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| | | | 区块链模块化：以太坊将成为“世界计算机”的工程化方案 |
| | 区块链的模块化趋势
站在2022年的当下看Crypto的开展趋势，在这个时分去做一个L1新公链不免有点勉强，模块化区块链的叙事不可忽视。
TheMerge之后，Ethereum的开展路线越来越倾向于模块化区块链（ModularBlockchain）的方向。模块化区块链与单片区块链（MonolithicBlockchain）的差异首要在于：单片区块链在一个基础一致层一起完结履行、结算、一致和数据可用性四个功用，而模块化区块链则分为多个模块负责这些功用完结。事实上，并非只有以太坊在规划模块化的架构：最早提出模块化区块链思路的Celestia正根据Cosmos生态为Rollups搭建一个数据可用性层；Tezos也正在拥抱以Rollup为中心的路线图；NEAR也正在对数据可用性分片进行规划。本文首要评论以太坊的模块化趋势。以太坊的拥堵现状，现已反映了单片区块链的弊端——可扩展性差、不可定制、费用高。单片区块链的问题在于：在一致层必须履行许多不同的使命，而且仅针对其间一项功用进行优化无法有用进步区块链的功能。形象地说，单片区块链就像一个由4块木板构成的木桶，它的容量（功能）取决于最短的那根，只要有一个特点短板全体功能就有短板，而“区块链不或许三角”又约束了一切特点一起完结极致开展的或许，所以单纯地根据单片区块链的思路做扩容是无法处理以太坊的窘境的。模块化混合扩容：layer1（datasharding）+layer2（rollups）
实际上模块化区块链本质上是一种混合扩容的方案。在第六届区块链全球峰会上，Vitalik的演讲主题是《以太坊第二层协议生态的崛起》，会上Vitalik认为以太坊生态系统中不单纯是Layer1扩容或者Layer2扩容，采纳的是混合扩容的办法。而模块化区块链的本质就相似layer1和layer2混合扩容。
以太坊的模块化架构
以太坊的模块化架构规划首要分为四层：履行层、结算层、一致层、数据可用性层。现在许多情况下，行业界也会把履行层和结算层一致称履行层，一致层和数据可用性层一致称为一致层。履行层（ExecutionLayer）：负责处理链上买卖、履行链上订单并验证转账和智能合约的履行，首要将以Rollup为主。模块化区块链开展到必定阶段后，用户通常是根据履行层与区块链进行交互，包括签名买卖、布置智能合约以及搬运财物等。履行层处理了区块链的可扩展性。
结算层（SettlementLayer）：结算层用于验证Rollup等履行层的履行成果以及处理争议，并结算出状态许诺。
一致层（ConsensusLayer）：一致层经过全节点网络下载和履行区块的内容，就状态转化的有用性达成一致，从而供给排序和终究确认性，并以PoS机制验证出块。
数据可用性层（DataAvailabilityLayer）：保证买卖数据可以被使用（保证存储且可验证与可用）。需要将验证状态转化有用性所需的数据发布并存储在这一层，一旦遭遇恶意区块提议者扣留买卖数据的事件，数据可用性层的数据可用作验证。
在TheMerge后可预见的短中期阶段，以太坊的结算层、一致层和数据可用性层是一致的。未来的Danksharding将会把以太坊L1的数据分片（DataSharding）转变为数据可用性引擎、信标链作为一致层、原来的以太坊主网成为一个履行层，更多的履行层则是L2的Rollups。此外，在现在L2的基础上，行业里现已开始探索定制化的L3也将是履行层的扩展。
假如说当下的以太坊还只是理论性“国际核算机”，那么模块化区块链则是以太坊成为“国际核算机”的工程化方案。
以太坊接下来的规划
众所周知，TheMerge是关于从PoW转化为PoS，BeaconChain和原以太坊主链合并。TheMerge之外，以太坊其实还一起并行推进着TheSurge、TheVerge、ThePurge、TheSplurge。这些晋级的推出次序尚不确认，由于它们是彼此独立、平行进行的。TheSurge是关于引进分片，到时将答应以太坊网络经过分片来完结大规划扩展。
TheVerge是关于VerkleTrees，以协助优化以太坊上的存储并协助削减节点巨细。这次晋级将致力于经过VerkleTrees优化存储，这是一种数学证明，是MerkleTrees的晋级。经过削减验证者需要在其电脑上存储的数据量来运转操作，节点规划将缩小，并答应更多用户成为验证者。这将进一步使网络去中心化，进步安全性。
ThePurge将削减验证者所需的硬盘空间，由于消除了历史数据和技能债款。这意味着存储简化，从而削减网络拥堵。
TheSplurge是对以太坊网络的一系列微调，包括各种较小的晋级，让以太坊网络更丝滑。
Vitalik表示，以太坊在完结以上5个要害阶段后可以完结10万TPS，真正成为他最初设想的“国际核算机”。
以上五个并行的要害阶段的命名虽然押韵，但或许仍是挺难了解以太坊在未来三四年的详细规划。假如把其间的更要害更详细的晋级事件拎出来讲，或许更能看清以太坊的模块化趋势：
1、Proto-danksharding（EIP-4844）
Proto-danksharding是一个提议，用于完结构成完好Danksharding规范的大部分逻辑和基础规矩（例如：买卖格局、验证规矩等），但这个阶段尚未完结任何分片。在Proto-danksharding阶段，一切验证者和用户依然必须直接验证完好数据的可用性。
Proto-danksharding引进的首要特征是新的买卖类型，称为“带着blob的买卖”。带着blob的业务相似于惯例业务，首要差异是它还带着一个称为blob的额外数据。Blob大概128kb，比相似巨细的Calldata廉价许多。可是EVM履行无法访问blob数据，EVM只能查看对blob的许诺。
现在以太坊的区块巨细是由Gas容量决议，在EIP-4844施行后Blob的数量将会成为决议区块巨细的另一个维度。Blob是一种二元数据结构，巨细约为128kb，以太坊区块对每个区块中可以容纳的Blob做了约束，目标Blob数量是8个，最大可以为16个，因而每个区块将额外添加1-2MB（128*8-128*16）的存储空间。
Blob首要用于存储Layer2的数据，在此之前Layer2数据的存储是经过Calldata完结的。在引进Blob后，区块内可用于存储的空间将得到大幅添加。但由于Blob数据较大，假如每个区块额外添加1MB的Blob数据，那么以太坊区块链一个月就会多出数TB的数据，为了处理数据量快速添加的问题，这些Blob数据将会采纳离线存储的办法，而且30天后会主动删除。
由于Blob的数据没有与现有以太坊买卖的Gas使用量竞赛，因而依然可以取得很显著的扩容效果。假如要比较简单地了解Proto-Danksharding的这个EIP-4844提议，可以了解为——以太坊layer1在保持1MB的区块巨细的基础上，经过采纳30天短期、离线存储的办法以Blob这种形式来存储Layer2的数据，以此完结扩容效果。
2、Danksharding
Danksharding是为以太坊提出的新分片规划。曾经计划的分片是状态分片（StateSharding），后来决议以Rollups为中心的路线图，施行layer1（datasharding）+layer2（rollups）模块化混合扩容方案后，施行的是数据分片（DataSharding）。数据分片本质上是模块化区块链的思路，将以太坊分成多个数据分片，每个数据分片衔接一个或多个Rollup，Rollup作为履行层，以太坊作为一致层和数据可用性层。
Danksharding引进的中心机制首要：PBS和DAS。
PBS（Proposerbuilderseparation）是指构建区块时区块提议者（Proposer）和区块构建者（builder）别离。由Proposer提议区块，Builder竞拍买卖的排序权并核算区块头，Proposer根据Builder的核算成果打包买卖并将区块头写入区块完结出块。在PBS之前的区块提议者（Merge前是Miner，Merge后是Validator）可以经过查看mempool中有哪些买卖并采纳一些战略来取得MEV的时机以最大化他们的挖矿收益。引进PBS机制后，这种角色别离机制结合Builder排序权的竞拍机制可以必定程度上处理MEV问题，最后的MEV收益相当于会被全网验证者同享。除此之外，PBS还有助于处理分片与信标链的同步问题、以太坊网络的抗审查问题等。DAS（数据可用性抽样，DataAvailabilitySampling）是处理区块链状态爆破的有用办法。让验证节点查看区块可用性，经过使用DAS查看，轻客户端可以经过仅下载一些随机挑选的块来验证一个块是否已发布。由于DAS可以对区块数据做并行化验证，所以未来数据分片（DataSharding）的数量即便许多，也不会添加单个验证节点的担负，反而会影响更多验证节点参加，从而保证验证节点的充分去中心化。
终究，Danksharding可以经过PBS完结以太坊的中心化出块，经过DAS完结去中心化验证，而且具有必定程度的抗审查性，从而保证以太坊成为可扩展的一致层和数据可用性层，而且可以承接住履行层的更多Rollups。（PS：中心化出块、去中心化验证也是Vitalik在Endgame中提出的对以太坊未来开展的设想。）
总结
我其实一向觉得以太坊开创团队是很有情怀的，有许多细节让我觉得他们会不忘初心、砥砺前行。
在以太坊历次晋级中，有三个晋级让我印象深入，分别是：437万区块高度的拜占庭硬分叉、728万区块高度的君士坦丁堡硬分叉、906.9万区块高度的伊斯坦布尔网络晋级。
很有意思的是，拜占庭、君士坦丁堡和伊斯坦布尔是同一个城市。这个城市横跨欧亚，北濒金角湾、南临马尔马拉海、东与小亚西亚半岛隔海相望、只有西边与陆地相连。拿破仑曾对这座城市慷慨陈词：“假如国际是一个国家，他的首都必定是伊斯坦布尔”。这座古城由于以太坊的缘故，与区块链国际构建了微妙的联络，这三次晋级的命名也传递了一种讯息——以太坊始终如一。
或许以太坊的模块化区块链之路不会走得那么快，但可以确认的是，不管大主题的TheMerge、TheSurge、TheVerge、ThePurge、TheSplurge等旨在完结10万TPS的五阶段，仍是详细的要害晋级Proto-danksharding、Danksharding，终究目的都是要推进以太坊完结“国际核算机”的初衷。
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