以太坊技术升级前景解析：The Surge

近期，以太坊联合创始人提出了关于以太坊协议未来发展的一系列构想，涵盖了多个阶段。本文将重点解读其中的第二部分 The Surge，这一阶段主要聚焦于以太坊的可扩展性和长期发展规划。

以太坊的核心愿景

以太坊的本质目标是成为去中心化互联网的基础设施。通过智能合约的自动执行，以太坊支持了复杂的去中心化应用程序，这种灵活性使其成为开发者构建DeFi、NFT等应用的首选平台。

然而，以太坊在可扩展性方面存在明显局限。目前以太坊主网每秒仅能处理15-30笔交易，与传统支付网络相比差距巨大。这导致网络拥堵时期交易费用高昂，限制了以太坊成为全球基础设施的潜力。The Surge正是为解决这一问题而设计。

The Surge的主要目标包括：

• 实现以太坊主网和二层网络合计每秒10万+交易处理能力
• 保持主网的去中心化和稳健性
• 确保部分二层网络完全继承以太坊的核心特性
• 最大化二层网络之间的互操作性，构建统一生态系统

以 rollup 为核心的扩展方案

The Surge计划主要通过二层解决方案来提升可扩展性，其中rollup技术是关键。这一策略将以太坊主网定位为强大且去中心化的基础层，而将扩展任务交由二层网络承担。

Rollup技术在链下打包交易，再将结果提交至主网，在保证安全性和去中心化的同时，显著提高了吞吐量。据估计，rollup有望将以太坊的交易处理能力提升至每秒10万笔以上，这将是革命性的进步。

今年rollup技术取得了重要进展：随着EIP-4844的推出，以太坊主网的数据带宽大幅提升；多个基于以太坊虚拟机的rollup项目也已进入初始阶段。每个二层网络都作为独立分片存在，实现了分片的多样化。

数据可用性采样技术进展

数据可用性采样(DAS)是The Surge的另一个关键技术，旨在解决数据可用性问题。在去中心化网络中，所有节点都能验证数据而无需存储或下载全部内容，这一点至关重要。

DAS允许节点在不访问完整数据集的情况下验证数据，从而提高可扩展性和效率。目前主要有两种形式的DAS：PeerDAS和2D DAS。PeerDAS有望增强rollup的安全性。2D DAS不仅在数据块内部随机采样，还在数据块之间进行采样。

借助DAS，以太坊可以处理更大量的数据，实现更快速、更低成本的rollup，同时不影响去中心化程度。未来还需要进一步优化2D DAS，并证明其安全属性。

Plasma 和其他扩展方案

除了Rollup，早期提出的Plasma也是一种重要的二层扩展方案。Plasma创建独立的子链处理交易，定期向主网提交摘要。即使数据可用性出现问题，用户仍可通过提取最新可用状态来恢复资产。

虽然Plasma的开发进度落后于rollup，但仍被视为以太坊可扩展性工具包的重要组成部分。此外，改进数据压缩技术和加密证明也有助于进一步提高rollup和其他二层方案的效率。

跨二层网络互操作性改进

当前二层生态系统面临的主要挑战是跨网络互操作性较弱。改进方向包括：

• 在地址中包含链信息，简化跨网络发送流程
• 标准化跨链支付请求格式
• 开发跨链兑换和Gas支付的标准协议
• 提供轻客户端，增强用户对二层网络的验证能力
• 实现共享代币桥，降低跨网络转账成本
• 允许多个二层网络之间的同步调用，提高DeFi效率

这些改进不仅涉及技术问题，还需要二层网络、钱包和主网之间的协作。

继续扩展以太坊主网

扩展以太坊主网本身也具有重要价值。主要策略包括：

1. 改进技术以提高主网验证效率，进而提升Gas限制
2. 降低特定操作成本，在不增加风险的前提下提高平均容量
3. 实现原生Rollup，即创建多个并行的以太坊虚拟机

这些策略各有优劣，需要权衡取舍。

去中心化和安全性

在扩展过程中，保持去中心化是以太坊的核心原则。与一些高性能区块链不同，以太坊的扩展策略确保任何人都可以运行节点，真正实现去中心化。

随着以太坊向以rollup为中心的未来发展，确保这些系统的无需信任性变得至关重要。这需要严格的测试和迭代，特别是在这些技术被广泛采用时。

The Surge 的前景展望

The Surge完成后，以太坊有望实现高度可扩展、去中心化、安全和可持续的目标。这一愿景不仅包括通过rollup和DAS扩展主网，还包括改进共识算法、优化开发工具以及培育繁荣的去中心化应用生态系统。

尽管面临诸多挑战，如大规模实施rollup、确保二层解决方案安全性等，但如果以太坊能够克服这些障碍，它将巩固其作为Web3核心基础设施的地位。在快速发展的区块链领域，以太坊专注于在不牺牲去中心化的前提下实现可扩展性，这是其独特之处。The Surge的成功可能在未来几年再次改变区块链技术格局。