EIP-4844：坎昆升级的核心

WebX实验室阅读 19 2023-7-27 18:09

以太坊大规模采用的最大阻碍之一是：用户必须支付高昂的gas费用来进行交易或交互。当链上活动增加时，gas费用也会显著增加，从而推高了用户门槛。

为了提高以太坊L1+L2性能并解决gas费的问题，以太坊基金会提出用EIP-4844减少gas费用和增加吞吐量，作为一个中期的过渡解决方案。本文将详细介绍EIP-4844以及为什么它对于以太坊路线图的实施至关重要。

EIP-4844：坎昆升级的核心

EIP-4844简介

以太坊EIP-4844是坎昆升级的核心内容，它引入了一种新的交易类型（blob携带交易），以减少以太坊的交易费用。blob携带交易与常规的以太坊交易一样，但有一些额外的数据，被称为blob。与当前calldata存储交易数据不可变和内存只读相比，blob储存量大得多而且更便宜。

EIP-4844：坎昆升级的核心

从上图的blockspace和blobspace的区别来看，blob与以太坊虚拟机（EVM）可见的区块不同，blob仅在短时间内可用，而对EVM不可见。此外，blob位于以太坊共识层上，而不是在注重计算的执行层上。最重要的是，blobspace比blockspace便宜得多。

EIP-4844也被称为Proto-Danksharding，它将实现与新的交易格式和验证规则一样的Danksharding的框架和逻辑。

EIP-4844发展时间线

在过去的3年中，以太坊经历了一系列升级，以PoW转为PoS共识，并使其区块链更具可扩展性。

以下是以太坊重要更新的时间线和概述：

2020年12月1日，由PoS驱动的信标链上线，以太坊用户可以将其ETH质押在单独的信标链上来以验证交易。

2022年9月，信标链与以太坊主网合并，将网络的执行层和共识层合在一起。

2023年4月13日，上海升级（EIP-4895）上线，为以太坊验证者开放了ETH质押提款功能。

这些升级对于以太坊提高可扩展性是必需的，但它们并未直接改善区块链的交易速度或gas价格。未来的分片和Danksharding等升级将使以太坊真正在实际上实现可扩展性。

什么是分片（Sharding）？

分片是指将区块链网络分为称为“分片链”的较小单元。每条分片链可以平行处理交易，以最大程度地提高交易吞吐量，减少网络拥堵并降低gas费。换言之，分片是一种将数据库划分为管理特定数据段的较小数据库，从而提高了这些数据库的效率和性能。

由于分片技术的难度很高，以太坊决定采用中间方案，即先实现Proto-Danksharding，最终再转向更容易实现的Danksharding。

什么是Danksharding?

Danksharding是一种新的分片架构，依靠称为blob的大容量数据来扩展以太坊区块链。以rollup为中心的二层协议使用额外的blob数据空间来缓解网络拥堵，从而减少交易费用。

目前，以太坊基础层的TPS约为15，其二层rollup的TPS约为100。根据粗略的估算，Danksharding预计将使以太坊（将L1+L2视作一个整体）的TPS提高到100000。

Danksharding的另一个创新是合并费用市场，即只有一个提议者选择所有分片的交易，而不是每个分片都有自己的提议者。为了使这种合并费用市场顺利运行，并减轻最大可提取价值（MEV）的问题，还将实施一种称为提议者与建设者分隔的方法（提议者指选择将哪些交易包括在下一个区块中的以太坊协议验证者）。

但是，在以太坊上实施完整的Danksharding并非一蹴而就，而是需要几个升级来逐步实现，例如EIP-4844（Proto-Danksharding）。

什么是Proto-Danksharding?

Proto-Danksharding以两位以太坊研究人员Proto Lambda和Dankrad Feist的名字命名，它将会把以太坊TPS增加到大约1000，它更简单，是在实现完全Danksharding之前所需的步骤。最重要的是，它将引入接受blob数据的新事务类型，这是使full Danksharding成为可能的重要组成部分。

Vitalik Buterin认为，Proto-Danksharding执行Danksharding的大部分逻辑和框架，但仍然没有实现任何实际的分片。换句话说，Proto-Danksharding是Danksharding的原型，它提供了框架，以便以后实现其他分片升级。

EIP-4844如何降低gas费？

EIP-4844（Proto-Danksharding）的主要目的是通过使用blob携带交易来减少以太坊gas费用。blob数据更便宜，以太坊虚拟机（EVM）无法访问它，只能查看对blob的承诺。此外，Proto-Danksharding中的数据带宽固定为每个slot 1 MB。

EIP-4844：坎昆升级的核心

由于单纯使CallData变得更便宜可能导致平均情况或最坏情况不匹配，因此以太坊开发人员尝试通过建立新型的blob携带交易（专注于来自L2 Rollup的交易），以减少gas费。

以太坊平均区块大小约为90 KB，但从理论上讲，最大区块大小约为1.8 MB。这意味着以太坊区块可以在网络活动活跃期间容纳更多的交易，但需要非常高的gas费。如果calldata便宜10倍，则交易量将增加10倍，在极端情况下，区块大小将增加10倍（18 MB）。很显然，以太坊无法在其网络中容纳如此巨大的区块。

解决方案

ProtoDanksharding通过多维度的EIP-1559费用市场解决gas定价危机。

在ProtoDanksharding提出之前，EIP-4488就曾试图解决高昂的gas费问题。

EIP-4488有两个规则：calldata 的gas费用从每字节的16个gas单位减少到3个gas单位；每个区块1MB的限制加上每笔交易的300个字节，最大值可达约1.4MB。

区块大小上限是确保平均区块负载激增也不会导致极端情况负载激增的最简单方法。此外，最极端情况的区块大小（1.4MB）始终低于当前最大区块容量（1.8 MB）。

既然EIP-4488此前已经提出了用于gas问题的解决方案时，为什么以太坊社区最后还要选择EIP-4844来减少gas费呢？因为EIP-4488虽然最大程度地减少了当前的变化（保持稳定性），但未来需要更多的改动。相比之下，Proto-Danksharding的目的是为了做出更多的框架更改，以帮助以太坊网络在未来升级到danksharding。

Proto-Danksharding创建了单独的交易类型，该类型将来自L2 Rollup的数据保存在大容量的blob中，并且每个区块存在的blob数量是有上限的，这样会让L2费用大大降低。blob存储在共识层上，而不是执行层，因此以太坊虚拟机（EVM）无法访问。

即使在Proto-Danksharding之后，分片仍然是一项复杂的任务，但复杂性将仅限于共识层。因此，执行层客户端团队和rollup开发人员无需做任何额外的工作即可从Proto-Danksharding过渡到完全分片。

EIP-4844还将blob数据与calldata分开，使在较短时间周期内存储blob数据变得更加容易。

EIP-4844的数据存储选项

每个slot（12秒）约1 MB的Proto-Danksharding每年将产生2.5 TB的数据。共识层可以通过历史保存期限（EIP-4444）来应对数据存储挑战，并在一段时间后实现逻辑以自动删除blob数据。

关于在如何访问旧的blob数据这个问题，有多种方法可以在去中心化协议上存储历史数据。例如，rollup，Bittorrent，以太坊门户网络，区块浏览器，API提供商和第三方索引协议（The Graph）等特定应用程序的协议都可以存储完整的历史记录。

EIP-4844之前和之后

都有哪些升级？

以太坊开发人员在EIP-4844之前提出了几次升级，以减少gas费。例如，EIP-3651降低了阻止区块构建者与以太坊区块构建软件Coinbase交互的gas费，EIP-3855通过Push0降低了开发人员的gas费，而EIP-3860则减少了特定用例的gas费用。

EIP-4844是迈向完全分片的一步，它将扩展以太坊网络并降低gas费。开发人员正计划在EIP-4844之后进行“ Verge”，其中将引入Verkle树以实现可扩展性。

EIP-4844的影响

EIP-4844的主要目标是通过使用新型的blob携带交易使以太坊的L2 gas费降低10-100倍，使向完全分片的过渡更加容易，因为所有未来的升级仅在共识层上进行。