以太坊坎昆升級：你必須知道的知識
自 2013 年首次發佈白皮書至今，以太坊已經度過了九年。在這漫長而輝煌的時光裡，以太坊成功經歷了 11 次重大升級，每次都為其生態系統注入了新的敘事和機會。在目前的 Senerity 階段（以太坊 2.0），創始 Vitalik Buterin 計畫用六個階段來完成升級路線，這些升級的主要涉及的方向是：擴容、提高安全性、共識機制、以及經濟模型優化。從 Vitalik Buterin 發布的以太坊路線圖來看，Dencun 升級是以太坊升級路線圖中「The Surge」的一部分。
The Surge
The Surge 階段主要是為了解決一直以來困擾的可擴展性問題，目標是使以太坊的性能最終能達到 10 萬 TPS 的水平，接近傳統電子支付的速度。而這項升級是透過 Danksharding（“DS”，即分片）來實現的。這也是本文要介紹的重點，計畫今年進行的坎昆升級。
什麼是坎昆升級？
坎昆升級是以太坊的重要升級，旨在增加資料儲存和降低費用。坎昆升級包括五個 EIP，其中最受到市場關注的是 EIP-4844，主要目的是解決以太坊的可擴展性問題，幫助降低以太坊 Layer2 解決方案的交易成本，直接利好 L2 等相關生態。除了核心 EIP-4844，其他改進提案有 EIP-1153、EIP-4788、EIP-5656、EIP-6780。
2024 年 1 月 17 日和 1 月 30 日，以太坊開始在 Goerli 和 Sepolia 測試網路上進行坎昆升級測試，目前測試網路運作正常，Blob 提交數量正常。接下來還有 Holesky（2 月 7 日）的後續測試，主網實施日期尚未公佈。
EIP-4844（Proto-Danksharding）
目前，以太坊 Layer 2 的所有交易資料都儲存在 Layer 1 的 Calldata 中。然而 Calldata 空間有限，無法滿足日益增長的儲存需求，同時導致了高昂的資料使用成本，增加了以太坊節點的運算負擔。
而此次坎昆升級則會引入 Blob，Blob 是 EIP-4844 新引入的資料儲存結構，專門為了儲存 Layer 2 往 Layer 1 提交的交易數據，Blob 儲存在共識層上，與 Calldata 分開，以太坊虛擬機（EVM）無法存取。 Blob 作用是滿足儲存的資料在一定時間內（大約一個月內自動刪除）被需求方存取驗證，而不需要 Layer 1 去全部執行，從而大大減少節點負擔。
來源：https://hackmd.io/@luozhu/SyleCcpti
目前一個 Blob 的大小固定為 128 KB，因此單一 Rollup 只能直接購買整個 Blob，而無法按需購買其中的一部分資料。總的來說，區塊附帶六個完整的 Blob 會使得區塊大小增加 40% 左右，考慮到目前一個區塊的大小大約可以達到 1.875 MB，而一個完整的 Blob 集合可能增加約 0.75 MB。而這種增加是在 18 天的滾動週期發生的，因此網路節點不會增加其長期儲存容量。
新預編譯 Point Evaluation Precompile
另外，EIP-4844 也引進了一個新預編譯叫 Point Evaluation Precompile，可以讓 Optimistic rollup 和 ZK rollup 方便地驗證涉及 Blob 的資料。
在 Optimistic rollup 中，Point Evaluation Precompile 的主要用途是在提交詐欺證明時驗證所提供的底層資料。在 ZK rollup 中，Point Evaluation Precompile 主要用於驗證兩個關鍵承諾，即 Blob 承諾和 ZK rollup 本身的承諾。透過利用 Point Evaluation Precompile，ZK rollups 可以有效地證明這兩個承諾指向相同的數據，確保了數據的一致性，為整個 ZK rollup 系統提供了可靠性和安全性的保障。
EIP-1153（瞬時儲存操作碼）
目前，以太坊上所有的資料儲存都遵循永久存儲模型，包括儲存臨時數據，造成了浪費，同時也消耗了大量的 Gas 費用。 EIP-1153，旨在帶來一種新的機制，用於處理智慧合約執行期間臨時或瞬時儲存。瞬時存儲操作碼的引入允許智能合約使用瞬時存儲，智能合約可在一次完整的事務執行週期中讀取和調用臨時存儲的數據，且在事務執行週期結束後，直接清除臨時數據。
EIP-4788（Beacon 區塊根提交）
目前以太坊虛擬機器 EVM（以太坊執行層）與 Beacon鏈（以太坊共識層）相互獨立的特性帶來了一些挑戰，EVM 沒辦法直接存取 Beacon 鏈，只能透過外部可信任預言機的方式取得 Beacon 鏈上的數據和狀態，這種模式存在著預言機故障、惡意操控等風險。
而 EIP-4788 將為每個執行區塊頭上放置一個 Beacon 鏈區塊根，EVM 就可以直接獲取以太坊共識層的狀態和數據，這相當於引入協議層面的預言機，提升了營運效率和準確性，並消除了與外部預言機相關的風險。
EIP-5656（MCOPY操作碼）
EIP-5656 引進 MCOPY 操作碼，優化智慧合約執行期間記憶體複製資料的過程。記憶體複製是指將資料從記憶體的一個位置移動到另一個位置的過程，這是計算中用於建構資料結構和複製物件的一項基本操作。MCOPY 操作碼的採用將會降低相關操作的 Gas 費，同時提升合約執行的效能。
EIP-6780（限制 SELFDESTRUCT 自毀）
顧名思義，現存的 SELFDESTRUCT 自毀操作碼，就是允許開發者透過此操作碼將智慧合約從區塊鏈上徹底刪除，執行完成後會從以太坊中移除合約的程式碼和存儲，並將合約中剩餘的 ETH 傳送到指定地址。此操作會對帳戶的狀態進行大量的更改，因為它涉及移除已經部署在鏈上的合約程式碼和儲存資料。
EIP-6780，旨在限制 SELFDESTRUCT 操作碼的使用方式。只有當建立智慧合約並在同一交易中執行 SELFDESTRUCT 操作碼時，它才會生效。而其他情況下，不會出現任何的程式碼或儲存刪除。
總結
作為區塊鏈技術的先驅，以太坊一直在推動自身技術的更新與升級，以滿足日益增長的業務需求與用戶期望。本次坎昆升級正是以太坊在可擴展性與效能提昇路線圖上的重要一步。
隨著坎昆升級的實施，以太坊在安全性、可擴展性和可持續性方面都取得了顯著的進展，為未來更廣泛的區塊鏈應用奠定了堅實基礎。
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