原文作者：Daniel Li ，CoinVoice
在談到區塊鍊和加密貨幣的發展時，以太坊一直備受關注。作為最大的智慧合約平台，它一直在推動去中心化應用的發展。然而，隨著區塊鏈技術不斷演進和用戶需求成長，以太坊面臨擴容等多個挑戰。為了解決這些問題並使以太坊更加健壯和永續發展，以太坊社群預計將在今年11 月進行重大升級——以太坊坎昆升級。
以太坊坎昆升級被視為以太坊升級路線的里程碑事件。此升級將透過引入分片技術（Sharding）與先前已運用的Rollup 解決方案形成一種「雙輪驅動」的擴容模式。坎昆升級不僅能夠解決目前以太坊網路面臨的效能瓶頸問題，也為未來的深層升級奠定了基礎。本文將圍繞以太坊坎昆升級引入的新技術和協議，探討此次升級對整個以太坊生態系統的影響？
以太坊擴容之路
隨著鏈上數據的增加，以太坊作為全球最大的智慧合約平台，承擔了大部分數據的儲存和結算。這對以太坊主網的交易速度和吞吐量提出了更高的需求，因此解決以太坊交易速度和擴容問題一直是以太坊開發人員和社群工作人員的焦點。為此，他們提出了不同的解決方案。
第一種方案是在第一層（Layer 1）採用Sharding（分片技術）來達到擴容。分片技術在以太坊的升級路線圖中被排在信標鏈的推出和合併之後的第三部分，它是整個以太坊升級路線中最關鍵和最重要的部分。該方案的核心思想是將以太坊主鏈分解為不同的分片，並在這些分片之間隨機輪換驗證者。每個分片本質上都是自己的迷你區塊鏈，並與信標鏈並行運行。透過分片技術，以太坊能夠大幅提高交易吞吐量和可擴展性，以滿足日益增長的用戶需求。
然而，實施分片擴容並不是一項簡單的任務，它涉及解決分片之間的通訊、共識機制的設計和驗證者的分配等一系列複雜的問題，需要大量的研究和實驗，距離真正實現還需要很長的時間。在以太坊的升級路線圖中，分片方案總共分為三個階段：Pro-Danksharding(EIP-4844)、提議者-建構者分離（PBS）、完整分片（Danksharding）。目前即將進行的坎昆升級核心EIP-4844 便是以太坊邁向分片擴容的第一步。
第二種方案是在第二層（Layer 2）達到擴容。其中，主流的Layer 2 擴容技術是Rollup。與分片技術不同，Rollup 並未將以太坊主鏈分解為自己的迷你區塊鏈，而是在以太坊第一層的基礎上充當迷你區塊鏈。 Rollup 的工作方式是將一批打包的資料放入Layer 2 進行執行，然後將執行結果和交易資料壓縮後傳回Layer 1 。 Rollup 的優點在於改善交易費用和交易速度方面表現顯著。相較於以太坊主網，Layer 2 的交易費用可以降低3 到8 倍，交易速度可以提升上千倍。
目前，主流的Rollup 解決方案分為Optimism Rollup 和ZKRollup。 Optimism Rollup 被視為短期的解決方案，而ZKRollup 則被認為是長期的解決方案。然而，Rollup 方案存在一個致命的缺陷，即Rollup 的資料回執仍然需要與第一層進行通訊。即使使用壓縮算法，大規模回執也會增加第一層節點的儲存成本。因此，Rollup 的擴容上限受到第一層吞吐量的限制，無法實現無限擴容。
為了充分發揮兩種技術路線的優勢，以太坊採取了漸進式升級方案。首先，透過第二層的Rollup 等技術來實現快速擴容，以滿足短期和中期市場需求。與此同時，以太坊的研發團隊也正在推動分片技術的研究。即將發布的EIP-4844 是圍繞Rollup 的擴容方案，可以看作是Rollup 的加速器，同時也是以太坊實現分片擴容的第一步，為未來實現完整分片鋪平了道路。透過第二層的優化和第一層的分片技術相結合，以太坊開啟了「雙輪驅動」的擴容模式，這不僅為以太坊實現更大規模的應用普及奠定了基礎，也為不斷增長的市場需求和行業的可持續發展提供了堅實的技術支撐。
坎昆升級會帶來哪些技術？
坎昆升級（Cancun Upgrade）是以太坊的一個重要升級，它將引入多項技術和協議，以提升以太坊網絡的可擴展性和安全性。以下是坎昆升級將帶來的一些具體技術和協議，詳細介紹如下：
EIP-4844 ：
EIP-4844 是以太坊的一個改進提案，旨在降低交易費用。它引入了一種新的交易類型，稱為Blob 攜帶交易。這些交易類似於常規交易，但包含了額外的資料集合，稱為Blob。
Blob 的大小相當大（約125 KB），並且相比目前的calldata 儲存方式更加經濟。透過在以太坊共識層上暫時儲存這些Blob，EIP-4844 可以顯著降低匯總到以太坊基礎層的資料成本，從而減少交易費用。除了引入Blob 攜帶交易，EIP-4844 還將實現執行層邏輯、驗證規則、多維費用市場等其他系統改變，以滿足未來實現完整的danks 分片的需求。
需要注意的是，儘管EIP-4844 包含了完整的danks 分片邏輯的大部分內容，但它本身並不能實現任何實際的分片。然而，EIP-4844 仍然能夠為以太坊帶來擴展性和成本節約的好處，使其更接近實現大規模採用所需的成本和吞吐量水準。
EIP-1559 ：
EIP-1559 是以太坊的另一個重要提案，將在坎昆升級中實施。它旨在改進以太坊的交易費用模型，提高用戶體驗和網路的可預測性。 EIP-1559 引入了一個基於供需的動態費用市場，其中包括基本費用和可變費用。基本費用被燃燒，這有助於減少以太坊的通貨膨脹。變動費用會根據交易量的大小進行調整，以提供更合理的交易費用，並鼓勵用戶進行更有效率的交易。
Shard Blob 交易：
在Proto-DankSharding 的框架下，引進了一種名為Shard Blob 交易的新交易類型。這種交易類型允許Rollup 將資料提交給Blob 並附加到區塊上。一個Shard Blob 交易最多可以包含兩個Blob，並且每個區塊可以包含8 到16 個Blob，每個Blob 的大小約為1 MB 至2 MB。這種新的交易類型降低了資料儲存和傳輸的成本，為以太坊網路帶來了更高的吞吐量和更低的交易成本。
KZG 多項式方案：
在交易過程中，引入了KZG 多項式方案（由Kate、Zaverucha 和Goldberg 命名），用於驗證發佈在Blob 中的交易資料。 KZG 是一個零知識驗證系統，它可以在不揭露Blob 中全部內容的情況下進行驗證。這種驗證機制確保了交易資料的完整性和可信性。
除了上述的具體技術和協議，坎昆升級還包括其他一些重要的EIP（以太坊改進提案），以進一步完善以太坊的功能和性能。以下是其中幾個值得注意的EIP：
EIP-1159 ：該提案旨在改進以太坊的交易結構，引入基本費用和可選的擴展數據，提高交易的效率和可預測性。
EIP-3198 ：該提案提出了一種新的交易類型，稱為"Fat"交易，可以在一筆交易中包含多個操作，從而減少交易的數量和成本。
EIP-3541 ：該提案引入了一種新的合約類型，稱為"Access Lists"，透過優化合約的存取權限管理，減少了合約互動的成本。
EIP-3529 ：該提案提出了一種新的合約創建和初始化機制，稱為"Reduced Gas Cost for Empty Accounts"，減少了創建和初始化合約的成本。
EIP-2930 ：該提案引入了一個新的交易類型，稱為"Repricing for state access opcodes"，透過對狀態存取操作碼進行重新定價，降低了交易的成本。
坎昆升級會帶來哪些影響？
坎昆升級是以太坊網絡的重要升級，將帶來廣泛的影響。此升級的目標是為完整資料分片網路做準備，並對Rollup 技術進行擴展。這將產生多方面的影響，包括對以太坊網絡和Layer 2 網絡的影響。
坎昆升級：以太坊網路效能將獲得極大提升
以太坊網絡將因坎昆升級而獲得多項重要改進。首先，引入了Proto-Danksharding，這將大大提高以太坊網絡的可擴展性。目前，以太坊主網每秒只能處理有限數量的交易，導致擁塞和高昂的燃氣費用。通過引入分片技術，坎昆升級將允許以太坊網絡同時處理多個分片，從而顯著增加交易吞吐量。這將使以太坊網絡能夠滿足日益增長的用戶需求，並支援更多的去中心化應用程式和交易。
其次，坎昆升級也將降低以太坊網路上的交易費用。在目前的以太坊網絡中，用戶需要支付高昂的燃氣費用來執行智慧合約並進行交易。這對於小額交易和一般用戶來說不夠友善。然而，坎昆升級將透過引入數據"blobs"並實施EIP-4844 來降低交易的瓦斯費用。這將使得以太坊網絡更加經濟實惠，吸引更多用戶參與，並促進更廣泛的採用。
坎昆升級也將增強以太坊網路的安全性。通過採取措施如EIP-6780 ，升級將加強網路的安全基礎設施。這將有助於保護用戶的資金和數據，並減少網路上的潛在攻擊風險。安全性是區塊鍊網絡的關鍵要素之一，坎昆升級的安全增強措施將為以太坊網路的可靠性樹立更高的標準。
坎昆昇級：Layer 2 迎來新的發展機遇
隨著以太坊的坎昆升級即將到來，Layer 2 將迎來新的發展機會。坎昆升級後，以太坊Layer 2 的速度將增加10 ～ 100 倍，交易成本也將降低。這將使Layer 2 更能融入以太坊生態系統，為用戶提供更快速、低成本的交易體驗。不論是Optimistic Rollup 還是ZK Rollup，它們都將受益於這次升級所帶來的改進。
首先，坎昆升級提高了以太坊Layer 2 網絡的交易速度，降低了交易成本，為Optimistic Rollup 和ZK Rollup 等Layer 2 解決方案帶來了機會。對於Optimistic Rollup 來說，交易備份將更快完成，提高整體網路的吞吐量，加速了其生態項目的發展。對於ZK Rollup 來說，儘管技術上面臨一些挑戰，但坎昆升級為其提供了更大的機會。 ZK Rollup 具有更高的隱私和安全性，使得用戶可以以更低的交易費用進行交易，而不犧牲安全性。隨著坎昆升級的實施，ZK Rollup 的優勢將更加顯著，預計在Layer 2 網絡中扮演更重要的角色，為用戶提供更多的選擇。
其次，Layer 2 的總鎖倉量（TVL）從去年10 月的50 億美元，目前已經突破了107.9 億美元。這表明市場和投資者對Layer 2 的未來發展持有積極態度。隨著坎昆升級的實施，預計這項數據將實現更大的突破。同時，一些即將推出的主線上線的新型Layer 2 項目，如Scroll 和Taiko 也都將獲得一個不錯的發展機會。
第三，Layer 2 網路速度和成本的提升將極大改善用戶體驗，從而吸引更多用戶。這對去中心化應用（DApps）的發展有重大影響。例如，基於Layer 2 的DeFi 產品將能夠處理更多交易，提供更流暢的體驗。同時，遊戲、社群媒體等產業也非常重視流量和交易體驗，它們也將獲得更好的發展機會。
第四，由於Blob 資料只能保存很短的時間，歷史資料的呼叫存在問題。由此產生對去中心化儲存的需求，同時Layer 2 擴充方案也需要使用資料可用性層。因此坎昆升級也將對L1存儲擴展網絡（如Eth storage、Arweave、Filecoin 以太坊DA 層項目）產生利好影響，進一步推動以太坊生態系統中的去中心化應用項目的發展。
整體而言，坎昆升級是以太坊擴容路線圖的第一步，將透過技術的提升及其引發的效應，大大促進Layer 2 網絡的發展。可以預見，未來Layer 2 網絡將成為以太坊生態系統的主力軍，為使用者提供更好的服務。然而，科技的提升只是Layer 2 網路成功的必要條件，關鍵還在於開發成熟且優質的應用，真正解決使用者的痛點。只有這樣，Layer 2 才能最大化發揮價值。
