以太坊的新分片之旅--Danksharding（一）：背景介绍

原文：小d仙人

一、背景 1.1 发展历程

今年九月，以太坊度过一个具有历史意义的阶段（叫做merge），在这个阶段中，以太坊实现从POW到POS的过渡以太坊价值。准确来说，是将已经在试运行的信标链合并到以太坊主链中，由信标链控制整个以太坊主链的出块和验证者，因信标链采取的是POS，所以整体上来看，以太坊就是切换为POS。随后，以V神为代表的的以太坊官方团队发布了以太坊未来发展的五个阶段，从中明确了扩展以太坊性能的方向，那就是“放弃最初设计的分片1.0方案，启动以rollup为中心的扩容方案”，这个方案起名为danksharding，在业界中也被看做是以太坊的分片2.0

关于分片1.0方案，我会另外写一篇文章去专门描述它，在本文中，我们只需要知道这个概念即可，重点还是聚焦在danksharding方案以太坊价值。决定切换扩容方案，是以太坊团队经过多年的思考和实践最终敲定的，我们可以通过时间轴的方式来了解下这个danksharding方案的背景：

2018年，分片1.0方案开始逐步启动，然而其研发过程并不顺利以太坊价值。由于此方案过于复杂，方案中有些关键问题还亟待解决。随着研发工作的不断推进，官方团队发现如果按照已有的规划路线图，还需要几年的时间才能完全交付，期间仍充满了各种不确定因素

2018年以太坊价值，以太坊1.0分片路线图

同时以太坊价值，在分片1.0方案研发时期，也就是在2019年~2020年的阶段，以rollup为主的layer2技术发展迅速，很多layer2项目开始启动并顺利进入研发阶段

2020年10月以太坊价值，V神发表观点（‌）：以太坊应该把短期和中期目标聚焦到rollup上，rollup会比分片1.0更快的完成并推出，rollup为以太坊带来扩容，同时，以太坊保证rollup的安全性，分片方案可以放在未来继续推进

2020年11月，Mikhail Kalinin结合V神的观点，发表了信标链改进方案（‌），此方案最终被以太坊官方团队采纳调整，随后推出了以太坊2.0升级计划，包含信标链上线、信标链与主链合并等关键事件时间节点以太坊价值。

在最新的规划中，分片1.0方案优先级降低，重点聚焦基于rollup的扩容，以太坊定位调整为数据可用层和数据结算层以太坊价值。以太坊主链不再作为分片链，而是作为整个以太坊的执行层，信标链作为共识层，两者结合运行。这个规划的大体意思就是：先把信标链上线，将以太坊切换成POS，至于分片，以后再谈 : )

在最新的规划中，分片1.0方案优先级降低，重点聚焦基于rollup的扩容，以太坊定位调整为数据可用层和数据结算层以太坊价值。以太坊主链不再作为分片链，而是作为整个以太坊的执行层，信标链作为共识层，两者结合运行。这个规划的大体意思就是：先把信标链上线，将以太坊切换成POS，至于分片，以后再谈 : )

展开全文

以太坊2.0最新的升级计划

2020年末以太坊价值，信标链如约上线，其是独立于以太坊主链，单独运行，不做任何交易的处理，整体处于试运行的状态

2021年以太坊价值，以太坊对主链进行一些特性升级，对信标链进行调整更新，同时在讨论分片的具体实施

2021年末以太坊价值，一个名叫dank的以太坊研究员发表了一个文章（‌），这个文章颠覆了原本的分片1.0设计，提出一个基于rollup的新的扩容方向，此方案提出后，在社区内引起广泛讨论，在2022年2月，以太坊团队组织了一场workshop（‌）来讲解这个扩容方案，此方案被命名为danksharding

2022年9月，信标链和主链合并，随后v神发布未来的规划路线图，其扩容的核心思路就是围绕这个danksharing方案做升级优化，并实行多阶段逐步迭代的升级策略，其中的surge阶段，就是以太坊对未来的扩容规划以太坊价值。根据图里，可以清晰看到有两个扩容阶段，第一个阶段是EIP-4844的实施，第二个是完整的扩容，EIP4844的目标是先实现最基础的扩容，供layer2使用

当前以太坊价值，以太坊完成合并阶段后，也就是将信标链和以太坊主链相合并后，实际上是有两条链在共同运行的，信标链负责区块共识和验证者选择，以太坊主链作为执行链，用来维护真正的交易区块

相应的，以太坊节点的客户端架构也被分为两个：共识客户端（consensus client）和执行客户端（execution client）以太坊价值。两个客户端独立运行并通过rpc通信，执行客户端是以太坊最初的主链客户端改造而来，维护主链的区块数据状态，共识客户端则维护信标链的区块数据状态

关于合并以及信标链的具体原理不在本文赘述以太坊价值，有兴趣的读者可以自行查找资料，后文假设读者已经对合并后的以太坊有足够的了解

1.3 danksharding和EIP-4844

上文有说，在2020年下半年，以太坊扩容思路从根本上发生了变化，开始围绕rollup来扩容，这个思路奠定了以太坊未来的发展方向以太坊价值。在这个思路里，以太坊本身定位成存储rollup证据的链，任何rollup需要公证的数据都可以放到以太坊上，以太坊不对这些数据做验证，只确保这些数据是可以从以太坊上获取的，而数据的验证工作全都交给各自的rollup进行处理。按照这个思路，我们发现，以太坊自身成为了公证数据的结算层，只保证数据的可用性，rollup层成为了数据的执行层，保证数据的有效性

之所以以太坊会转变扩容思路，很大的原因在于，在2020年下半年那个时间段，很多rollup已经落地上线了，rollup的技术已经相对成熟以太坊价值。而且以太坊分片1.0遇到很多问题还没有完全解决，分片1.0的上线遥遥无期，外加上很多第三方公链蓄势待发，向以太坊的地位发起冲击。在多种因素的加持下，以太坊团队决定转为rollup为中心的扩容路线，实现起来相对简单和快速

在rollup扩容思路下，以太坊本身需要加大对rollup的优化适配力度以太坊价值。一方面，当前rollup在以太坊存储数据的费用过大，以太坊需要降低rollup的存储成本；另一方面，随着rollup数量的不断增多，带给以太坊的数据量也会愈加膨胀，以太坊需要针对rollup进行扩容改造，以求能够支撑更多的rollup

在这些需求下，Danksharding和EIP-4844应运而出，这两种方案相互结合，可以看做一个全新的设计，从根本上颠覆了以太坊1.0分片方案以太坊价值。

简单来说以太坊价值，以太坊不再有分片链，只有一条主链，rollup产生的证据数据全部放到这条主链上，设计一个特定的rollup交易来帮助减少rollup的存储开销，并针对该交易设计一种新的数据同步和数据验证方式，以此来支撑更多rollup在以太坊上运行

在具体实施方面，以太坊的扩容方案分为两个阶段，EIP-4844和danksharding以太坊价值。本文为了讲解的连贯性，在后续将会依据EIP-4844 -> danksharding的顺序进行介绍‌