ETH:以太坊分片設計簡史：從「Block」到「Blob」

原文來源：@protolambda推文

原文作者：Protolambda

從“Block”到“Blob”，這其中涵義深刻。

帶有“crosslink”的可執行的“分片鏈”被淘汰了：在信標鏈中實現EVM；使用“數據可用性采樣”的以rollup為中心的以太坊路線圖，擴容以太坊基礎層而無需增加應用環境的復雜性。但是，你如何在沒有區塊元數據的情況下調用分片內容呢？

好吧，這就是“blob”派上用場的地方。“Blobspace”真是一個不錯的叫法！

讓我來分享一些以太坊分片設計的歷史吧：

分片(或“階段1”)按之前的計劃應該是在“階段2”(即信標鏈執行環境)推出。但在“階段0”(信標鏈啟動)之前，主網EVM具有優先權這一情況變得清晰，而“階段2”執行層(ewasm?)的推出遙遙無期。

過去一周以太坊信標鏈質押數增長超55萬枚ETH:金色財經報道，根據Tokenview鏈上數據顯示，以太坊信標鏈質押總量達17,423,991枚ETH，過去一周增長558,352枚ETH。[2023/3/2 12:37:58]

“階段1”的規范在信標鏈之前已經重寫了多次：

更少的分片(1024->64)

借助理想的跨分片通信(crosslinks)實現自由騎行

新的托管證明設計(去掉托管部分，轉而采用罕見的故意證明丟失)

更別說更早期的分片研究工作了，實話說，那些研究都非常抽象以及雄心勃勃：跨域消息傳遞、帶有ewasm的執行環境、動態訪問的無狀態性、分片委員會等等都讓L1變得更加復雜。而L1已經開始僵化了。

但是，如果L1只專注于解決數據問題，那么上述提到的大多數問題都轉化為L2的開發問題。而采樣(sampling)正好解決了L1數據問題。如果我們可以在網絡層支持額外的功能...會如何呢？

以太坊L2網絡總鎖倉量為58.8億美元:金色財經報道，L2BEAT數據顯示，截至1月5日，以太坊Layer2上總鎖倉量為58.8億美元。其中鎖倉量最高的為擴容方案Arbitrum，約26.9億美元，占比45.7%。其次是dYdX，鎖倉量9.79億美元，占比16.63%。[2022/1/5 8:25:37]

因此在2020年10月14日，開發者就”階段1的網絡連接問題(networking)“進行了一次電話會議。討論下來可以得出：gossipsub熱度很高DHTs似乎很慢。但在當時，這些為時還早——每一個網絡開發者都還在忙著為信標鏈的發布做準備(12月1日！)，而且由于當時的最新情況，網絡層存在很明顯的偏向。

當時的偏向：

Gossipsub=炙手可熱，主網準備就緒(除了一些DoS問題之外，沒有多大問題了。并且這些問題也在主網啟動之前發現/披露了)

以太坊未確認交易為182,050筆:金色財經消息，據OKLink數據顯示，以太坊未確認交易182,050筆，當前全網算力為581.16TH/s，全網難度為7.75P，當前持幣地址為60,816,132個，同比增加108,503個，24h鏈上交易量為2,230,895.51ETH，當前平均出塊時間為13s。[2021/8/17 22:18:21]

Discv5=不完整，需要在主網啟動前從5.0->5.1進行實時網絡遷移

(https://github.com/protolambda/discv5-catdog)

但方向似乎很明確：減少L1復雜性，信標鏈已經夠復雜了。只通過數據提高可擴展性，長期來看使用“數據可用性采樣”方案，并擁抱L2擴容解決方案。因此Vitalik將其描述為《以rollup為中心的以太坊路線圖》(中文版)。

然而，當實現者忙于信標鏈的發布時，研究人員已經忙于發布后的工作了：Vitalik/Dankrad當時致力于一些早期的數據可用性設計草案，試圖讓實現者更加容易理解這些原理。

以太坊開發者大會Devcon將延期舉辦，具體時間待定:根據以太坊博客消息，由于疫情等客觀原因，為了確保參會人員的安全，原定于今年8月初舉辦的以太坊開發者大會Devcon將推遲，具體時間待定，以官方公告為準。[2021/1/27 21:48:44]

同時，我們啟動了Zinken、Toledo和Pyrmont測試網檢查更多的啟動事項(檢查漏洞等)。并且我們嘗試跟上研究的進度，并開始針對網絡層上的東西添加設計文檔。就當時來說，關注這些問題還太早了，但DAS(數據可用性采樣)實在太好了，沒辦法忽視。

基于gossipsub的一些東西，我確實寫了一些想法，把它用于DAS。事后看來，我現在倒認為DHTs比Gossipsub更加適合DAS，也許除了初始分配。

當時我期望一些DAS的規范能夠被實現和模擬。我想這是“blob”首次被提到？我們確實在“分片數據blob”這樣的上下文中使用過它，而且那時分片的規范中還沒出現過這個詞。

數據：以太坊在去中心化交易所的ETH交易量穩居第一:Tokenview通過對以太坊鏈上數據ETH交易量的監測，分析發現中心化交易所、去中心化交易所、礦池三方在交易量上的一些表現。礦池代表（按照ETH量大小排序）SparkPool、Ethermine、F2Pool、SpiderPool每日的ETH均為凈流出，所挖ETH流入中心化交易所和去中心化交易所。以Binance、Bitfinex、Poloniex為代表的中心化交易所ETH的入金提現日均表現為流入流出交叉狀態，但三家交易所整體均為凈流出，與此同時交易所Kraken、Bitstamp的ETH交易量卻表現為凈流入狀態。去中心化交易所的WETH、Compound Ether、TokenIon、dYdX以持續的凈流入占據著ETH交易量的第一，其交易量遠超礦池挖礦所得，接近同期挖礦所得ETH的10倍。[2020/12/29 15:59:33]

信標鏈發布之后，又有了更多的時間，然后我寫了一個草案，在Vitalik和Dankrad寫的采樣規范草案中加入了更多typing和網絡層的內容。將blob命名引入分片的規范:)

2021年一些事情發生了改變：為其設計的理想的p2p結構太復雜了，所以我轉而嘗試為它貢獻工具(go-kzg)和參與早期的合并工作(rayonism)。然后在夏天再次嘗試加入分片的研究工作，而不是參與Altair/London升級的開發工作。

Blob又出現了，這次它的結構更加PBS化——聚合了blob-構建者和blob-提議者的BLS簽名。但還是太復雜了：因此，分片設計的演進方向變得主要“以信標提議者為中心”，這樣設計使得其“僅”成為一個網絡層的問題。

這在某種程度上就像是對分片的第五次設計？極簡主義要舍棄掉很多東西，但結果確是美麗且強大的：更多的模塊化設計、封裝以及可選的復雜性。Rollup引起了我的注意，尤其是Optimism。

2022年底，EIP4488(注意不要搞混了，不是4844！)和4490出現了：人們開始變得不耐煩，calldata的成本必須快速降低以保持競爭力！倫敦升級之后的AllCoredevs上對這些話題的討論也變得很熱烈。但在我看來這是不可持續的，因為calldata帶有L2不需要的傳統開銷。

同時，Vitalik和Dankrad繼續研究一些新的分片設計：更加以信標鏈為中心、只通過數據進行擴容、專注于采樣方案。我覺得“danksharding”在21年底/22年初真正公開出來？不是很確定第一個版本是哪個了，Dankrad一直都在研究分片。

22年初，Vitalik提出了兩種方法，我們可以在不使用采樣的情況下，向完整的danksharding發展：簡單版本和復雜版本。雖然在我看來，這其實就是“重EL(執行層)”以及“EL和CL分離，更容易和未來兼容”之間的區別。

我喜歡第二個方案，然后在EthDenver2022期間，我們實現了EIP-4844：我和@lightclients致力于Geth；@asn_d6幫助研發KZG；@adietrichs致力于費用市場的研究；并且都和Vitalik/Dankrad一起起草一份EIP。Prysm團隊構建了首個CL原型。

現在4844被命名為"proto-danksharding"：實現完整分片的前提條件。但是“blobspace”才是真正的模因：經過許多次分片的設計迭代之后，這是比任何其他分片設計都更接近達到以太坊愿景的一個版本。

對我來說，Serenity這個階段就是完成所有PoS和分片設計以及迭代更新的工作。我們已經在信標鏈以及類似于協議外PBS這些開發上獲得一些進展，讓我們在PoS方面有了一個不錯的開始。我想現在是時候對分片進行首次升級了：4844！

還有一些對未來danksharding的熱點：

L1數據包含延遲對L2的影響被高估了。

為了獲得更多數據可用性的帶寬，值得權衡的設計空間。

Gossip和TCPDHTs不好，UDPDHT類的覆蓋很好：這都是關于輕節點的計數(什么時候進行discv5擴展？)

更多danksharding的熱點：

采樣很大程度上依賴于良好的對等節點，希望看到更多評分優先但健壯的設計。

寧愿選擇輕量級的通信和更多的女巫，而不是缺乏p2p上的驗證者隱私。

ZK可以成為未來p2p抗女巫的技術，但現在來說似乎還遠著。

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