坎昆升级：继上海之后的又一个里程碑

坎昆升级简介

Cancun-Deneb（Dencun，以下简称为坎昆升级）是以太坊区块链下一个重要的升级，将提高以太坊网络的可扩展性、安全性和可用性。 

Cancun是基于上海升级基础之上的以太坊执行层的额外升级，第一步已经于今年4月12日的上海升级中完成，而Deneb则代表了以太坊共识层的升级。该升级包括备受期待的EIP-4844，又被称为Proto-DankSharding，此功能将为全面的DankSharding的实施奠定重要的基础。

DankSharding

信标链的推出和合并的实施是以太坊整个框架图升级的前两部分，而DankSharding是第三部分，也是重头戏。这个新设计的结构，将完全取代核心团队最初提出的引入64条分片链的想法。

DankSharding并非去允许主链进行更多交易，而是专注于增加rollup的数据可用性。Rollup是将区块链交易捆绑在一起并对其进行处理的二层技术。任何rollup操作员都可以处理一批交易，并向主链提交结果和证明。使用optimistic或ZK等特定的rollup技术，网络中的其他验证者或智能合约可以对结果进行审查。

目前主流的以太坊二层扩展协议包括Optimism，Arbitrum，Metis, zkSync Era和Scroll等。为了帮助以太坊网络开启长期过渡到完整DankSharding的进程，EIP-4844今年将引入许多关键执行层组件。

Proto-DankSharding

EIP-4844又被称为Proto-DankSharding，是以太坊开发者Protolambda和Dankrad Feist提出的以太坊网络临时升级。在EIP-4844 问答页面上，以太坊联合创始人Vitalik Buterin将Proto-Danksharding描述为“stopgap”解决方案，它将在完整的分片实施之前大大降低rollup的gas费。

EIP-4844 是围绕着 Rollup 展开的扩容方案，也是以太坊扩容之路的第一步。在未升级之前，rollup数据被永久储存于以太坊之上，储存费用昂贵，用户为rollup支付的交易成本90%是由于该储存成本导致。

为此，EIP-4844 引入了一种全新的交易类型——Blob Transaction，数据将迁移到“Blob”之被临时储存，储存时间大概为1个月，过后数据将被删除。要想将长期数据储存则由其他服务商根据实际需要进行储存。

Shard blob交易

刚刚说到，EIP-4844引入了一种被称为“blob携带交易”的交易类型。Blob（二进制大型对象）是“binary large objects”的缩写，代表125 KB有效载荷数据。要创建一个blob携带交易，rollup需要将其数据提交给blob并将其附加到区块上。

一个blob携带交易最多可以包含两个blob。此外，为了鼓励此类交易，升级将实施多维的EIP-1559费用市场。此功能将基于供需来为blob携带交易引入可变的gas费用。

Blob携带交易的主要好处是成本效益。当前，rollup通过CallData永久将交易数据存储在以太坊的区块链上。但是，blob数据比CallData便宜得多，因为它不会永远保存在执行层上（以太坊虚拟机）。取而代之的是，信标节点将其存储在共识层中，并且一个月或者一年后，blob会被删除。这个过程类似于清除笔记本电脑或设备的缓存数据。

Blob虽然由EIP-4844引入，但将与最终分片中使用的格式完全兼容。在EIP-4844中，每次rollup交易最多包含2个blob，每个区块包含8-16个blob，约为1MB至2MB。在完整的分片场景中，可以将blob进一步扩展到16MB至32MB。

也就是说，当 Blob 通过Proto-DankSharding成为以太坊协议的一部分之后，将在以太坊区块中添加更多的 Blob，此时以太坊的吞吐量将又一次大幅扩展，同时交易成本也会下降。

在交易过程中，名为KZG的多项式方案（以其创作者Kate，Zaverucha和Goldberg的名字命名）将验证发布在blob中的交易数据。像其他零知识验证系统一样，KZG可以在无需披露blob中的全部内容的前提下进行验证。

坎昆升级的核心：EIP-4844

根据6月份的以太坊执行层核心开发者会议，坎昆升级包含了5个EIP，旨在增加更多的数据存储和降低费用。升级的核心内容为 EIP-4844，该EIP旨在通过以太坊节点实现链下数据的临时存储和检索，以满足区块链应用程序的数据和存储需求。

Devnet测试网不断完善

自2022年10月，以太坊开发人员就为EIP-4844启动了多客户端测试网络，也称为devnet。自今年4月12日“上海升级”成功激活以来，以太坊开发者第一时间将注意力转移到“坎昆（Cancun）升级”的筹备工作上。

确切地说，Cancun是以太坊执行层（EL）下一次升级的名称，而Deneb是对应以太坊共识层（CL）的升级名称。在ACDE电话会议期间，开发人员讨论了Cancun/Deneb升级的最终范围，该升级将以EIP-4844为核心，即blob交易类型的实施，Deneb的准备工作，从推出Devnet 5开始。

对Devnet 5进行了一些显著的更改，例如执行层（EL）禁止零blob交易，将blob交易类型切换为0x03以及解耦blob和区块。在引擎API更新方面，有计划将相应的证明添加到尚未合并的getBlobsBundleV1上，并将“getPayloadV3”和“getBlobsBundleV1”调用合并为一个。信标链API方面，添加blob签名端为可选。

今年5月底，以太坊社区开发人员terence.eth分享了第22次EIP-4844实施者电话会议内容，会议主要涵盖三大主题：

1.Deneb引擎API版本控制；

2.将“data_gas_used”添加至执行标头；

3.Devnet 6范围和测试更新。

其中，会议已确定在EIP-4844更新中将“data_gas_used”添加至执行标头，因为之前使用的EIP1559中，常规基本费用是使用当前标头计算的。在EIP-4844中，数据gas计算使用父标头而不是当前标头，excess_data_gas是下一个区块的定价，而base_fee是当前区块的定价。

此外，会议决定为让Devnet 6涵盖“data_gas_used”更新，在“data_gas_used”转移至Devnet 6之前，使用另一个从属于EIP4844的测试网进行测试。

6月底，以太坊基金会DevOps团队的开发者表示，所有EL和CL客户端团队都通过了Devnet 7的相关Hive测试，计划最早在6月30日或7月3日推出Devnet 7。Devnet 7是EIP-4844的专用短期测试网络，不会测试其他代码更改。

Devnet 7的启动目标为：blob 限制从2个上调到3个，最大 blob 限制则从4个上升至6个。增加blob容量的目标是由以太坊基金会研究员Dankrad Feist，在进行数据实验测试网路处理大型区块的能力后所提出的。

目前关于Cancun升级进度，开发者已经同意更新EIP-4844的预编译地址、EVM 指令复制内存区域（EIP-5656）的测试用例已经加入测试框架、负责共识层和执行层间的沟通的引擎API会面临一些变动，Devnet 6经过查漏补缺目前已经稳定并且同代码的Devnet 7 将上线并专注于EIP-4844的相关测试。

坎昆升级预计上线时间

今年5月26日，以太坊基金会研究员 Alex Stokes 曾表示坎昆激活的合理目标日期是2023年10 月。Geth (EL) 开发人员Lightclient肯定了这一说法，他认为基于其当前范围的升级至少还要5-6个月的时间。

6月9日，以太坊核心开发者 Tim Beiko 在其社交平台发文总结最新一次的以太坊执行层核心开发者会议（ACDE）讨论内容。会议最终确定了坎昆升级包含5个EIP，旨在增加更多的数据存储和降低费用。

其中核心内容为 EIP-4844，该EIP旨在通过以太坊节点实现链下数据的临时存储和检索，以满足区块链应用程序的数据和存储需求。

其他入选的 EIP 包括 EIP-1153（降低链上存储数据的费用，从而改善区块空间）、EIP-4788（改进跨链桥和权益池的设计）、EIP-5656（添加与以太坊虚拟机相关的次要代码更改）以及 EIP-6780（去除可能终止智能合约的代码）。此次会议并未对坎昆升级时间做出准确预测，但预计其将于2023年底前进行。

坎昆升级的目标和影响

坎昆升级的总体目标是继续为完整数据分片网络做准备，同时在过渡期对rollup进行扩展。引入blob携带交易将增加rollup的数据可用性，并大大降低rollup的成本。EIP 4844还将包括大多数执行层逻辑和完整分片的基础工作。此步骤将大大减少后续升级所需的实施工作。

坎昆升级激活后，用户在使用以太坊生态系统的原生加密货币、应用和基于ERC的token时将会体验到速度更快，更便宜的付款。坎昆升级是以太坊的一次重要升级，使得以太坊L1分片打开新的篇章，降低L1和L2之间的传输成本，实现更低的gas费和更高的TPS，利好L2等相关生态，从而使“以太坊+L2”架构的竞争力进一步加强。

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