了解以太坊的下一次重大升級(jí)——The Surge，重點(diǎn)是通過第二層 rollup 方案和數(shù)據(jù)可用性改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)每秒超過 100,000 筆交易的處理能力（TPS）。深入了解這一階段如何增強(qiáng)擴(kuò)展性、降低 gas 費(fèi)，并保持去中心化，為區(qū)塊鏈的未來提供安全高效的基礎(chǔ)。
以太坊不斷進(jìn)化，下一次重大升級(jí)即為 The Surge。此階段旨在提升擴(kuò)展能力，同時(shí)不犧牲去中心化和安全性。作為以太坊長期愿景的一部分，The Surge 將使網(wǎng)絡(luò)在第一層和第二層的處理能力提升至每秒超過 100,000 筆交易。本文將為您詳細(xì)解釋以太坊朝著成為最具擴(kuò)展性和高效的區(qū)塊鏈邁進(jìn)的下一步。
1、The Surge 是什么？
The Surge 是指以太坊向擴(kuò)展性發(fā)展的轉(zhuǎn)變，主要通過第二層（L2）解決方案和 rollup 方案實(shí)現(xiàn)。以太坊的創(chuàng)始人 Vitalik Buterin 在以太坊的路線圖中提出了這一概念，旨在使網(wǎng)絡(luò)更快、更高效。其主要目標(biāo)是在保持去中心化、安全性和互操作性的同時(shí)，處理更多的交易。
目前，以太坊在基礎(chǔ)層每秒處理約 15 到 30 筆交易。這雖然能夠滿足很多應(yīng)用的需求，但在高峰時(shí)期會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁堵，并推高 gas 費(fèi)用。The Surge 旨在解決這些瓶頸問題，提升以太坊服務(wù)全球應(yīng)用的能力。
1）The Surge 的關(guān)鍵特性
The Surge 路線圖 | 來源：Vitalik Buterin
- L1 與 L2 網(wǎng)絡(luò)上的每秒 10 萬 + 交易處理能力：通過第二層 rollup 方案，以太坊能夠處理每秒超過 10 萬筆交易。Rollup 將多筆交易打包后提交至以太坊區(qū)塊鏈，提升吞吐量并降低 gas 費(fèi)用。
- 去中心化與安全性：The Surge 確保以太坊保持去中心化，用戶只需極少的資源即可運(yùn)行節(jié)點(diǎn)。增強(qiáng)型密碼學(xué)證明（如 SNARKs）將進(jìn)一步強(qiáng)化以太坊的信任無須依賴機(jī)制。
- 通過數(shù)據(jù)可用性采樣（DAS）改善數(shù)據(jù)可用性：DAS 使節(jié)點(diǎn)無需下載所有數(shù)據(jù)即可驗(yàn)證信息，提升效率并支持第二層解決方案的擴(kuò)展。
2）以太坊邁向每秒 10 萬筆交易的路徑
目前，以太坊在第一層的處理能力約為每秒 15 到 30 筆交易。然而，借助 rollup 和 DAS，網(wǎng)絡(luò)有望達(dá)到每秒超過 10 萬筆交易的處理能力。Vitalik Buterin 強(qiáng)調(diào)，以太坊應(yīng)被視為一個(gè)整體生態(tài)系統(tǒng)，而不是分散的區(qū)塊鏈集合。
這意味著 L2 之間的跨鏈互操作性將得到改善，用戶體驗(yàn)也會(huì)更加流暢。以太坊的路線圖專注于打造一個(gè)在不同層之間轉(zhuǎn)移資產(chǎn)就像在錢包間發(fā)送 ETH 一樣便捷的網(wǎng)絡(luò)。
2、The Surge 的時(shí)間線
以太坊的 The Surge 包括多個(gè)階段，重點(diǎn)是持續(xù)在第一層和第二層進(jìn)行升級(jí)。以下是基于最新更新和路線圖的預(yù)期時(shí)間表：
2024 年第一季度——Dencun 升級(jí)（Proto-Danksharding 啟動(dòng)）
引入 Proto-Danksharding（EIP-4844），通過數(shù)據(jù)「blob」改善數(shù)據(jù)可用性。 為進(jìn)一步 rollup 擴(kuò)展奠定基礎(chǔ)。 以太坊的第二層解決方案開始利用改進(jìn)的數(shù)據(jù)可用性，實(shí)現(xiàn)更快、更便宜的交易。
2024–2025 年——rollup 擴(kuò)展與證明系統(tǒng)成熟
Arbitrum、Optimism 和 zkSync 等 rollup 將進(jìn)行更新，提升擴(kuò)展能力。 新的密碼學(xué)證明（如 SNARKs）將增強(qiáng) rollup 的信任無須依賴性。 數(shù)據(jù)可用性采樣（DAS）系統(tǒng)如 PeerDAS 和 2D DAS 將擴(kuò)展，支持更高的交易吞吐量。
2025 年末——Gas 價(jià)格優(yōu)化與第一層增強(qiáng)
引入 EOF（以太坊對(duì)象格式），提高智能合約執(zhí)行效率。 可能采用多維 gas 定價(jià)，區(qū)分計(jì)算、數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)的費(fèi)用。 可能直接將 rollup 解決方案整合到以太坊協(xié)議中。
2026 年及以后——全面推出 Danksharding
從 Proto-Danksharding 過渡到全面 Danksharding，將以太坊分成多個(gè)分片，進(jìn)一步提升擴(kuò)展能力。 以太坊目標(biāo)是在 L1 與 L2 生態(tài)系統(tǒng)中全面實(shí)現(xiàn)每秒 10 萬筆交易的處理能力。
2026 年后——持續(xù)監(jiān)控與升級(jí)
引入包括后量子密碼學(xué)在內(nèi)的高級(jí)共識(shí)機(jī)制，保障網(wǎng)絡(luò)安全。 以太坊將繼續(xù)優(yōu)化并整合跨 L2 互操作性，提升用戶體驗(yàn)的順暢性。
這一時(shí)間線反映了以太坊分階段的方法，確保在過渡期間的穩(wěn)定性和順利采用。The Surge 的每一步都建立在前一階段的基礎(chǔ)上，最終目標(biāo)是打造一個(gè)既能支持全球級(jí)應(yīng)用，又能保持去中心化與安全性的區(qū)塊鏈。
3、The Surge 可能影響的關(guān)鍵組件
以下是 The Surge 升級(jí)期間，以太坊 2.0 路線圖中將受到影響的關(guān)鍵元素：
L1 與 L2 之間「分工」提議 | 來源：Vitalik Buterin
1）第二層 Rollup：The Surge 的核心
第二層 rollup 方案是讓以太坊更快、更經(jīng)濟(jì)的重要工具。它們將多筆交易在鏈下（即以太坊主網(wǎng)外）進(jìn)行打包處理，并將這些交易的摘要提交到以太坊區(qū)塊鏈。這樣可以減輕主網(wǎng)的負(fù)載，使交易更快且成本更低。
Rollup 主要有兩種類型：
- OP-rollup：默認(rèn)認(rèn)為所有交易都是有效的，除非在規(guī)定時(shí)間內(nèi)有人報(bào)告錯(cuò)誤。這種方式不需要立即驗(yàn)證每筆交易，因此處理速度較快。
- ZK-rollup：利用一種高級(jí)數(shù)學(xué)方法——零知識(shí)證明，即時(shí)確認(rèn)交易的有效性。該方法提供了即時(shí)且安全的驗(yàn)證。
Rollup 的影響已經(jīng)非常顯著。根據(jù) L2Beat 的數(shù)據(jù)，過去一年以太坊第二層網(wǎng)絡(luò)的總鎖倉價(jià)值（TVL）增長了 216%，超過了 380 億美元。隨著越來越多的人和項(xiàng)目采用 rollup 方案，以太坊正變得更具擴(kuò)展性和可訪問性，為 The Surge 的到來奠定了基礎(chǔ)。
以太坊第二層 TVL | 來源：L2Beat
2）數(shù)據(jù)可用性采樣（DAS）
數(shù)據(jù)可用性采樣（DAS）是一種幫助以太坊更高效處理大量數(shù)據(jù)的方法。在像以太坊這樣的去中心化網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都必須確認(rèn)所有交易數(shù)據(jù)的可用性。然而，讓每個(gè)節(jié)點(diǎn)都存儲(chǔ)所有數(shù)據(jù)并不現(xiàn)實(shí)。DAS 通過允許節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證數(shù)據(jù)而無需下載和存儲(chǔ)所有內(nèi)容，解決了這一問題。
DAS 主要有兩種類型：
- PeerDAS：該系統(tǒng)利用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)來分配工作量。網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)只檢查一小部分?jǐn)?shù)據(jù)，所有節(jié)點(diǎn)共同確認(rèn)整個(gè)數(shù)據(jù)集。此方法確保了數(shù)據(jù)驗(yàn)證的高效性，同時(shí)不需要大量存儲(chǔ)。
- 2D?DAS：這是 PeerDAS 的改進(jìn)版本，進(jìn)一步提升了驗(yàn)證效率。它不僅驗(yàn)證單獨(dú)的數(shù)據(jù)片段，還檢查這些片段如何組合在一起，使以太坊在保持去中心化的同時(shí)變得更加可擴(kuò)展并確保更高的安全性。
有了 DAS，rollup 可以在不增加以太坊網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)的情況下處理更多交易。這使系統(tǒng)保持快速、經(jīng)濟(jì)且去中心化，支持以太坊在擴(kuò)展的同時(shí)不犧牲安全性的目標(biāo)。
Plasma 與數(shù)據(jù)壓縮解決方案
一種構(gòu)建 EVM Plasma 鏈的方法（并非唯一方法）是使用 ZK-SNARK 構(gòu)建一個(gè)并行的 UTXO 樹，該樹反映了 EVM 產(chǎn)生的余額變化，并定義了在不同時(shí)點(diǎn)上「同一枚幣」的唯一映射。基于此，便可以構(gòu)建一個(gè) Plasma 方案。來源：Vitalik Buterin
除了 Rollup，Plasma 和數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)也幫助以太坊實(shí)現(xiàn)高效擴(kuò)展。我們來具體看看它們是如何工作的：
- Plasma：Plasma 在鏈下處理交易，也就是說交易發(fā)生在以太坊主網(wǎng)之外。Plasma 不會(huì)將每筆交易都提交到區(qū)塊鏈上，而是只提交這些交易的摘要。這減少了需要在主鏈上存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量，提高了速度并降低了成本。你可以把它想象成將許多小任務(wù)匯總成一份報(bào)告，從而節(jié)省時(shí)間和資源。
- 數(shù)據(jù)壓縮：壓縮通過減少交易平臺(tái)需的數(shù)據(jù)量來使其變得更小。例如，以太坊可以從標(biāo)準(zhǔn)簽名切換到 BLS 簽名，這允許多個(gè)簽名合并為一個(gè)。這不僅節(jié)省了區(qū)塊鏈上的空間，還使得交易更加高效，尤其是在處理大量交易的系統(tǒng)中，如第二層網(wǎng)絡(luò)。
3）Plasma 與 Rollup 的協(xié)作
構(gòu)建 Plasma 系統(tǒng)的一種方式是使用 ZK-SNARK（一種加密技術(shù)）來追蹤 Token 的流轉(zhuǎn)過程。該系統(tǒng)創(chuàng)建了一條「平行賬本」，記錄每個(gè) Token 隨時(shí)間的流動(dòng)情況。Plasma 通過只將必要的信息摘要提交到主鏈，確保了高效性而不犧牲準(zhǔn)確性和安全性。
Plasma 和數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)共同進(jìn)一步增強(qiáng)了 Rollup 的有效性。這些解決方案幫助以太坊降低了 Gas 費(fèi)用，處理更多交易，并支持大規(guī)模應(yīng)用，同時(shí)保持去中心化的特性。
4、The Surge 中的第 1 層改進(jìn)
雖然 Rollup 處理了大量鏈下交易，以太坊的主區(qū)塊鏈（第 1 層）仍需要升級(jí)以適應(yīng)日益增長的生態(tài)系統(tǒng)。這些升級(jí)將確保以太坊的基礎(chǔ)層保持可擴(kuò)展、高效且易于訪問。以下是第 1 層即將迎來的關(guān)鍵改進(jìn)：
1）提高 Gas 限制：Gas 限制決定了單個(gè)區(qū)塊中可以處理的數(shù)據(jù)量。提高 Gas 限制意味著以太坊可以在每個(gè)區(qū)塊中處理更多交易，減少等待時(shí)間并緩解網(wǎng)絡(luò)擁堵。然而，增加 Gas 限制也存在風(fēng)險(xiǎn)。如果限制過高，運(yùn)行節(jié)點(diǎn)的成本可能會(huì)增加，進(jìn)而限制參與網(wǎng)絡(luò)安全的人的數(shù)量，從而降低去中心化程度。以太坊的目標(biāo)是找到平衡點(diǎn)——在處理更多交易的同時(shí)，保持網(wǎng)絡(luò)的開放和去中心化。
2）EVM 字節(jié)碼改進(jìn)：以太坊虛擬機(jī)（EVM）是智能合約運(yùn)行的地方。以太坊將引入一種新的字節(jié)碼格式，稱為 EOF（Ethereum Object Format），以提高智能合約執(zhí)行的效率。這一更新將減少 Gas 費(fèi)用，使開發(fā)者和用戶的交易和合約交互成本更低。
3）多維 Gas 定價(jià)：以太坊還將實(shí)施多維 Gas 定價(jià)，將 Gas 費(fèi)用根據(jù)使用的資源類型——計(jì)算、數(shù)據(jù)或存儲(chǔ)——進(jìn)行分類。這種方式確保用戶根據(jù)交易實(shí)際需求支付合理的費(fèi)用，優(yōu)化成本結(jié)構(gòu)并改善用戶體驗(yàn)。
4）以太坊原生 Rollup：原生 Rollup 是直接在以太坊協(xié)議中運(yùn)行的 Rollup。這意味著以太坊將支持多個(gè)并行運(yùn)行的以太坊虛擬機(jī)（EVM）版本。原生 Rollup 將提升以太坊處理交易的能力，而不會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)過載。可以想象成火車站有多個(gè)軌道，每條軌道獨(dú)立處理火車，從而讓整個(gè)系統(tǒng)更快、更高效。
這些第 1 層改進(jìn)確保了即使 Rollup 承擔(dān)了大部分交易負(fù)載，以太坊仍能保持可擴(kuò)展和高效。它們共同幫助以太坊繼續(xù)作為一個(gè)安全、去中心化的平臺(tái)成長，支持復(fù)雜的應(yīng)用和數(shù)百萬用戶。
5、The Surge 對(duì)用戶和開發(fā)者的影響
以太坊的 The Surge 升級(jí)承諾使網(wǎng)絡(luò)變得更高效和實(shí)惠，惠及普通用戶和開發(fā)者。雖然其中一些技術(shù)細(xì)節(jié)較為復(fù)雜，但以下是這些變化對(duì)你的影響的簡(jiǎn)單說明：
1）更低的 Gas 費(fèi)用：最顯著的改進(jìn)之一將是 Gas 費(fèi)用的降低，尤其是在 Arbitrum 和 Optimism 等第 2 層網(wǎng)絡(luò)上。這些網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)提供了更便宜的交易，目前 ETH 轉(zhuǎn)賬費(fèi)用約為 0.24 美元到 0.78 美元。在 The Surge 之后，交易費(fèi)用可能會(huì)進(jìn)一步降低，使得發(fā)送 ETH 或與去中心化應(yīng)用程序（dApp）交互更加實(shí)惠。更低的 Gas 費(fèi)用意味著用戶可以更頻繁地進(jìn)行交易，而不必?fù)?dān)心在網(wǎng)絡(luò)擁堵時(shí)支付高額費(fèi)用。
2）改進(jìn)的 dApp 性能：開發(fā)者將受益于更快的交易速度，從而能夠構(gòu)建更復(fù)雜和功能豐富的 dApp。無論你是開發(fā) DeFi 平臺(tái)、區(qū)塊鏈游戲還是 NFT 市場(chǎng)，The Surge 帶來的可擴(kuò)展性提升都將使操作更加流暢。更快的交易也將減少延遲，提升用戶滿意度，鼓勵(lì)在去中心化金融（DeFi）和游戲等各個(gè)領(lǐng)域的創(chuàng)新。
3）更強(qiáng)的互操作性：不同網(wǎng)絡(luò)間協(xié)同工作的能力也將得到提升。在第 2 層網(wǎng)絡(luò)和以太坊主網(wǎng)上移動(dòng) Token 和資產(chǎn)將變得更加無縫。用戶無需依賴復(fù)雜的跨鏈橋來轉(zhuǎn)移資產(chǎn)。相反，以太坊將感覺像一個(gè)統(tǒng)一的生態(tài)系統(tǒng)，在不同層之間與 dApp 交互或轉(zhuǎn)移資金將像使用單一網(wǎng)絡(luò)一樣簡(jiǎn)單。
這些改進(jìn)使以太坊對(duì)用戶和開發(fā)者更加友好，促進(jìn)了一個(gè)普通用戶和開發(fā)者都能蓬勃發(fā)展的生態(tài)系統(tǒng)。無論你是在轉(zhuǎn)賬、開發(fā)應(yīng)用程序，還是探索新項(xiàng)目，The Surge 都將為以太坊社區(qū)帶來更快、更便宜和更便捷的區(qū)塊鏈服務(wù)。
6、安全考量
隨著以太坊網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展，維護(hù)安全性的復(fù)雜性也在增加。隨著 Rollup 的廣泛使用，確保它們的無信任性和穩(wěn)健性至關(guān)重要。Rollup 依賴于加密證明來確認(rèn)交易，這些證明必須保持安全，防范潛在的漏洞。
Vitalik Buterin 還強(qiáng)調(diào)了量子計(jì)算帶來的長期風(fēng)險(xiǎn)。以太坊開發(fā)者已經(jīng)在探索抗量子加密技術(shù)，以確保網(wǎng)絡(luò)的未來安全。
7、The Surge 之后的未來
在 The Surge 之后，以太坊將繼續(xù)其全面的 Danksharding 路線圖。這個(gè)階段將引入完整的數(shù)據(jù)分片，進(jìn)一步提高可擴(kuò)展性。其他即將到來的升級(jí)包括：
- The Splurge：專注于其他改進(jìn)，如更好的 Gas 定價(jià)和交易格式。
- The Verge：通過實(shí)現(xiàn)無狀態(tài)客戶端提高以太坊共識(shí)機(jī)制的效率。
- The Purge：通過減少不必要的數(shù)據(jù)和提高節(jié)點(diǎn)性能來優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)。
以太坊的長期愿景是創(chuàng)建一個(gè)能夠支持全球數(shù)百萬用戶的區(qū)塊鏈，同時(shí)不犧牲安全性和去中心化。
了解更多關(guān)于 Danksharding——以太坊完整分片升級(jí)的信息。
8、結(jié)論
以太坊的 The Surge 標(biāo)志著其邁向全球去中心化平臺(tái)的重要一步。通過專注于 Rollup、數(shù)據(jù)可用性和第 1 層改進(jìn)，以太坊旨在處理超過 100,000 TPS，同時(shí)保持去中心化和安全性。
隨著這些升級(jí)的推出，用戶將受益于更快的交易和更低的費(fèi)用，而開發(fā)者可以構(gòu)建更具創(chuàng)新性的 dApp。然而，快速的可擴(kuò)展性也帶來了風(fēng)險(xiǎn)。潛在的挑戰(zhàn)包括第 2 層解決方案中的漏洞、暫時(shí)的網(wǎng)絡(luò)中斷，以及過渡期間波動(dòng)的 Gas 費(fèi)用。開發(fā)者和用戶必須保持信息更新，并在以太坊不斷發(fā)展時(shí)適應(yīng)變化。
隨著 The Surge 的到來，以太坊為可擴(kuò)展、高效和安全的區(qū)塊鏈未來奠定了基礎(chǔ)。但與任何重大升級(jí)一樣，仔細(xì)監(jiān)控和持續(xù)調(diào)整將是確保長期成功的關(guān)鍵。這只是以太坊雄心勃勃的發(fā)展之路的開端。