以太坊协议升级前景分析：The Surge

以太坊联合创始人近期发布了一系列关于以太坊未来发展的文章，其中包括The Merge、The Surge、The Scourge、The Verge、The Purge和The Splurge六个部分。本文将重点解读The Surge阶段，探讨以太坊的可扩展性和长期发展规划。

以太坊的核心愿景

以太坊的目标是成为去中心化互联网的基础设施。通过智能合约，以太坊支持各种复杂的去中心化应用，如DeFi和NFT等。然而，以太坊目前面临可扩展性的挑战，每秒仅能处理15-30笔交易，远低于传统支付网络的处理能力。这导致网络拥堵时gas费用高昂，限制了以太坊成为全球基础设施的潜力。

The Surge阶段的主要目标包括:

• 将以太坊L1和L2的总交易处理能力提升至每秒10万笔以上
• 保持L1网络的去中心化和稳定性
• 确保部分L2解决方案完全继承以太坊的核心特性
• 最大化L2之间的互操作性，使以太坊生态系统更加统一

以rollup为中心的扩展策略

The Surge阶段主要通过L2解决方案来提高可扩展性，其中rollup技术是关键。这一策略将以太坊L1定位为强大且去中心化的基础层，而将扩展任务交给L2网络。

rollup技术通过在链下打包交易并将结果提交到主网，在保证安全性和去中心化的同时大幅提高吞吐量。据估计，rollup可将以太坊的处理能力提升至每秒10万笔以上，这将使以太坊能够支持全球规模的应用而不牺牲去中心化理念。

今年，以rollup为核心的扩展策略已取得重要进展。EIP-4844引入的blob数据结构显著增加了以太坊L1的数据带宽，多个基于以太坊虚拟机的rollup项目也已进入初期阶段。

数据可用性采样技术的发展

数据可用性采样(DAS)是The Surge阶段的另一个关键技术，旨在解决去中心化网络中的数据可用性问题。DAS允许节点在不访问完整数据集的情况下验证数据，从而提高网络的可扩展性和效率。

目前主要关注两种DAS技术：PeerDAS和2D DAS。PeerDAS有望增强rollup的安全性，而2D DAS则在blob内部和blob之间进行随机抽样，利用KZG承诺的线性特性扩展区块中的blob集合。

借助DAS技术，以太坊可以处理更大量的数据，实现更快速、更低成本的rollup，同时不影响去中心化程度。未来还需要进一步研究确定2D DAS的最佳实现方式，并验证其安全属性。

Plasma和其他扩展方案

除了rollup，Plasma作为早期提出的链下扩展方案也是重要的L2解决方案。Plasma通过创建子链来独立处理交易，并定期向主网提交摘要。虽然Plasma的发展速度不及rollup，但仍被视为以太坊扩展工具包的重要组成部分。

此外，改进数据压缩技术和加密证明也是提高rollup和其他L2解决方案效率的重要方向。这些技术改进有望在以太坊实现更高吞吐量的过程中发挥关键作用。

跨L2互操作性的改进

当前L2生态系统面临的主要挑战之一是跨L2互操作性较弱。为了让用户感觉在使用一个统一的以太坊生态系统，需要在以下几个方面进行改进：

• 引入包含链信息的特定链地址
• 开发标准化的跨链支付请求机制
• 建立跨链兑换和Gas支付的标准协议
• 提供L2轻客户端，增强用户对交互链的验证能力
• 实现共享代币桥，降低跨L2转账成本
• 实现同步组合性，提高DeFi协议的财务效率

这些改进不仅涉及技术问题，还需要L2、钱包和L1之间的密切合作。

继续扩展以太坊L1

扩展以太坊L1本身也是非常重要的。主要有三种策略：

1. 改进技术以提高L1的验证效率，然后提高Gas限制
2. 降低特定操作的成本，在不增加最坏情况风险的前提下提高平均容量
3. 实施原生rollup，创建EVM的多个并行副本

这些策略各有优劣，需要在组合性、去中心化程度和EVM复杂性等方面进行权衡。

去中心化和安全性的平衡

在追求可扩展性的同时，维护去中心化始终是以太坊的核心原则。rollup和DAS被视为增加网络容量同时保持去中心化的有效方法。与一些高性能区块链不同，以太坊的扩展策略确保任何人都可以运行节点，以真正去中心化的方式保护网络。

随着以太坊向以rollup为中心的未来发展，确保这些系统的无需信任性变得至关重要。虽然rollup和相关技术已被证明是有效的，但仍需要严格的测试和迭代，特别是在广泛采用阶段。

The Surge的前景展望

The Surge阶段完成后，以太坊有望实现高度可扩展性，同时保持完全去中心化、安全和可持续性。这一愿景不仅包括通过rollup和DAS扩展L1，还包括改进共识算法、优化开发工具以及培育繁荣的dApp生态系统。

尽管面临诸多挑战，如大规模实施rollup、确保L2解决方案的安全性以及为量子计算时代做准备等，但如果成功克服这些障碍，以太坊将进一步巩固其作为Web3核心基础设施的地位。

在快速发展的区块链领域，以太坊坚持在不牺牲去中心化的前提下追求可扩展性，这是其独特之处。如果The Surge阶段成功实施，它可能会在未来几年再次改变区块链技术的格局。