以太坊的下一次重大升級 ——The Surge 究竟是什麼？一次讓你完整理解，此篇文章源自Kucoin交易所所著文章《What Is The Surge: The Next Phase in Ethereum 2.0 Upgrade?》，由白話區塊鏈整理、編譯及撰稿。
（前情提要：「質押中心化」是以太坊最大風險之一，V神揭示 The Scourge 升級解方 ）
（背景補充：以太坊沒救了？專家警告：Uniswap 離開後，ETH 會大舉通膨 ）
瞭解以太坊的下一次重大升級 ——The Surge，重點是通過第二層 rollup 方案和資料可用性改進，實現每秒超過 100,000 筆交易的處理能力（TPS）。深入瞭解這一階段如何增強擴展套件性、降低 gas 費，並保持去中心化，為區塊鏈的未來提供安全高效的基礎。
以太坊不斷進化，下一次重大升級即為 The Surge。此階段旨在提升擴展套件能力，同時不犧牲去中心化和安全性。作為以太坊長期願景的一部分，The Surge 將使網路在第一層和第二層的處理能力提升至每秒超過 100,000 筆交易。本文將為您詳細解釋以太坊朝著成為最具擴展套件性和高效的區塊鏈邁進的下一步。
1、The Surge 是什麼？
The Surge 是指以太坊向擴展套件性發展的轉變，主要通過第二層（L2）解決方案和 rollup 方案實現。以太坊的創辦人 Vitalik Buterin 在以太坊的路線圖中提出了這一概念，旨在使網路更快、更高效。其主要目標是在保持去中心化、安全性和互操作性的同時，處理更多的交易。
目前，以太坊在基礎層每秒處理約 15 到 30 筆交易。這雖然能夠滿足很多應用的需求，但在高峰時期會導致網路擁堵，並推高 gas 費用。The Surge 旨在解決這些瓶頸問題，提升以太坊服務全球應用的能力。
1）The Surge 的關鍵特性
The Surge 路線圖 | 來源：Vitalik Buterin
・L1 與 L2 網路上的每秒 10 萬 + 交易處理能力：通過第二層 rollup 方案，以太坊能夠處理每秒超過 10 萬筆交易。Rollup 將多筆交易打包後提交至以太坊區塊鏈，提升吞吐量並降低 gas 費用。
・去中心化與安全性：The Surge 確保以太坊保持去中心化，使用者只需極少的資源即可執行節點。增強型密碼學證明（如 SNARKs）將進一步強化以太坊的信任無須依賴機制。
・通過資料可用性取樣（DAS）改善資料可用性：DAS 使節點無需下載所有資料即可驗證資訊，提升效率並支援第二層解決方案的擴展套件。
2）以太坊邁向每秒 10 萬筆交易的路徑
目前，以太坊在第一層的處理能力約為每秒 15 到 30 筆交易。然而，藉助 rollup 和 DAS，網路有望達到每秒超過 10 萬筆交易的處理能力。Vitalik Buterin 強調，以太坊應被視為一個整體生態系統，而不是分散的區塊鏈集合。
這意味著 L2 之間的跨鏈互操作性將得到改善，使用者體驗也會更加流暢。以太坊的路線圖專注於打造一個在不同層之間轉移資產就像在錢包間傳送 ETH 一樣便捷的網路。
2、The Surge 的時間線
以太坊的 The Surge 包括多個階段，重點是持續在第一層和第二層進行升級。以下是基於最新更新和路線圖的預期時間表：
- 2024 年第一季度 ——Dencun 升級（Proto-Danksharding 啟動）
引入 Proto-Danksharding（EIP-4844），通過資料「blob」改善資料可用性。為進一步 rollup 擴展套件奠定基礎。以太坊的第二層解決方案開始利用改進的資料可用性，實現更快、更便宜的交易。
- 2024–2025 年 ——rollup 擴展套件與證明系統成熟
Arbitrum、Optimism 和 zkSync 等 rollup 將進行更新，提升擴展套件能力。新的密碼學證明（如 SNARKs）將增強 rollup 的信任無須依賴性。資料可用性取樣（DAS）系統如 PeerDAS 和 2D DAS 將擴展套件，支援更高的交易吞吐量。
- 2025 年末 ——Gas 價格優化與第一層增強
引入 EOF（以太坊物件格式），提高智慧合約執行效率。可能採用多維 gas 定價，區分計算、資料和儲存的費用。可能直接將 rollup 解決方案整合到以太坊協議中。
- 2026 年及以後 —— 全面推出 Danksharding
從 Proto-Danksharding 過渡到全面 Danksharding，將以太坊分成多個分片，進一步提升擴展套件能力。以太坊目標是在 L1 與 L2 生態系統中全面實現每秒 10 萬筆交易的處理能力。
- 2026 年後 —— 持續監控與升級
引入包括後量子密碼學在內的高階共識機制，保障網路安全。以太坊將繼續優化並整合跨 L2 互操作性，提升使用者體驗的順暢性。
這一時間線反應了以太坊分階段的方法，確保在過渡期間的穩定性和順利採用。The Surge 的每一步都建立在前一階段的基礎上，最終目標是打造一個既能支援全球級應用，又能保持去中心化與安全性的區塊鏈。
3、The Surge 可能影響的關鍵元件
以下是 The Surge 升級期間，以太坊 2.0 路線圖中將受到影響的關鍵元素：
L1 與 L2 之間「分工」提議 | 來源：Vitalik Buterin
1）第二層 Rollup：The Surge 的核心
第二層 rollup 方案是讓以太坊更快、更經濟的重要工具。它們將多筆交易在鏈下（即以太坊主網外）進行打包處理，並將這些交易的摘要提交到以太坊區塊鏈。這樣可以減輕主網的負載，使交易更快且成本更低。
Rollup 主要有兩種型別：
・OP-rollup：預設認為所有交易都是有效的，除非在規定時間內有人報告錯誤。這種方式不需要立即驗證每筆交易，因此處理速度較快。
・ZK-rollup：利用一種高階數學方法 —— 零知識證明，即時確認交易的有效性。該方法提供了即時且安全的驗證。
Rollup 的影響已經非常顯著。根據 L2Beat 的資料，過去一年以太坊第二層網路的總鎖倉價值（TVL）增長了 216%，超過了 380 億美元。隨著越來越多的人和專案採用 rollup 方案，以太坊正變得更具擴展套件性和可訪問性，為 The Surge 的到來奠定了基礎。
以太坊第二層 TVL | 來源：L2Beat
2）資料可用性取樣（DAS）
資料可用性取樣（DAS）是一種幫助以太坊更高效處理大量資料的方法。在像以太坊這樣的去中心化網路中，每個節點都必須確認所有交易資料的可用性。然而，讓每個節點都儲存所有資料並不現實。DAS 通過允許節點驗證資料而無需下載和儲存所有內容，解決了這一問題。
DAS 主要有兩種型別：
・PeerDAS：該系統利用點對點網路來分配工作量。網路中的每個節點只檢查一小部分資料，所有節點共同確認整個資料集。此方法確保了資料驗證的高效性，同時不需要大量儲存。
・2D DAS：這是 PeerDAS 的改進版本，進一步提升了驗證效率。它不僅驗證單獨的資料片段，還檢查這些片段如何組合在一起，使以太坊在保持去中心化的同時變得更加可擴展套件並確保更高的安全性。
有了 DAS，rollup 可以在不增加以太坊網路負擔的情況下處理更多交易。這使系統保持快速、經濟且去中心化，支援以太坊在擴展套件的同時不犧牲安全性的目標。
Plasma 與資料壓縮解決方案
一種構建 EVM Plasma 鏈的方法（並非唯一方法）是使用 ZK-SNARK 構建一個並行的 UTXO 樹，該樹反應了 EVM 產生的餘額變化，並定義了在不同時點上「同一枚幣」的唯一反射。基於此，便可以構建一個 Plasma 方案。來源：Vitalik Buterin
除了 Rollup，Plasma 和資料壓縮技術也幫助以太坊實現高效擴展套件。我們來具體看看它們是如何工作的：
・Plasma：Plasma 在鏈下處理交易，也就是說交易發生在以太坊主網之外。Plasma 不會將每筆交易都提交到區塊鏈上，而是隻提交這些交易的摘要。這減少了需要在主鏈上儲存的資料量，提高了速度並降低了成本。你可以把它想像成將許多小任務彙總成一份報告，從而節省時間和資源。
・資料壓縮：壓縮通過減少交易平臺需的資料量來使其變得更小。例如，以太坊可以從標準簽名切換到 BLS 簽名，這允許多個簽名合並為一個。這不僅節省了區塊鏈上的空間，還使得交易更加高效，尤其是在處理大量交易的系統中，如第二層網路。
3）Plasma 與 Rollup 的協作
構建 Plasma 系統的一種方式是使用 ZK-SNARK（一種加密技術）來追蹤 Token 的流轉過程。該系統建立了一條「平行帳本」，記錄每個 Token 隨時間的流動情況。Plasma 通過只將必要的資訊摘要提交到主鏈，確保了高效性而不犧牲準確性和安全性。
Plasma 和資料壓縮技術共同進一步增強了 Rollup 的有效性。這些解決方案幫助以太坊降低了 Gas 費用，處理更多交易，並支援大規模應用，同時保持去中心化的特性。
4、The Surge 中的第 1 層改進
雖然 Rollup 處理了大量鏈下交易，以太坊的主區塊鏈（第 1 層）仍需要升級以適應日益增長的生態系統。這些升級將確保以太坊的基礎層保持可擴展套件、高效且易於訪問。以下是第 1 層即將迎來的關鍵改進：
1）提高 Gas 限制：Gas 限制決定了單個區塊中可以處理的資料量。提高 Gas 限制意味著以太坊可以在每個區塊中處理更多交易，減少等待時間並緩解網路擁堵。然而，增加 Gas 限制也存在風險。如果限制過高，執行節點的成本可能會增加，進而限制參與網路安全的人的數量，從而降低去中心化程度。以太坊的目標是找到平衡點 —— 在處理更多交易的同時，保持網路的開放和去中心化。
2）EVM 位元組碼改進：以太坊虛擬機器（EVM）是智慧合約執行的地方。以太坊將引入一種新的位元組碼格式，稱為 EOF（Ethereum Object Format），以提高智慧合約執行的效率。這一更新將減少 Gas 費用，使開發者和使用者的交易和合約互動成本更低。
3）多維 Gas 定價：以太坊還將實施多維 Gas 定價，將 Gas 費用根據使用的資源型別 —— 計算、資料或儲存 —— 進行分類。這種方式確保使用者根據交易實際需求支付合理的費用，優化成本結構並改善使用者體驗。
4）以太坊原生 Rollup：原生 Rollup 是直接在以太坊協議中執行的 Rollup。這意味著以太坊將支援多個並行執行的以太坊虛擬機器（EVM）版本。原生 Rollup 將提升以太坊處理交易的能力，而不會導致網路過載。可以想像成火車站有多個軌道，每條軌道獨立處理火車，從而讓整個系統更快、更高效。
這些第 1 層改進確保了即使 Rollup 承擔了大部分交易負載，以太坊仍能保持可擴展套件和高效。它們共同幫助以太坊繼續作為一個安全、去中心化的平臺成長，支援複雜的應用和數百萬使用者。
5、The Surge 對使用者和開發者的影響
以太坊的 The Surge 升級承諾使網路變得更高效和實惠，惠及普通使用者和開發者。雖然其中一些技術細節較為複雜，但以下是這些變化對你的影響的簡單說明：
1）更低的 Gas 費用：最顯著的改進之一將是 Gas 費用的降低，尤其是在 Arbitrum 和 Optimism 等第 2 層網路上。這些網路已經提供了更便宜的交易，目前 ETH 轉帳費用約為 0.24 美元到 0.78 美元。在 The Surge 之後，交易費用可能會進一步降低，使得傳送 ETH 或與去中心化應用程式（dApp）互動更加實惠。更低的 Gas 費用意味著使用者可以更頻繁地進行交易，而不必擔心在網路擁堵時支付高額費用。
2）改進的 dApp 效能：開發者將受益於更快的交易速度，從而能夠構建更復雜和功能豐富的 dApp。無論你是開發 DeFi 平臺、區塊鏈遊戲還是 NFT 市場，The Surge 帶來的可擴展套件性提升都將使操作更加流暢。更快的交易也將減少延遲，提升使用者滿意度，鼓勵在去中心化金融（DeFi）和遊戲等各個領域的創新。
3）更強的互操作性：不同網路間協同工作的能力也將得到提升。在第 2 層網路和以太坊主網上移動 Token 和資產將變得更加無縫。使用者無需依賴複雜的跨鏈橋來轉移資產。相反，以太坊將感覺像一個統一的生態系統，在不同層之間與 dApp 互動或轉移資金將像使用單一網路一樣簡單。
這些改進使以太坊對使用者和開發者更加友好，促進了一個普通使用者和開發者都能蓬勃發展的生態系統。無論你是在轉帳、開發應用程式，還是探索新專案，The Surge 都將為以太坊社群帶來更快、更便宜和更便捷的區塊鏈服務。
6、安全考量
隨著以太坊網路的擴展套件，維護安全性的複雜性也在增加。隨著 Rollup 的廣泛使用，確保它們的無信任性和穩健性至關重要。Rollup 依賴於加密證明來確認交易，這些證明必須保持安全，防範潛在的漏洞。
Vitalik Buterin 還強調了量子計算帶來的長期風險。以太坊開發者已經在探索抗量子加密技術，以確保網路的未來安全。
7、The Surge 之後的未來
在 The Surge 之後，以太坊將繼續其全面的 Danksharding 路線圖。這個階段將引入完整的資料分片，進一步提高可擴展套件性。其他即將到來的升級包括：
・The Splurge：專注於其他改進，如更好的 Gas 定價和交易格式。
・The Verge：通過實現無狀態客戶端提高以太坊共識機制的效率。
・The Purge：通過減少不必要的資料和提高節點效能來優化網路。
以太坊的長期願景是建立一個能夠支援全球數百萬使用者的區塊鏈，同時不犧牲安全性和去中心化。
瞭解更多關於 Danksharding—— 以太坊完整分片升級的資訊。
8、結論
以太坊的 The Surge 標誌著其邁向全球去中心化平臺的重要一步。通過專注於 Rollup、資料可用性和第 1 層改進，以太坊旨在處理超過 100,000 TPS，同時保持去中心化和安全性。
隨著這些升級的推出，使用者將受益於更快的交易和更低的費用，而開發者可以構建更具創新性的 dApp。然而，快速的可擴展套件性也帶來了風險。潛在的挑戰包括第 2 層解決方案中的漏洞、暫時的網路中斷，以及過渡期間波動的 Gas 費用。開發者和使用者必須保持資訊更新，並在以太坊不斷髮展時適應變化。
隨著 The Surge 的到來，以太坊為可擴展套件、高效和安全的區塊鏈未來奠定了基礎。但與任何重大升級一樣，仔細監控和持續調整將是確保長期成功的關鍵。這只是以太坊雄心勃勃的發展之路的開端。
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