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什么是以太坊坎昆升级？以太坊主网、L2与分片架构一次搞懂
以太坊过渡到权益证明 (PoS) 并推出分片是其以太坊 2.0 升级的重要组成部分。PoS 通过将矿工替换为验证人来减少能源消耗，这些验证人会根据他们质押的 ETH 数量来创建新区块。
与此同时，分片通过将以太坊网络区分成更小块 (分片) 来提高交易速度，每一块都能独立处理交易和智能合约。从 PoW 转移到 PoS，通过随机将验证人分配到特定分片，从而实现安全高效的分片，防止操作并提高性能。
以太坊坎昆升级代表以太坊区块链的重要进展，旨在加强网络的可扩展性、安全性和整体效率。此次升级引进 Proto-Dank 分片的概念，这是优化数据管理和强化以太坊生态系中交易实惠性的重要步骤。
通过利用创新的数据保存技术，以太坊坎昆升级已准备好彻底改革网络处理交易的方式，为更易于访问和顺畅的用户体验铺路。
什么是以太坊坎昆升级
以太坊坎昆升级 (也称为「坎昆-德内布」升级) 是以太坊致力运作的协商进程，旨在强化基础架构，并解决上海升级后未解决的问题。
坎昆升级以四个以太坊改进提案 (EIP) 为基础：EIP-4844、EIP-1153、EIP-4788 和 EIP-6780。这些 EIP 的实施一并提供了许多好处，包括提高可扩展性、强化数据保存和可用性，以及降低交易成本。
坎昆升级主要重点是优化运行层 (第 1 层)，为未来实施完整数据分片备妥网络，这是以太坊长期开发策略中的重要组成部分。
分片是指将区块链数据库拆分为称作分片的更小部分以提高效率，而坎昆升级引进一种称为 Proto-Dank 分片的特定分片类型 (将于下方讨论)。
坎昆升级的目标是增加网络的每秒交易 (TPS)，以符合以太坊蓝图的「Surge」阶段，旨在将性能扩展到超过 100,000 TPS。
坎昆升级 – 以及随后的德内布升级 – 代表以太坊成为领先去中心化金融平台旅程中的重要里程碑。
Dank 分片和 Proto-Dank 分片
Dank 分片和 Proto-Dank 分片是为以太坊开发的不同迭代分片技术。依据以太坊研究员 Dankrad Feist 命名的 Dank 分片是一种分片类型，可作为以太坊 2.0 (Serenity) 升级的最后阶段。它专注于优化以太坊网络内的汇总数据可用性。
就技术而言，Dank 分片的设计引进合并市场费用的概念。虽然传统分片对每个分片有不同的区块和区块提案者，但在 Dank 分片中只有一个区块提案者。简而言之，Dank 分片可以通过简化分片架构和优先处理数据管理来强化交易处理并简化数据保存。
在此升级的脉络中，Proto-Dank 分片 (由 EIP-4844 引进) 作为 Dank 分片的原型。这是一个临时解决方案，可以在完整实施 Dank 分片架构之前，大幅降低与汇总相关的燃料费。
二进位大型对象携带交易
二进位大型对象携带交易与 Proto-Dank 分片 (EIP-4844) 一同引进帮助减少燃料费。二进位大型对象携带交易允许临时保存和检索链下数据，这代表可通过更具成本效益的方式将额外数据添加到以太坊交易中。
坎昆升级是如何运作的？
以太坊坎昆升级涉及多项技术改进和优化，对于不太熟悉以太坊运作模式的投资者而言会比较晦涩难懂。以下我将一一为你梳理，助你进一步了解以太坊的生态圈及其牵涉的技术。
以太坊层级
在深入解释最重要的EIP-4844方案前，我们需要先厘清以太坊的生态系统。
- Layer 1：以太坊的基础层，亦是主网。这层负责处理所有基本交易和智能合约。L1需要处理大量的交易，导致交易速度变慢和交易费用增加。
- Layer 2：在L1上构建的新一层，旨在解决L1的扩容性问题。L2通过将大量交易打包，然后一次性提交到L1，减少了L1的负担，大幅降低交易费用和提高交易速度。常见的L2解决方案包括Optimism、Arbitrum和Base等。
- Layer 3： Layer 3是进一步在L2之上构建的层级，主要目的是为特定应用提供更高的扩展性和订制功能。L3通常会基于L2的技术，来实现更高效的交易处理和更灵活的应用部署。坎昆升级大大提高L2的效率，许多应用不再需要依赖L3来解决扩展性问题。
图片来源：Rejolut
这次的EIP-4844方案便是主要针对L2而设的技术升级，通过以下两项重大技术：Proto-Danksharding和Blob-Carrying Transactions，节约L2生态系统上的GaS成本以及提高效率。
原型分片技术（Proto-Danksharding）
图片来源：PixelPlex
Proto-Danksharding技术是坎昆升级的一大亮点，又称为分片技术。这项技术将区块链数据库分割成多个小块（即分片），每个分片可以独立处理交易和智能合约，让多个交易处理可以并行进行，从而大幅提升区块链的处理能力。
Proto-Danksharding改革了旧分片技术的限制，譬如旧分片技术分区算力下降，留有被不法之徒攻击的漏洞，而Proto-Danksharding通过引入数据可用性取证（Data Availability Sampling）技术，确保分片的数据可以被验证和重建，即使部分数据节点故障，也不会影响数据的完整性和安全性。更重要的是，Proto-Danksharding打破了以往分片技术不能相互通信的限制，设计了跨分片通信机制，令分片之间能够有效交换数据和状态。
Proto-Danksharding属于早期实验性阶段，旨在测试和优化其实际应用效果。通过分片技术，以太坊网络能够在不影响去中心化特性的前提下，显着增加交易吞吐量，并减少交易延迟。
新型交易（Blob-Carrying Transactions）
图片来源：Neptune Mutual
Blob-Carrying Transactions是一种新型的交易类型，允许在单个交易中携带大量数据块。这项创新的设计旨在提高以太坊网络的数据传输能力，特别是对于需要大量数据传输的去中心化应用（DApps）尤为重要。每笔Blob-Carrying Transaction可以包含大量的数据块，这些数据块被存储在区块链的交易中，在区块中进行有效打包和压缩，减省保存和传输的成本。
在去中心化金融（DeFi）应用和NFT市场常常需要处理大量数据，Blob-Carrying Transactions恰好能显着提高这些应用的运行效率和用户体验。
万众瞩目的EIP-4844是实现上述技术改进的具体提案，详细描述了Proto-Danksharding和Blob-Carrying Transactions的实施细节，包括数据结构、共识机制和网络协议的修改。EIP-4844更倡议分阶段实施这些技术改进，先从实验性阶段开始，逐步扩展到全面应用，以确保技术的稳定性和可靠性。通过多项优化措施，EIP-4844旨在减少交易的Gas消耗，降低用户交易成本，并提高网络的整体效率。
以太坊坎昆升级的好处
如上所述，以太坊坎昆升级可提供一系列好处，包括更快的交易处理、降低交易成本、优化数据管理和改进跨链通信。通过引进二进位大型对象携带交易概念，该升级旨在简化数据处理并提高整体网络效率。
1. 更好的扩充性：Proto-Dank 分片引进临时数据保存容量，允许第 2 层汇总 (以及整体网络) 每秒处理更多交易。
2. 降低交易成本：二进位大型对象携带交易允许使用更具成本效益的方式，将额外数据添加到以太坊交易中。
3. 优化数据管理：EIP-1153 可优化区块领域并降低链上数据保存成本。
4. 更佳跨链通信：EIP-4788 旨在通过让信标链暴露到运行层，提高不同区块链网络之间的互操作性。
5. 提高安全性：EIP-6780 可通过消除 SELFDESTRUCT 代码的功能来降低智能合约终止的风险，强化用户数据和资金的安全性。
坎昆升级的潜在风险
尽管坎昆升级为以太坊生态系统带来了诸多优势，同时也伴随着一些潜在风险和挑战。由于坎昆升级涉及复杂的技术改进，Proto-Danksharding技术仍处于初步测试的阶段，任何实行中的漏洞或错误都可能导致网络不稳定或安全问题。兼容性问题也可能对现有的dApps和智能合约造成影响，短期内用户体验可能受到一定程度的影响。
此外，市场对升级过程中的任何技术问题或不稳定的反应也可能导致以太坊价格波动，影响投资者信心。比如在坎昆升级完成后，币值并没有如市场预期一般爆炸性上涨，反而出现暴跌，之后再转趋稳定。因此坎昆升级带来的影响仍然需要一段时间观望。
以太坊坎昆推出日期
以太坊坎昆-德内布升级最初规画于 2023 年 10 月上线，但后来延迟到 2024 年上半年。它在 2024 年 3 月 13 日 (纪元时间 269,568 ) 于以太坊主网上线。节点营运商和质押者必须升级软件，才能在官方公告上架内容。
总结
以太坊坎昆-德内布 (Dencun) 升级标示着代表以太坊在追求提高可扩展性、效率和用户体验等努力方面的重大跃进。通过引进 Proto-Dank 分片并为未来进展奠定基础，以太坊坎昆升级将可强化去中心化金融和区块链技术的领域。
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