以太坊協議升級前景分析：The Surge

以太坊聯合創始人近期發布了一系列關於以太坊未來發展的文章，其中包括The Merge、The Surge、The Scourge、The Verge、The Purge和The Splurge六個部分。本文將重點解讀The Surge階段，探討以太坊的可擴展性和長期發展規劃。

以太坊的核心願景

以太坊的目標是成爲去中心化互聯網的基礎設施。通過智能合約，以太坊支持各種復雜的去中心化應用，如DeFi和NFT等。然而，以太坊目前面臨可擴展性的挑戰，每秒僅能處理15-30筆交易，遠低於傳統支付網絡的處理能力。這導致網路擁堵時gas費用高昂，限制了以太坊成爲全球基礎設施的潛力。

The Surge階段的主要目標包括:

• 將以太坊L1和L2的總交易處理能力提升至每秒10萬筆以上
• 保持L1網路的去中心化和穩定性
• 確保部分L2解決方案完全繼承以太坊的核心特性
• 最大化L2之間的互操作性，使以太坊生態系統更加統一

以rollup爲中心的擴展策略

The Surge階段主要通過L2解決方案來提高可擴展性，其中rollup技術是關鍵。這一策略將以太坊L1定位爲強大且去中心化的基礎層，而將擴展任務交給L2網路。

rollup技術通過在鏈下打包交易並將結果提交到主網，在保證安全性和去中心化的同時大幅提高吞吐量。據估計，rollup可將以太坊的處理能力提升至每秒10萬筆以上，這將使以太坊能夠支持全球規模的應用而不犧牲去中心化理念。

今年，以rollup爲核心的擴展策略已取得重要進展。EIP-4844引入的blob數據結構顯著增加了以太坊L1的數據帶寬，多個基於以太坊虛擬機的rollup項目也已進入初期階段。

數據可用性採樣技術的發展

數據可用性採樣(DAS)是The Surge階段的另一個關鍵技術，旨在解決去中心化網路中的數據可用性問題。DAS允許節點在不訪問完整數據集的情況下驗證數據，從而提高網路的可擴展性和效率。

目前主要關注兩種DAS技術：PeerDAS和2D DAS。PeerDAS有望增強rollup的安全性，而2D DAS則在blob內部和blob之間進行隨機抽樣，利用KZG承諾的線性特性擴展區塊中的blob集合。

借助DAS技術，以太坊可以處理更大量的數據，實現更快速、更低成本的rollup，同時不影響去中心化程度。未來還需要進一步研究確定2D DAS的最佳實現方式，並驗證其安全屬性。

Plasma和其他擴展方案

除了rollup，Plasma作爲早期提出的鏈下擴展方案也是重要的L2解決方案。Plasma通過創建子鏈來獨立處理交易，並定期向主網提交摘要。雖然Plasma的發展速度不及rollup，但仍被視爲以太坊擴展工具包的重要組成部分。

此外，改進數據壓縮技術和加密證明也是提高rollup和其他L2解決方案效率的重要方向。這些技術改進有望在以太坊實現更高吞吐量的過程中發揮關鍵作用。

跨L2互操作性的改進

當前L2生態系統面臨的主要挑戰之一是跨L2互操作性較弱。爲了讓用戶感覺在使用一個統一的以太坊生態系統，需要在以下幾個方面進行改進：

• 引入包含鏈信息的特定鏈地址
• 開發標準化的跨鏈支付請求機制
• 建立跨鏈兌換和Gas支付的標準協議
• 提供L2輕客戶端，增強用戶對交互鏈的驗證能力
• 實現共享代幣橋，降低跨L2轉帳成本
• 實現同步組合性，提高DeFi協議的財務效率

這些改進不僅涉及技術問題，還需要L2、錢包和L1之間的密切合作。

繼續擴展以太坊L1

擴展以太坊L1本身也是非常重要的。主要有三種策略：

1. 改進技術以提高L1的驗證效率，然後提高Gas限制
2. 降低特定操作的成本，在不增加最壞情況風險的前提下提高平均容量
3. 實施原生rollup，創建EVM的多個並行副本

這些策略各有優劣，需要在組合性、去中心化程度和EVM復雜性等方面進行權衡。

去中心化和安全性的平衡

在追求可擴展性的同時，維護去中心化始終是以太坊的核心原則。rollup和DAS被視爲增加網路容量同時保持去中心化的有效方法。與一些高性能區塊鏈不同，以太坊的擴展策略確保任何人都可以運行節點，以真正去中心化的方式保護網路。

隨着以太坊向以rollup爲中心的未來發展，確保這些系統的無需信任性變得至關重要。雖然rollup和相關技術已被證明是有效的，但仍需要嚴格的測試和迭代，特別是在廣泛採用階段。

The Surge的前景展望

The Surge階段完成後，以太坊有望實現高度可擴展性，同時保持完全去中心化、安全和可持續性。這一願景不僅包括通過rollup和DAS擴展L1，還包括改進共識算法、優化開發工具以及培育繁榮的dApp生態系統。

盡管面臨諸多挑戰，如大規模實施rollup、確保L2解決方案的安全性以及爲量子計算時代做準備等，但如果成功克服這些障礙，以太坊將進一步鞏固其作爲Web3核心基礎設施的地位。

在快速發展的區塊鏈領域，以太坊堅持在不犧牲去中心化的前提下追求可擴展性，這是其獨特之處。如果The Surge階段成功實施，它可能會在未來幾年再次改變區塊鏈技術的格局。