深度解讀 EIP-4844：如何降低 Layer2 費用100倍？_BLO

原文作者：ChuanLin

原文來源：A&TCapital

01、引子

Vitalik?于?2022?年?11?月?5?日發布了更新后的以太坊路線圖，相比于之前?2021?年?12?月?2?日發布的路線圖，其中即將到來的?TheSurge?階段的更新無疑是最值得關注的。

如下圖所示，這一階段的更新明顯添加了更多細節——我們可以明顯看到，為了實現“基本的?Rollup?擴容”，以太坊社區提出了?EIP-4844?：Proto-Danksharding。這個提案將于?2023?年?5?月到?6?月初落地，屆時?Rollup?的費用花費將降低?100?倍，這將非常大的優化以太坊L2的用戶體驗。如此大的優化，勢必會成為Web3社區討論和關注的焦點。

原來以太坊相關的問題在哪？EIP-4844?是用什么思路和方案解決這一問題的？本文就將幫助大家簡明扼要的理解?EIP-4844?。

如果你希望跟上以太坊底層的架構更新，實時跟上社區的討論，就請不要錯過本文！

02、正文

一、EIP-4844?起源：數據可用性引起的L2費用瓶頸

極豆資本與Era Lab International達成深度戰略合作:據官方消息，5月25日極豆資本與美國Era Lab International創投基金達成深度戰略合作關系。同時，極豆資本將聘請Era Lab International聯合創始人Michael Liu、Ryan Li擔任極豆資本旗下東南亞區塊鏈智庫聯席主任。

據了解，Michael Liu，博士學位，畢業于麻省理工大學、劍橋大學，持有多項智能算法方向發明專利；Ryan Li，畢業于南加州大學（USC），擁有CFA（特許金融分析師）和美國CPA（美國注冊會計師）。[2020/5/25]

1.1當前有關L2與L1數據交互的基本情況

當前以太坊L2大多以?Rollup?為基本的技術路線，Vitalik?更是將以太坊的更新用”ARollup-CentricRoadmap“描述，可見?Rollup?基本已經一統L2江湖。

而?Rollup?運行的基本原理，是將一捆交易在以太坊主鏈外執行，執行完后將執行結果和交易數據本身經過壓縮后發回到L1上，以便其他人去驗證交易結果的正確性。顯然，如果其他人沒有辦法讀取數據，那就無法完成驗證。因此讓其他人能夠獲取交易原始數據這一點非常重要，它也被稱為“數據可用性”。

而受限于以太坊當前的架構，L2向L1的傳輸的數據，是儲存在交易的?Calldata?里面的。然而，Calldata?在最初以太坊設計的時候只是一個智能合約函數調用的參數，是所有節點必須同步下載的數據。如果?Calldata?膨脹，將造成以太坊網絡節點的高負載，因此?Calldata?的費用是比較昂貴的。這也是造成當前L2費用的主要因素。

動態 | 無錫市委宣傳部：促進區塊鏈等與傳統產業的深度融合:1月3日，無錫市委宣傳部發布文章《無錫產業強市“復興號”駛向新征程》。文章指出，做優存量主要是加快工業企業的智能化改造，以智能制造為主攻方向，促進大數據、云計算、區塊鏈、人工智能與傳統產業的深度融合，加快現有設備智能化改造，推動制造業向更多依靠數據、信息、知識等新型生產要素的增長模式轉變。[2020/1/3]

1.2問題的改進思路

讀者不妨思考一下，如果讓你來針對這個問題設計優化方案，你會朝哪個方向去做改進？

其實我們可以觀察到，L2的交易壓縮數據的上傳，只是為了讓它能夠被其他人所下載驗證，并不需要被L1所執行。而?Calldata?費用之所以高，是因為它作為一個函數調用的參數，是默認可能被L1執行的，因此需要全網的節點進行同步。

這就造成了一種不匹配：打個比方，就像我明明只想把數據傳個網盤，讓有需要的其他人在一段時間內能夠去下載；結果，你卻把我的數據做了個我并不需要的全網廣播同步，強制所有人必須在限定時間內完成下載，然后反過來因為這個服務向我收取高昂的費用。這明顯是不合適、需要改進的。

動態 | 海南省衛健委啟動醫療服務監管平臺 將區塊鏈與健康產業深度融合:據新浪財經報道，在今日舉辦的中國數字健康醫療大會上，海南省衛健委正式啟動海南省互聯網醫療服務監管平臺。將運用區塊鏈、大數據等技術，實現對醫療真實性、醫療行為、用藥合理性、診療水平、醫療花費等進行自動化智能監管與預警。海南省衛健委等圍繞海南省政府和中國電子信息產業集團關于“共建健康醫療大數據產業生態”的目標，以數據為核心打通健康醫療全產業鏈，推動大數據、區塊鏈、人工智能等技術與健康產業深度融合發展，形成全球領先的數字健康產業生態。[2019/11/30]

那怎么改進呢？我們可以把L2傳過來的數據單獨設計一個數據類型，把它和L1的?Calldata?分開。這種數據類型只需要滿足能在一定時間內被有需要的其他人所訪問下載即可，無需做全網的同步。實際上，這點也被眾多以太坊技術社區的成員所想到了。

EIP-4844?的改進，其實就是圍繞著這個脈絡進行的。

二、EIP-4844?的核心：帶?Blob?的交易

如果用一句話來概括?EIP-4844?究竟做了什么，那就是：引入了”攜帶?blob?的交易“這一新的交易類型。Blob?就是上文提到的，為L2的數據傳輸所專門設計的數據類型。

因此，將有關?blob?的細節理解清楚，就可以說基本搞明白了?EIP-4844?。

聲音 | 海通證券黨委副書記：區塊鏈等技術目前深度應用于金融行業的業務場景當中:金色財經報道，11月27日，以“人工智能與金融創新”為主題的2019金融發展高峰論壇在上海舉辦。海通證券黨委副書記、董事、總經理，海通國際控股、海通國際證券董事局主席瞿秋平表示，對于金融科技相關的技術我們用英文字母縮寫為ABCDMI，大家知道A代表人工智能、B代表區塊鏈、C代表云計算，D代表數據，M代表移動，I代表物聯網。這些技術目前深度應用于金融行業的業務場景當中，這些技術與證券行業的經濟業務、投資業務、投研業務、資管業務等業務形態相結合，助力證券公司的轉型。[2019/11/28]

2.1Blob?的本體：一個用于放置L2壓縮數據的“大數據塊“，存在共識層的節點中

Blob?這個名字，其實是?BinaryLargeObject?的簡稱，直譯”二進制大數據塊“。它被設計出來，就是為了承載L2的原始交易壓縮數據，相當于之前L2的這些數據放到?Calldata，現在就放到?Blob?里面。相比于?Calldata，Blob?的數據大小可以非常大，高達?125?KB。

Blob?是由共識層的節點進行存儲的，而不是像?Calldata?那樣在會直接上主鏈，這也帶來了?Blob?的兩個核心特點：

不能像?Calldata?那樣被?EVM?所讀取

聲音 | 廣州港集團總經理：推動區塊鏈等新技術與交通行業深度融合:據江門廣播電視臺報道，廣州港集團總經理李益波表示，廣州港集團將緊跟國家發展戰略，搶抓“一帶一路”、粵港澳大灣區和自貿試驗區建設等機遇，大力發展廣州港港口型國家物流樞紐，不斷完善集疏運體系，打造融合發展的國際海港樞紐；大力發展智慧交通，推動大數據、互聯網、人工智能、區塊鏈、超級計算機等新技術與交通行業深度融合，推動北斗衛星導航系統、5G通信技術的應用；著力推進南沙疏港鐵路等港口配套基礎設施建設，提升和優化港口服務功能，推動廣州國際航運樞紐高質量發展。[2019/9/26]

有生命周期，在?30?天之后將被刪除

更細節一點的來說，Blob?本身，是一個由?4096?個元素所構成的向量。這個向量每個維度都是一個可以非常大的數字，取值范圍在?0?到?52435875175126190479447740508185965837690552500527637822603658699938581184513?之間——這個非常大的數字是一個質數，它是和橢圓曲線密碼學算法相關的。

而這個向量的每個維度的數字，可以把它看做是一個不高于?4096?階的有限域多項式的各個系數，比如第?i?維的數字就是?w^i?前面的系數，其中?w?為常數且滿足?w^?4096=1?。這個結構設計，是為了方便?KZG?多項式承諾的生成。

2.2與?Blob?相關的架構設計：Sidecar

在理解?Blob?架構之前，先需要說明一個概念：ExecutionPayload。在以太坊合并之后，分出了?ConsensysLayer?和?ExecutionLayer，它們分別負責兩個主要功能:前者負責PoS共識，后者執行EVM。而?ExecutionPayload?可以簡單認為是?EL?層里面普通的L1交易。

Blob?和現在以太坊架構的融合，可以類比為摩托車本體和摩托車挎斗之間的關系，就像這樣：

Sidecar是一個官方比喻。它的含義，其實就是?Blob?的運轉雖然依賴于主鏈，但某種程度上也平行于主鏈、具備相當的獨立性。

如下圖所示，接下來就讓我們來過一遍?Blob?相關的執行流程，以更好的理解這一比喻：

首先，L2Sequencer?確定交易，將交易的結果和相關證明和數據包傳到L1的交易池中

L1的節點看到了交易，它會在新的區塊提議里面執行相關交易并進行廣播；但在廣播的時候，它會把?Blob?分離出來留在共識層?CL?中，并不會把它放到執行層的新區塊里面

其它L1節點會收到了新的區塊提議和交易結果。如果它們有需要成為L2驗證者，它們可以去?BlobsSidecar?下載相關的數據。

下圖是從另一個角度對?Blob?生命周期的闡述，我們可以清晰地看到?blob?數據不會上L1主鏈，只會存在共識層節點之中，并且它有著不一樣的生命周期。

因此，這也不難理解為什么?Blob?無法被?EVM，也就是L1的智能合約所直接讀取：能被讀取的都是被傳到執行層的東西，既然?Blob?僅僅留在共識層，那么肯定就沒有這個功能了。而事實上，這種分離，也正是?Rollup?費用能因此降低的原因。

2.3Blob?的存儲：新的?FeeMarket

前文提到，Blob?數據將存在共識層節點之中，并且具備生命周期。但顯然這種服務也不是免費的，因此它將會帶來一個獨立于L1Gas?費的新費用市場，這也是?Vitalik?所倡導的?Multi-dimensionalFeeMarket。這個?FeeMarket?的相關細節還在迭代完善之中，詳見?Github?的相關討論與更新：https://github.com/ethereum/EIPs/pull/5707?

另外，如果節點層面只能短期存儲這些數據，那么如何實現長期的儲存呢？對此，Vitalik?表示解決方案其實很多。因為這里的安全假設要求不高，是”?1ofN?信任模型“，只需有人能夠完成真實數據的存儲即可。在大的存儲硬件只需要?20?美元每?TB?的當下，每年?2.5?TB?的數據存儲對于有心人而言只是小問題。另外，其它各種去中心化存儲解決方案也會是一種選擇，不過?Vitalik?在這里并沒有提到具體的項目。

三、EIP-4844?的影響

在架構層面，EIP-4844?引入了新的交易類型Blob-carryingTransaction，這是以太坊第一次為L2單獨構建數據層，也是之后?FullDanksharding?實現的第一步。

在經濟模型層面，EIP-4844?將為?blob?引入新的?FeeMarket，這也會是以太坊邁向?Multi-dimensionalMarket?的第一步。

在用戶體驗層面，用戶最直觀的感知就是L2費用的大幅降低，這個底層的重要改進，將為L2以及其應用層的爆發提供重要基礎。

四、EIP-4844?后的展望：FullyDanksharding

目前，EIP-4844?已經明確包含在以太坊上海升級系列之中，按照目前社區成員給出的時間表，預計將于明年?5?月至六月初完成。

而?EIP-4844?只是”Proto-Danksharding“，意為?Danksharding?的原型。完整版?Danksharing?的構想如下圖所示，每個節點都可以直接通過數據可用性采樣，實現對L2數據正確性的實時驗證。這將會進一步提高L2的安全性和性能。

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