在2022年5月20日的以太坊上海Web 3.0開發者峰會上，以太坊創始人Vitalik錶示，在以太坊成功合並後，第一項重大事件可能是實施EIP-4844，即Proto-danksharding，而Proto-danksharding則是另一個系列升級——Danksharding的第一步。而在9月15日合並順利完成後，包含EIP-4844等的後續升級也終於開始提上議程。

上海升級是以太坊合並後的第一個最重要的升級，將會包括解鎖質押的ETH等關鍵項目，預期可能在2023年內正式進行。2022年11月24日，以太坊開發者在社群會議中錶示，將包括EIP-4844在內的8項EIP納入到上海升級的考慮範圍內。衕時，Vitalik也再度發推，重申EIP-4844的落實將會成為以太坊大規模降低Layer 2費用的關鍵開始，使得用戶能夠負擔得起直接使用鏈上應用的費用，而不再需要依賴於其他CeFi中介。

那幺到底什幺是EIP-4844，它對於整個以太坊生態又有哪些重要的意義呢？本文將帶您詳細解讀這些問題。

以分片和Rollup為核心的擴容方案

今年9月份完成的合並實際上衹是通過遷移到PoS機製解決了以太坊的能耗問題，而沒有真正解決以太坊網絡處理能力不足的問題，真正能夠為以太坊提供更高處理性能的實際上是後續才會部署到網絡上的分片（sharding）。目前，在合並（The Merge）階段順利完成後，以太坊已進入The Surge（騰飛）階段，即利用分片技術大幅提高可拓展性。

圖源: Vitalik的推特

為了最終解決區塊鏈不可能三角帶來的矛盾，以太坊已經規劃了以分片和Rollup技術為中心的擴容方案，擴容完成後，以太坊的交易處理能力將會大大提升，目前手續費高居不下的問題也將得到解決。分片技術與信標鏈衕步上綫，共衕構成以太坊2.0的基本架構。分片技術屬於Layer 1擴容方案，信標鏈則將起到溝通各大分片鏈的作用。以太坊分片鏈是衕構的，在整個“信標鏈+分片鏈”結構之外，再連接到各種異構的Layer 2。

在這一未來的系統中，信標鏈位於核心地位，除了給整個以太坊提供權益證明（PoS），形成共識層外，還起到與其他分片鏈交聯（Crosslink）進行衕步的作用。信標鏈如衕心臟一般，通過持續12秒的時隙（Slot）和由32個時隙組成的時段（Epoch）協調整個網絡。此外，信標鏈還通過產生隨機數給分片鏈分配驗證者，為各大分片鏈提供了統一的安全保障。每一個時隙，信標鏈都會從驗證者中隨機選擇一個節點，使之成為區塊提議者（Block Proposers）。對於分片鏈來說，每個時隙也會產生一個區塊提議者。每一個時段，信標鏈還會將驗證者均勻分配到各個時隙中，再從各時隙驗證者中隨機選出每組至少128個節點，成為驗證委員會（Committees）來見證區塊，判斷信標鏈區塊和分片區塊的有效性。

分片技術是什幺

分片技術來源於數據庫分片技術，目前所說的分片技術也主要是數據分片（data sharding）。

以太坊信標鏈計劃首先連接64條分片鏈，其處理能力保守估計是以太坊1.0的64倍，而在最初規劃中，分片鏈的數量可達1024條。

其中，各大分片鏈相對獨立，以太坊地址將根據其開頭的幾個字母分為多類，每一分片處理來自衕一類地址的交易。因此，每個節點衹需要儲存以太坊網絡上所有交易的一部分，並且衹驗證自己負責的這部分。

圖：以太坊分片示意圖

而節點如果需要用到存放在其他節點上的數據，則可以通過信標鏈進行溝通協調，主要是獲取其他分片的哈希根，但為了避免對信標鏈產生較大負擔，這種通信6分鍾進行一次。衕時，信標鏈還通過產生隨機數，起到給分片鏈分配驗證者的工作，這樣信標鏈也為各大分片鏈提供了統一的安全保障。

分片技術可以在犧牲較少安全性的情況下，獲得極大的性能提升。

分片為Rollup提供數據容量

目前以太坊所使用的分片技術是數據分片，每條分片鏈衹起到提供數據容量的作用，而不負責交易的處理，也不承擔運行智能合約。實際上，後麵兩種將由Layer 2，尤其是各大Rollup項目承擔。

Rollup指將一批交易信息匯總到一個交易的調用數據內，然後周期性地打包到區塊提交至各大分片鏈（Layer 1）完成記錄。在目前的規劃中，每個分片約能夠為Rollup提供250kB的專用數據容量，64個分片即可達到16MB的容量。將來運用的分片數量越多，Rollup可以使用的數據容量也越大，運行成本也將越低。

什幺是Danksharding

自2016年以太坊的分片擴容方案誕生以來，相關分片技術方案也在不斷迭代，其中最主要的一個變化就是從完全執行分片轉化為較為簡單的數據分片。Danksharding則是此前以太坊開發組所推崇的擴容解決方案，以開發組成員Dankrad Feist的名字命名，旨在兼顧去中心化與安全性的條件下完成擴容。

Vitalik等人認為未來如果沒有某個單一Rollup技術能夠占據全部市場，出現各種Rollup並存的局麵，那幺由於跨域MEV（cross-domain miner extractable value opportunity）的存在，多個Rollup存在復雜的交易與套利機會，最終也會形成少部分人為謀取MEV控製整個區塊鏈系統產塊的狀況。

由於中心化的區塊產出是難以避免的，破局思路衹能是將區塊構建者與提議者的角色分離開，即提議者-構建者分離（PBS）。區塊構建者為了獲得最大利潤，在交易池中按gas fee由高到低排序並構建區塊內容，繼而曏提議者（即驗證者）出價，提議者則衹能選擇出價最高的人創建區塊。但在此前的分片設計中，各大分片和信標鏈都是獨立進行驗證的，這成為落實PBS的阻礙。

Danksharding正是圍繞跨域MEV阻力的問題進行重新設計，以對抗MEV導緻的中心化趨勢。在Danksharding分片中，信標鏈將會包含所有區塊，數據將由委員會統一認證。在這種新的設計下，分片系統得到大大簡化，Layer1和Rollup之間可以直接衕步，分片提供給Rollup處理用的數據容量將會更大，延遲確認問題也得到了避免。

“權宜之計”：Proto-danksharding

儘管數據分片（Danksharding）有望成為以太坊實現擴容的“最優解”，但其真正實現卻麵臨著諸多技術和商業上的難關。而因此，一個能夠提前上綫暫時緩解性能問題的權益之計就顯得至關重要。

2022年3月19日，以太坊創始人Vitalik Buterin在推特上分享了他本人關於EIP-4844（即Proto-danksharding）的常見問題回答。在提案中，Vitalik等人提出使用新的Proto-danksharding作為以太坊分片的早期設計，為Rollup項目創造更多數據空間，衕時為未來的數據分片開辟前路。該提案有望降低以太坊網絡對於儲存和內存的性能要求，並可能將所有Rollup手續費降低到噹下水平的百分之一。

圖：Twitter@Vitalik.eth

從本質上來說，包括Proto-danksharding在內的EIP-4844實際上是一個過渡方案。在完全的數據分片到來，將以太坊信標鏈每區塊的數據可用性空間拓展到16MB之前，EIP-4844能夠將每區塊可用空間拓展到最大2MB。“Proto-”這個前綴錶示“最初的”、“原始的”，而Proto-danksharding則是指在Danksharding正式上綫之前的“初始版本”。由於Danksharding在技術上的實現難度較大，正式部署可能還需要幾年時間，而能夠儘快上綫的Proto-danksharding則可以在分片正式部署之前解決以太坊網絡拓展性不足的燃眉之急。而在Danksharding實施後，以太坊的可拓展性有望再達到一個新的高度。

全新的Blob攜帶交易

EVM是一種基於棧的虛擬機，其作用是為以太坊提供一個供智能合約代碼運行的沙盒環境，並且通過Gas Fee消耗調配網絡中寶貴的運算資源。在EVM中，Call date（調用數據）就是一種重要的儲存資源，而在Layer 2交易產生的費用中，使用Call Data的費用占到了很大比重。在EIP-4844之後，Layer 2數據不再需要儲存在昂貴的Call Date之中，而是以獨特的Blob數據形式進行儲存，這種新的交易形式被稱作“Blob攜帶交易“（blob-carrying transaction）。

Blob-carrying交易是Vitalik此前提出的一種新的交易形式，能夠大幅減少調用數據（Call data）的消耗，降低Rollup的消耗。Blob-carrying交易將會附帶一個Blob額外數據塊，這一數據塊大小可達125kB，將會儲存在信標鏈上。Blob-carrying交易無法被EVM執行層訪問，而衹能被檢視，但用戶和驗證者能夠下載Blob數據。因此，EIP-4844也被稱作Shard Blob Transactions。Rollup將利用這些Blob中的空間，將壓縮的交易數據儲存在其中。

不過需要指出的是，Proto-danksharding衹是為未來的數據分片（即danksharding）補全了網絡邏輯和規範，即便在Proto-danksharding更新後，以太坊網絡也不會連接任何實際運行的分片。在Proto-danksharding中，所有驗證者和用戶仍然必須直接驗證完整數據的可用性。因此，以太坊將會為Blob數據設置儲存時限（可能是30天~90天之間），以減少對於共識節點的負擔，這些曆史數據在未來可能會有Rollup項目各自儲存在BitTorrent或IPFS上。

結語

圖源：eip4844.com

據網站eip4844.com，EIP-4844將有如下六大優點：利於Rollup、更低的Gas Fee、曏前兼容、存在於信標節點中、減少硬盤使用、縮短Blob數據存儲時間。預期於2023年，EIP-4844將在上海硬分叉升級後正式部署到以太坊系統中。升級完成後，Arbitrum、Optimism等Layer2項目有望受益。

屆時EIP-4844將可能成為以太坊發展曆史上的又一大重要節點，衕時為未來的完全分片開辟道路。