以太坊路线图：合并之后 Rollup+分片是扩容关键

昨日以太坊终于完成了POW转为POS的共识迭代。合并只是以太坊路线图中的一环，那么，之后以太坊路线图到底是怎么样的呢？首先，以太坊路线图分为三个阶段：信标链、合并以及分片。

它们的时间节点分别是

信标链 ：2020年12月1号

(Rollup: Arbitrum 2021年9月份上线，Arbitrum升级版Nova于近日上线。Optimistic于2022年3月份上线。ZK-rollup目前仍在开发阶段。)

合并 ：2022年9月15日

分片 ：2023年 分片方案叫做Danksharding，初级阶段为Proto-Danksharding。

关于共识、执行和数据可用性

当我们回顾以太坊这台世界计算机的运行机制时，我们需要明白三个名词：共识、执行以及数据可用性。

共识 ：共识确认了存储在区块链上权威的数据真实性。无论是POS还是POW，参与者对区块的真实性达成了统一。

执行 ：执行则是矿工（验证者）获取N的状态，再从内存池中抓取交易来更改这一状态。这一步骤涉及到计算。

数据可用性 ：指托管在区块链节点上的数据，这些需要永久保留再链上的数据需要相当的区块空间。这使得区块空间变得稀缺（区块空间最大为1.85MB）。

以太坊路线图中，信标链&合并在共识上做出了改变；而Rollup和分片则针对的是执行和数据可用性上这两点进行降本增效。

信标链&合并

信标链是作为共识层存在的（以区别于主网的执行层），它的作用是用来协调和管理质押者网络。而以太坊合并则更像是以太坊主网衔接到信标链新引擎的过程。共识层面从POW转为POS使整个系统更加节能高效，也收紧了整个以太坊网络对验证节点的控制（因为存在惩罚机制）。 未来，POW矿工会分为Builder和Proposer这两种角色（这种分工又称PBS）。 Builder负责打包区块，而Proposer则负责区块竞价（在不知道区块内容的情况下）。

在9月15日的合并之后，近期最值得外界关注的是 Shanghai Upgrade 。其中，以太坊核心开发者所需要开发的功能 之一 是帮助质押者提取存于信标链上的以太坊（这部分金额值21亿美金。） 第二 ， 对于EVM进行升级。在过去两年中，EVM没有进行任何升级，部分原因是把这部分升级纳入Merge中将加大开发难度。 第三 ，ProtoDanksharding的开发，它是Danksharding的初级版本。Shanghai Upgrade的日期目前仍尚未确定，且以太坊内部针对于此次Shanghai Upgrade所要开发的功能也有所分歧。上海所包含的功能集合越复杂，升级就越复杂，升级延迟的可能性越大。

Rollup+分片

由于数据可用性层面，合并不会带去任何改变。即以太坊不会扩容、Layer1的使用体验依旧。这时候Rollup+分片在执行和数据可用性方面做出了改变，使得以太坊扩容得以实现。执行层面，Rollup计算被转至链下处理和执行，而交易数据仍保留在主链上。然而，Rollup对于数据可用性并没有改进，这意味着Rollup上的Gas费用仍因为主网拥堵而高企。为此， 分片在数据可用性上的提升主要来源于对数据的精细化分类。 新的分片模式Danksharding奠定了主要为Rollup服务的基调，开启了以Rollup为主的（rollup-centric)路线。

Danksharding是2020年后更新的以太坊分片提案，淘汰了之前按的状态通道、Plasma等扩容方案。Proto-Danksharding（Danksharding的初阶段），Layer1向Layerer2提供了一种新的数据类型，引出了所谓的 Blob数据 。Blob数据可以理解为不敏感、大量琐碎数据，与Calldata这种可调用交易数据是截然不同的数据类型。Blob数据从Calldata（可调用交易数据）中分离出来，EVM的执行无需访问Blob，EVM只需查看对Blob的承诺。因为在Rollup上压缩的文件包有些可以直接解压成可读模式或者下载至链下，无需EVM访问。由此，Blob数据处理的成本比可调用交易数据Calldata更加便宜。且存于共识层的Blobdata会在一个月之后删除，以减少对区块空间大小的压力Proto-Danksharding通过细分数据类型，将数据处理精细化，由此大大减少了系统工作量。

Proto-Danksharding顺带做出了 Gas费用经济模型 的改进（这里称 EIP4484 ）；即处理blob data和calldata采用不同的收费模型。比如说，你正在二层上进行某些操作时，恰好赶上了某个爆款NFT在销售中。而你所需支付的Gas费用并不会受火爆的NFT售卖所影响。不过Proto-Danksharding也带来了不少挑战，即Gas费用的计算模型更加复杂。则Builder (区块打包者）寻求最优出价者时碰到了问题，即无法一下子识别而是需要数学公式计算来寻找最优出价者。导致这一问题的原因是Calldata和Blob都需要收取Gas，同时不能触碰到EIP1559所规定的gas limit。这对本就趋于专业的Builder更进一步提高了要求。

Proto-Danksharding是迈向Full Sharding的重要一步。一旦Proto-Danksharding落地，客户端执行层、Rollup开发者和用户可以一劳永逸；因为未来Full Sharding主要发生在共识层。可以说Proto-Danksharding在逻辑层面为Full Sharding打好了基础。

从以太坊路线图中，可以发现这几个规律：

1. 信标链+合并，是以太坊共识+执行方面的调整。 这两步分离出了信标链（共识层）、主链（执行层）的架构，同时矿工的工作由以PBS方式进行重新分配。区块生产者趋于专业（对于机器和带宽也有着严苛要求），而区块提议者则制约区块生产者，从而达到一种平衡。

2. 合并只是以太坊路线图的序曲，分片+Rollup才是以太坊成为世界计算机的主章。 分片为Rollup服务，Rollup承载以太坊更多叙事。尤其，分片Danksharding在数据可用性方面进行了调整，涉及到了数据的分拣处理以及Gas费用的梯度处理。

3. 与Cosmos和波卡一样，以太坊也走上了模块化路线。 信标链成为了共识/信仰所在（也承担了国库的作用），而主链则类似于实时公告板（对Rollup的验证以及区块处理的实时更新），而Rollup则是上方不断运转的机器（承载所有Dapp功能）。

4. 就离最近的Shanghai Upgrade而言，它是衔接合并和分片的重要步骤 。然就开发哪些功能而言，目前以太坊核心开发小组还没有达成共识。Shanghai Upgrade的日期现在也还未确定。

https://ethereum.org/en/upgrades/sharding/

https://decrypt.co/109766/the-ethereum-merge-is-here-what-next