BLO:如何降低Layer2费用100倍？一文读懂EIP-4844

引子

Vitalik于2022年11月5日发布了更新后的以太坊路线图，相比于之前2021年12月2日发布的路线图，其中即将到来的TheSurge阶段的更新无疑是最值得关注的。

如下图所示，这一阶段的更新明显添加了更多细节——我们可以明显看到，为了实现“基本的Rollup扩容”，以太坊社区提出了EIP-4844：Proto-Danksharding。这个提案将于2023年5月到6月初落地，届时Rollup的费用花费将降低100倍，这将非常大的优化以太坊L2的用户体验。如此大的优化，势必会成为Web3社区讨论和关注的焦点。

原来以太坊相关的问题在哪？EIP-4844是用什么思路和方案解决这一问题的？本文就将帮助大家简明扼要的理解EIP-4844。

如果你希望跟上以太坊底层的架构更新，实时跟上社区的讨论，就请不要错过本文！

正文

一、EIP-4844起源：数据可用性引起的L2费用瓶颈

1.1当前有关L2与L1数据交互的基本情况

Jules Urbach ：RNDR 如何成为引领NFT加密艺术浪潮的GPU计算平台:JulesUrbach：RNDR如何成为引领NFT加密艺术浪潮的GPU计算平台3月29日，在以《RNDR渲染网络：引领NFT加密艺术浪潮的GPU计算平台》为主题的AMA中，HuobiGlobalNFT板块项目RNDRNetwork发起人JulesUrbach表示，NFT是实现开放去中心化的虚拟世界的重要基石，而开放去中心化的虚拟世界是RNDR网络自2017年推出以来的愿景。JulesUrbach介绍RNDR将会面向艺术家推出一些新的工具，包括在RNDR网络上铸造带有深度场景图验证的NFT，将ORBX格式的文件变成NFT、生成式艺术（GenerativeArt）等。JulesUrbach还表示，NFT拥有在今天的数字艺术之外的巨大潜力。增强现实、全息显示和实时的沉浸式流媒体将让我们能够在几年后创作出如今只有在科幻小说中才会出现的NFT内容。NFT将可以与物理空间绑定，记录在区块链上的虚拟物体将日益成为人们的日常生活的一部分。[2021/3/29 19:26:18]

当前以太坊L2大多以Rollup为基本的技术路线，Vitalik更是将以太坊的更新用”ARollup-CentricRoadmap“描述，可见Rollup基本已经一统L2江湖。

而Rollup运行的基本原理，是将一捆交易在以太坊主链外执行，执行完后将执行结果和交易数据本身经过压缩后发回到L1上，以便其他人去验证交易结果的正确性。显然，如果其他人没有办法读取数据，那就无法完成验证。因此让其他人能够获取交易原始数据这一点非常重要，它也被称为“数据可用性”。

Genesis Mining运营主管：无论交易费用如何，比特币都是很好的价值存储手段:针对比特币及其区块链网络是否能在不需要第二层解决方案的情况下作为一种价值储存手段被主流采用，比特币采矿公司Genesis Mining运营主管Philip Salter表示，无论交易费用如何，比特币都是一种很好的价值存储手段。费用越高，能够有效转移的最小价值也就越大。然而，如今比特币被更多地视为一种价值储存手段，而非数字现金。Philip Salter认为，这种观念的转变仍可能引发一些问题。他说：“几年前，由于交易费用实际上为零，所以1美元的存储和传输是可行的。目前，发送一笔交易很容易花费15美元，所以再发送1美元是不明智的。如果这一趋势继续下去，由于更多的比特币使用和更高的比特币价格，它将禁止普通金额的价值转移，它将只会成为非常大金额的有效价值存储。”Salter补充道：“这就是为什么我认为第二层解决方案不仅对于比特币作为货币的使用是必要的，而且对于比特币作为价值储存手段的长期可行性也是必要的。”（Cointelegraph）[2021/1/22 16:48:07]

而受限于以太坊当前的架构，L2向L1的传输的数据，是储存在交易的Calldata里面的。然而，Calldata在最初以太坊设计的时候只是一个智能合约函数调用的参数，是所有节点必须同步下载的数据。如果Calldata膨胀，将造成以太坊网络节点的高负载，因此Calldata的费用是比较昂贵的。这也是造成当前L2费用的主要因素。

动态 | 乌克兰国会收到一项关于应如何对与加密有关的收入征税的草案:据Coindesk消息，一项草案规定了乌克兰应如何对与加密有关的收入征税，该草案已提交给该国议会Verkhovna Rada。该法案是由乌克兰数字转型部、区块链4ukraine派系议会协会和更好的监管交付办公室(BRDO)组织起草的。这份由13名议会成员撰写的文件旨在修订乌克兰的税法，并引入与加密资产相关的主要概念。该法案将此类资产定义为“一种特殊类型的有价值财产，以数字形式创建、记账并通过电子方式处理”，比如加密货币、代币以及草案中未指定的其他类型。总部位于乌克兰的加密货币交易所Kuna的创始人，乌克兰区块链协会主席Michael Chobanian表示，他相信这项法律将奏效，但该行业还面临其他障碍，需要解决。[2019/11/20]

1.2问题的改进思路

读者不妨思考一下，如果让你来针对这个问题设计优化方案，你会朝哪个方向去做改进？

其实我们可以观察到，L2的交易压缩数据的上传，只是为了让它能够被其他人所下载验证，并不需要被L1所执行。而Calldata费用之所以高，是因为它作为一个函数调用的参数，是默认可能被L1执行的，因此需要全网的节点进行同步。

这就造成了一种不匹配：打个比方，就像我明明只想把数据传个网盘，让有需要的其他人在一段时间内能够去下载；结果，你却把我的数据做了个我并不需要的全网广播同步，强制所有人必须在限定时间内完成下载，然后反过来因为这个服务向我收取高昂的费用。这明显是不合适、需要改进的。

声音 | 加拿大央行副行长：加拿大央行正在考虑如何应对加密资产的风险:据温哥华太阳报报道，加拿大银行副行长Timothy Lane在卡尔加里大学Haskayne商学院讲话时表示：加拿大央行正在考虑如何应对加密资产的风险。[2018/10/2]

那怎么改进呢？我们可以把L2传过来的数据单独设计一个数据类型，把它和L1的Calldata分开。这种数据类型只需要满足能在一定时间内被有需要的其他人所访问下载即可，无需做全网的同步。实际上，这点也被众多以太坊技术社区的成员所想到了。

EIP-4844的改进，其实就是围绕着这个脉络进行的。

二、EIP-4844的核心：带Blob的交易

如果用一句话来概括EIP-4844究竟做了什么，那就是：引入了”携带blob的交易“这一新的交易类型。Blob就是上文提到的，为L2的数据传输所专门设计的数据类型。

因此，将有关blob的细节理解清楚，就可以说基本搞明白了EIP-4844。

2.1Blob的本体：一个用于放置L2压缩数据的“大数据块“，存在共识层的节点中

Blob这个名字，其实是BinaryLargeObject的简称，直译”二进制大数据块“。它被设计出来，就是为了承载L2的原始交易压缩数据，相当于之前L2的这些数据放到Calldata，现在就放到Blob里面。相比于Calldata，Blob的数据大小可以非常大，高达125KB。

中国纪检监察报：中国区块链发展的最大挑战是“如何让监管理解区块链并适度监管”: 中国纪检监察报发文表示，区块链底层技术获得实质性突破之前的这个阶段，恰恰是一个战略机遇期。如果中国区块链行业能紧密合作，监管能够适当包容、鼓励，中国在区块链领域引领全球指日可待。实际上，区块链技术最终必然演化为“监管融入技术”的模式，区块链的难以篡改、共享账本和分布式的特性，更易于监管介入，获得更加全面实时的监管数据。让监管机构本身也参与到技术中去，通过技术本身实现对技术的监管，最终化解区块链与监管的冲突。[2018/3/6]

Blob是由共识层的节点进行存储的，而不是像Calldata那样在会直接上主链，这也带来了Blob的两个核心特点：

不能像Calldata那样被EVM所读取

有生命周期，在30天之后将被删除

更细节一点的来说，Blob本身，是一个由4096个元素所构成的向量。这个向量每个维度都是一个可以非常大的数字，取值范围在0到52435875175126190479447740508185965837690552500527637822603658699938581184513之间——这个非常大的数字是一个质数，它是和椭圆曲线密码学算法相关的。

而这个向量的每个维度的数字，可以把它看做是一个不高于4096阶的有限域多项式的各个系数，比如第i维的数字就是w^i前面的系数，其中w为常数且满足w^4096=1。这个结构设计，是为了方便KZG多项式承诺的生成。

2.2与Blob相关的架构设计：Sidecar

在理解Blob架构之前，先需要说明一个概念：ExecutionPayload。在以太坊合并之后，分出了ConsensysLayer和ExecutionLayer，它们分别负责两个主要功能:前者负责PoS共识，后者执行EVM。而ExecutionPayload可以简单认为是EL层里面普通的L1交易。

Blob和现在以太坊架构的融合，可以类比为摩托车本体和摩托车挎斗之间的关系，就像这样：

Sidecar是一个官方比喻。它的含义，其实就是Blob的运转虽然依赖于主链，但某种程度上也平行于主链、具备相当的独立性。

如下图所示，接下来就让我们来过一遍Blob相关的执行流程，以更好的理解这一比喻：

首先，L2Sequencer确定交易，将交易的结果和相关证明和数据包传到L1的交易池中

L1的节点看到了交易，它会在新的区块提议里面执行相关交易并进行广播；但在广播的时候，它会把Blob分离出来留在共识层CL中，并不会把它放到执行层的新区块里面

其它L1节点会收到了新的区块提议和交易结果。如果它们有需要成为L2验证者，它们可以去BlobsSidecar下载相关的数据。

下图是从另一个角度对Blob生命周期的阐述，我们可以清晰地看到blob数据不会上L1主链，只会存在共识层节点之中，并且它有着不一样的生命周期。

因此，这也不难理解为什么Blob无法被EVM，也就是L1的智能合约所直接读取：能被读取的都是被传到执行层的东西，既然Blob仅仅留在共识层，那么肯定就没有这个功能了。而事实上，这种分离，也正是Rollup费用能因此降低的原因。

2.3Blob的存储：新的FeeMarket

前文提到，Blob数据将存在共识层节点之中，并且具备生命周期。但显然这种服务也不是免费的，因此它将会带来一个独立于L1Gas费的新费用市场，这也是Vitalik所倡导的Multi-dimensionalFeeMarket。这个FeeMarket的相关细节还在迭代完善之中，详见Github的相关讨论与更新：https://github.com/ethereum/EIPs/pull/5707

另外，如果节点层面只能短期存储这些数据，那么如何实现长期的储存呢？对此，Vitalik表示解决方案其实很多。因为这里的安全假设要求不高，是”1ofN信任模型“，只需有人能够完成真实数据的存储即可。在大的存储硬件只需要20美元每TB的当下，每年2.5TB的数据存储对于有心人而言只是小问题。另外，其它各种去中心化存储解决方案也会是一种选择，不过Vitalik在这里并没有提到具体的项目。

三、EIP-4844的影响

在架构层面，EIP-4844引入了新的交易类型Blob-carryingTransaction，这是以太坊第一次为L2单独构建数据层，也是之后FullDanksharding实现的第一步。

在经济模型层面，EIP-4844将为blob引入新的FeeMarket，这也会是以太坊迈向Multi-dimensionalMarket的第一步。

在用户体验层面，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。

四、EIP-4844后的展望：FullyDanksharding

目前，EIP-4844已经明确包含在以太坊上海升级系列之中，按照目前社区成员给出的时间表，预计将于明年5月至六月初完成。

而EIP-4844只是”Proto-Danksharding“，意为Danksharding的原型。完整版Danksharing的构想如下图所示，每个节点都可以直接通过数据可用性采样，实现对L2数据正确性的实时验证。这将会进一步提高L2的安全性和性能。

林川，A&TCapital高级分析师，北大计算机本硕，北大区块链协会副会长；关注Infra、DID等Web3投资方向。

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