一文详解EIP-4844：坎昆升级的核心

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 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。

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。

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 1 MB 的限制加上每笔交易的 300 个字节，最大值可达约 1.4 MB。

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（1.4 MB）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 Push 0 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。

架构层面，EIP-4844 引入了 blob 携带交易，这是以太坊第一次为 L2 单独构建数据层，为后续完全 Danksharding 打下基础。

经济模型层面，EIP-4844 将为 blob 引入新的费用市场，这也会是以太坊迈向多维市场的第一步。

用户体验层面，用户最直观的感知就是 L2 费用的大幅降低，这个底层的重要改进将为 L2 以及其应用层的爆发提供重要基础。

小结

EIP-4844 是使以太坊网络更具可扩展性的主要升级，同时使未来完全分片所需的更新更少。Proto-Danksharding 增加了 blob 数据组的空间，这将允许更多的数据处理，从而减少网络拥堵和降低 gas 费。

作为一种高度复杂的协议升级，EIP-4844 是以太坊路线图的重要部分，它还与其他系统升级有关，例如提议者和建设者的分隔和 EIP-1559 blob 费用调整等。

除了引入 blob 携带交易外，EIP-4844 还将实施执行层逻辑，验证规则，多维 gas 费市场以及将来完全分片所需的其他系统变化。

值得注意的是，虽然 EIP-4844 将实现大部分完整的 Danksharding 逻辑，但它并不会实现任何实际的分片。除了使以太坊更接近实现大规模采用所需的成本和吞吐量水平外，EIP-4844 还可以提高扩展性和节省成本。

尽管 EIP-4844 目前还没有确切的发布日期，但预计将在今年晚些时候实施。在 EIP-4844 实施后，用户将看到以太坊，尤其是L2的明显改进，主要是更快的交易和较低的费用体验。EIP-4844 的成功实施也将使以太坊在加密货币领域更具竞争力。