撰文：布嚕
乙太坊「坎昆升級」目前又有新的進展：2023 年 12 月 8 日，在乙太坊基金會的 176 次會議上，開發人員一致同意，如果事情進展順利，將在 2024 年初定 Goerli 分叉日期，目標是能在 2024 年 1 月啟動 Goerli Dencun 測試網。
而關於乙太坊「坎昆升級」最終完成的具體時間，根據產業人士對目前協定開發進度、測試完成進度的推測，預計能夠在 2024 年 3 月~ 4 月期間正式實現升級。
乙太坊「坎昆升級」的意義，不亞於「Shapella 升級」—— 因為這次升級是乙太坊實現進一步擴容的關鍵，能夠增加乙太坊網路每秒能夠回應的交易量，也將開啟乙太坊資料存儲和檢索能力的發展新階段。
對於持有數位資產的區塊鏈使用者，乙太坊「坎昆升級」將為數位資產交易帶來的最直觀的變化是：乙太坊 Layer2 網路上的數位資產交易所需的 Gas 費用將顯著降低，降幅或將達到 14 倍。
imToken 現已支援乙太坊上所有的 Layer2 網路和 EVM 相容鏈，待「坎昆升級」完成之後，持有數位資產的使用者可以透過 imToken 體驗性價比更高、Gas 費用更便宜的乙太坊 Layer2 網路的資產交易。此外，imToken 支援 OP 和 Polygon，直接使用 imToken 的 Swap 功能也能享受相對更低的網路操作費用。
對於區塊鏈開發人員，需要注意的是：乙太坊「坎昆升級」2024 年正式實現後，Goerli 測試網將不再使用，建議開發人員儘早遷移使用 Sepolia 測試網。
imToken 現已全面支援 Sepolia 測試網，透過「水龍頭」入口支援 Sepolia 測試網的測試資產認領。
瞭解「坎昆升級」
坎昆，是墨西哥一個著名的旅遊城市，也是 Devcon 3 大會的舉辦地，按照乙太坊升級命名的規律，以地名命名的升級，是針對乙太坊執行層的升級。
此次「坎昆升級」同步的乙太坊共識層升級代號為 Deneb，因此，這次乙太坊升級執行層和協議層的完整版正式名稱已被確定為「Dencun 升級」，Dencun 是 Cancun （坎昆）+ Deneb 的合成詞。
以下是「坎昆升級」值得重點關注的改進協議（簡稱 EIP），讓我們一起瞭解。
01「坎昆升級」的主角：EIP-4844 乙太坊分片的原型
- 改進目標：解決乙太坊的可擴展性（即擴容需求），説明降低乙太坊第 2 層（Layer2） Rollups 解決方案的交易成本，提升 Rollups 的速度。
- 改進背景：乙太坊第 1 層主網（Layer1）的費用一直居高不下，迫切需要必要的改進，來降低整體操作費用。
目前，乙太坊上的擴展解決方案主要是第 2 層的 Rollups。
在實踐中，Rollups 解決方案幫助用戶節約了很多操作費用（下文簡稱 Gas Fee），比如代表專案 Optimism，Gas Fee 的常規開銷只有 0.001 gwei，遠低於乙太坊第 1 層主網的常規開銷；ZK Rollups 的解決方案具有更好的資料壓縮性能，並且不需要包含簽名資料，費用更低，甚至可以降至乙太網第 1 層主網的百分之一。
但是，對於更廣泛的用戶而言，即使經過 Rollups 解決方案，Gas 費用依然還是相對昂貴的負擔。此外，乙太坊處理並行交易的效率仍然較低，每秒鐘最多只能處理兩位元數的交易量，這些都需要新的改進方案去説明提升可擴展性。
分片（Sharding）—— 是解決上述問題的一個強大的改進方法，但現在的乙太坊還實施不了，而改進方案 EIP-4844 的適時提出，則是為解決上述需求與落實分片升級之間，找到了一個能夠適用於現階段乙太坊的權衡之計，為乙太坊未來實現整體資料分片奠定前期的技術基礎。
因此，EIP-4844 曾被稱為 「Proto-danksharding」，即「分片的原型」。dank 這個單詞也別有來頭，是取自乙太坊研究人員 Dankrad Feist 的名字，他曾經表示：「EIP-4844 將成為 Rollups 的加速器。」。
目前，為了更加直觀地展示 EIP-4844 的技術改進內容，EIP-4844 改進協議的標題已統一描述為 「Shard Blob Transactions」，即「分片 Blob 交易」。
▶ 改進內容（已完成的技術改進）：
- 引入 Blob 交易：Blob，是 Binary Large Object 的簡稱。Blob 交易是一種新的、將在未來分片中使用的交易類型。
- 引入實施未來完整分片所需的所有執行層邏輯。
- 引入實施未來完整分片所需的所有執行層和共識層的交叉驗證邏輯。
- 實現信標區塊驗證（即乙太坊第 2 層資料）和 Blob 資料可用性採樣之間的分層。
- 引入信標區塊實施未來完整分片所需的大部分邏輯。
△ 完整分片構想圖 （Vitalik Buterin 著）
圖源：foresightnews
▶ 注意事項：Blob 被設計出來的初衷，是要説明承載乙太坊第 2 層的數據。與此同時，Blob，這組資料向量，是由乙太坊共識層的節點進行存儲，因此不能夠被執行層的乙太坊虛擬機器（簡稱 EVM）讀取，而正是這種資料的分離，實現了乙太坊第 2 層 Rollups 解決方案費用的降低。
此外，Blob 的資料會在 18 天之後被刪除。
為了減少改進提案給主網造成壓力，相比未來實施完整分片，EIP-4844 對每個信標塊增加的存儲空間設置了上限，至多限制在約 0.5 MB 的資料量大小（約 4 個 Blob），但這個上限預計在未來會提高。
△ 資料更新於 2023/12/11
△ 資料來源：I2fees.info，統計於 2023/12/8
02「坎昆升級」確定實施的改進提案一覽
- EIP-4844
- EIP-1153
- EIP-6780
- EIP-4788
- EIP-5656
- EIP-7516
除了上文所述備受關注的改提案 EIP-4844，截至 2023 年 12 月 8 日，此次「坎昆升級」已確定正在實施的改進提案還包括：
▶ EIP-1153「Transient Storage Opcodes」：添加瞬態存儲操作碼。瞬態存儲是專門用來解決區塊內部通訊的解決方案。
瞬態存儲不改變現有操作的語義，瞬態存儲的資料在每次交易後會被丟棄，不會訪問伺服器磁片，使用後也無需清除存儲槽，用戶端也不需要載入原始資料。
因此，相對來說，使用瞬態存儲解決區塊內部之間通訊問題的優勢在於 Gas Fee 較低，且未來的乙太坊資料存儲設計中不需要考慮因臨時存儲而產生的操作費用退費的情況。但是，EIP-1153 並不適用於解決現有智慧合約中臨時存儲資料的使用問題。
▶ EIP-6780「SELFDESTRUCT only in same transaction」：修改 SELFDESTRUCT 操作碼的功能，為未來乙太坊應用 Verkle Tree 架構 ( 常見簡稱「沃克爾樹」) 做準備。
當前，乙太坊應用的是 Merkle Tree 架構（常見簡稱「默克爾樹」）架構，使用 SELFDESTRUCT 操作碼可以對帳戶狀態進行大量更改，比如，可以刪除代碼和存儲。但是，當未來乙太坊上應用 Verkle Tree 架構時，就無法輕易對帳戶進行修改或刪除，因為 Verkle Tree 架構會把每個帳戶存儲在不同的帳戶金鑰中，這些金鑰不會連接到根帳戶。
因此，EIP-6780 提出了對 SELFDESTRUCT 操作碼功能的修改建議。根據 EIP-6780，修改後的 SELFDESTRUCT 操作碼，在使用中不再具備更改或刪除帳戶的能力，將只用於傳送 ETH 給調用者，但有一種例外的情況是，當 SELFDESTRUCT 在由一個智慧合約創建的相同交易中被調用。
△ 乙太坊坎昆升級相關改進提案在用戶端的實施進度 ( 截至 2023/12/8）
圖源：github@Cancun Network Upgrade Specification
▶ EIP-4788「Beacon block root in the EVM」：在乙太坊虛擬機器中公開信標鏈區塊根。信標鏈區塊根是一種密碼蓄能器（Accumulators），用於證明任意的共識狀態。
在乙太坊虛擬機器中公開信標鏈區塊根會允許實現對乙太坊共識層最小化信任的訪問。這也是一個有助於用例開發的改進協議，將支援 Staking Pools 、智慧合約橋等用例改進其信任假設（Trust Assumptions）。
▶ EIP-5656「MCOPY – Memory copying instruction」：提供一個能夠用於複製記憶體區域的、高效的乙太坊虛擬機器指令。記憶體複製是一個基礎操作，對於各種計算量大的操作非常有用，不過未來實施到乙太坊虛擬機器上也會產生操作費用。
EIP-5656 引入的指令是一個以前不存在的新指令，已經發佈的智慧合約如果使用這個新指令要注意相容性，可能需要調整操作。
▶ EIP-7516「BLOBBASEFEE opcode」：引入操作碼 BLOBBASEFEE。該操作碼與 EIP-3198 協議關聯的 BASEFEE 操作碼相同，只是 BLOBBASEFEE 是根據此次坎昆升級中的 EIP-4844 協議返回 Blob 基本費用。
在「坎昆升級」日程正式確定之初（2023 年 4 月 ~ 5 月左右）曾熱議的、可能會被加入「坎昆升級」的執行層協議 EIP-2537（預編譯 BLS12-381 曲線操作）、EIP-5920（引入新的操作碼 PAY），截至 2023 年 12 月 8 日，依舊尚未展示在升級日程時間表中。
△ 用戶端整合測試進度，Devnet-12 已啟動 ( 截至 2023/12/8）
圖源：github@Cancun Network Upgrade Specification
03「坎昆升級」同步的乙太坊共識層「Deneb 升級」確定實施的改進提案包括：
- EIP-7400
- EIP-7045
- EIP-7514
▶ EIP-7400「Perpetually Valid Signed Voluntary Exits」：實現永久有效的簽名自願退出。該技術協議主要是為了鎖定驗證者在目前 Capella 共識層上的退出簽名域，已便在「坎昆升級」後獲得永久有效性，以此降低乙太坊上質押操作的複雜性。
▶ EIP-7045「Increase max attestation inclusion slot」：增加最大認證打包明文密文（明文槽）。該技術協定將對當前 LMD-GHOST 安全分析和規則確認至關重要。現在鏈上的驗證者有 32 個明文槽可以用來證明廣播，待 EIP-7045 技術協議實施後，驗證者可能有多達 64 個明文槽用以證明廣播。
▶ EIP-7514「Add Max Epoch Churn Limit」：添加 Max Epoch Churn 限制。該技術協定實施的目的是為了減緩由質押 ETH 總量的成長所帶來的外部負面性問題。EIP-7514 是一個過渡性質的解決方案，未來還將會有專門針對上述問題的技術解決方案推出。
伴隨 ETH 質押總量的成長，大量不受限制的驗證者會導致噪音資料的增加，乙太坊共識層資料壓力也會越來越大。EIP-7514 技術改進方案針對上述問題，建議將 Max Churn 限制設置為 8。這樣既減少了添加到集（Set）的活躍驗證者數量，也限制了集的無限成長。
參考連結
[1] Cancun Network Upgrade Specification，https://github.com/ethereum/execution-specs/blob/master/network-upgrades/mainnet-upgrades/cancun.md
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*原文內容及圖片來源: https://foresightnews.pro/article/detail/48996
