深入解析坎昆升级后时代:数据与投资视角

前言

以太坊自2015年7月30日正式上线以来,已经有过12次升级历史,每次升级都备受瞩目。

本次以太坊坎昆-德内布升级(Dencun升级)的主要目标是提升Layer 2网络的可扩展性和模块化,增强以太坊网络的安全功能,并改进整体可用性。

1. Dencun升级是什么

1.1 升级介绍

1.1.1 名称由来

以太坊底层由两部分合并组成,分别是执行层和共识层,两部分分别有不同的命名规则。

执行层升级命名规则自2021年起,由Devcon(以太坊开发者大会)举办的城市来命名。例如柏林升级、伦敦升级、上海升级等。

共识层升级命名规则是从信标链推出以来,以天体名称命名,按照字母表顺序进行。例如牵牛星(Altair)、参宿五(Bellatrix)、五车二(Capella)等。

以太坊的每次升级名称是使用二者不同的升级名称进行组合,形成整体升级命名。由于这次Devcon地点在墨西哥的坎昆,而共识层升级为Deneb,所以本次以太坊升级简称为Dencun升级。

1.1.2 升级背景

Dencun升级背景一个是基于以太坊发展的长期规划,另一个核心就是提升以太坊体验感,最终实现一个无需许可、去中心化、抗审查、开源的生态系统。

一方面,通过以太坊创始人Vitalik Buterin在2023年12月31日公布的规划图可知,Dencun升级对应的是The surge的部分,开始以用户体验为第一位(例如提高交易速度、降低Gas fee),目的在于提高网络的效率、降低交易成本,并为未来的发展打下坚实基础。

而另一方面,从Vitalik Buterin在2023年12月28日发布的文章《Make Ethereum Cypherpunk Again》中可知,Vitalik认为目前导致区块链越来越局限于资产炒作的核心原因之一就是交易费用的上涨,这使得Degen Gamblers成为主流群体,不利于实现区块链的应用价值落地,所以必须降低交易费用。

1.1.3 升级时间

根据以太坊规划,升级时间及激活信息为:

• 执行层(EL)升级激活时间:13,843,136 高度
• 共识层(CL)升级激活时间:Epoch 269568

1.1.4 涉及内容

以太坊Cancun-Deneb升分别对执行层和共识层进行了一系列改进,坎昆(Cancun)完善了执行层(EL),德内布(Deneb)增强了共识层(CL),并纳入了一系列对以太坊网络发展至关重要的EIP(以太坊改进提案)。共有9项EIP,关键的EIP我们会在后续介绍。

1.2 Dencun升级的重点

通过以上了解,我们知晓了Dencun升级主要是对以太坊进行改进,而具体的实施计划则是围绕着一系列的EIP进行,以下将会对涉及的核心EIP进行展开分析。

1.2.1 EIP-4844 分片Blob事务(Proto-Danksharding)

EIP-4844是本次升级的最大亮点,旨在降低手续费,增加交易吞吐量(TPS)和扩展性。其本质是一次过渡性的升级为未来做准备,以实现完全的Danksharding(以太坊"宁静"阶段升级的最后部分),Proto-Danksharding是在为Danksharding打下基础。

以太坊主链上提供数据可用性是Calldata(可以理解为合约交易调用中产生的数据),而Layer 2回传到Layer 1的数据都存储在Calldata里,另外为了安全,Calldata每一步执行都需要Gas,这就造成了Gas花费较大的情况。但Calldata中的交易数据验证完后其实是没有太多用途的,长时间的数据也可以下载验证,甚至不需要传到执行层,以Layer2-OP链的平均交易费用历史构成举例,可以看到接近80%的费用都来自L1的数据费用。

所以EIP-4844引入了一种新数据存储结构--- Blob,专门用于存储L2向L1提交的交易数据。引入后,L2的交易数据直接提交至Blob中进行存储,可供共识节点完全下载,仅在短暂延迟后即可删除,降低没必要的存储负担。这意味着Blob的引进将会极大的降低L2的交易费用。同时,Blob还相当于为L2额外拓展了区块空间,同时L2交易吞吐量也将显著提高。

1.2.2 EIP-1153 瞬态存储操作码

EIP-1153主要目的是节约存储空间和存储成本。瞬态存储在每次交易后都会被丢弃,因此,临时存储更便宜,因为它不需要磁盘访问。

EIP-1153对Dapp开发人员比较友好,在EVM中引入了新的操作码TSTORE和TLOAD,调用这些操作码的Gas成本约为每个100 Gas,比传统存储调用(SLOAD和SSTORE)便宜了95%。同时一旦完整事务执行结束,该部分存储就会清除,从而降低存储成本和Gas消耗,比如未来可能会让新的DeFi合约更节省Gas。

1.2.3 EIP-4788 EVM中的信标块根

EIP-4788将实现EVM(以太坊虚拟机)和信标链(Beacon)之间的通信。此功能支持各种用例,可改善质押池(staking pools)、再质押(restaking constructions)、跨链桥(smart contract bridges)、MEV等。

在之前,EVM无法直接访问Beacon的数据与状态,只能通过外部可信的预言机捕获状态。因此提出在每个EVM区块中放置一个父信标区块根(parent_beacon_block_root),这样当Beacon有所更新时,EVM上可以立即获得准确的信息。

而父信标块根将被存储于环形缓冲区,仅保留1天左右,一旦新的父信标块根进入,同时缓冲区容量到达临界值时,最旧的父信标块根将会被覆盖,从而实现高效且有限的共识存储。这样一来,就以信任最小化的方式实现了通信,而且还消除了外部预言机故障和恶意风险,增加了安全性。

1.2.4 EIP-5656 MCOPY - 内存复制指令

EIP-5656通过引入新的EVM指令MCOPY来优化复制内存区域过程的成本,从而提高数据在EVM中移动的效率。

内存复制是一项基本操作,但在EVM上实现它会带来开销。以复制256字节内存数据为例,开发人员通过MCOPY操作码可以将成本从此前的96 Gas(使用MLOAD和MSTORE)显著降低至27 Gas。预计未来大多数开发人员将使用MCOPY代替MSTORE/MLOAD,更高效的Gas合约最终也会让终端用户受益。

同时MCOPY填补了当前在EVM中复制内存的方法中缺失的空白。

1.2.5 EIP-6780 SELFDESTRUCT仅在同一交易中

EIP-6780限制了操作码SELFDESTRUCT功能,新功能只是将账户中的所有资金发送到目标,但不影响代码、存储和其他信息,同时也是为后续Verkle树升级做准备。

在EIP-6780之前,如果合约创建中引用了SELFDESTRUCT操作码,那资金可以发送到目标,但代码、存储和其他信息将会被删除,然而,这一功能会产生一定危险和意想不到的后果。在EIP-6780之后,这一切将不会受到影响,开发人员可以更好地管理项目,从而实现更稳定和可预测的区块链。

2. 升级后数据层面影响

2.1 Gas费影响

本次升级最核心,也是大家最关心的莫过于Gas费的变化,由于EIP-4844的引入,受益最显著的就是Layer2层,Gas费用下降效果非常明显,用户体验感得到提升。基本符合在升级前预计Layer2手续费降低90%的预期。

而对于Layer1(以太坊自身)来说,升级后Gas费有所降低,但不显著,用户在实际使用中其实感受并无变化。

2.2 交易量影响

升级除了降低Gas外,还有就是想提高吞吐量,这也是以太坊扩容发展规划中的重点。

在升级完成之后,Base的交易量率先激增并突破原先的瓶颈,从之前的50万突增至2百万,意味着EIP-4844对其产生了直接影响,受益也最明显。

2.3 TPS影响

TPS(每秒交易数)的优化意味着开发人员在构建和部署dApps时拥有更大的灵活性,预计会催生更多复杂、数据密集型的应用程序,从而吸引更广泛的用户群体。

在升级完成后,各Layer2的TPS基本有所增加,但最大也不超过30笔/秒。

TPS较低是目前Web3行业普遍现象,区别于传统Web2行业的高TPS特性。Layer2的TPS最高也未超过500,但从行业发展角度来看,本次升级也是在为未来打下基础,同时也呼应了以太坊发展期望------达到10万+的TPS。

2.4 Blob使用情况

Layer2交易费用的整体下降主要原因是Blob类型的引进,交易中挂的Blob数量越多,整体的吞吐量也会越大,这也是为后续以太坊升级打下基础。

最初预计,如果实现一个区块3个Blob的平均目标,L2的吞吐量将有接近2倍的提升。若最终实现了一个区块外挂64个Blob的目标,L2的吞吐量将有接近40倍的提升。本次升级最大限制给到了6个Blob。

就目前情况来看,Blob已开始在交易中使用,但整体使用率不算高,峰值也是出现在刚刚完成升级时,后续逐渐回落,暂未达到预估的3个Blob的平均目标。

但Blob类型的引进,实实在在的是对Layer2在Layer1上的数据费用有明显改善。从上文中提到的OP链例子,可以直观感受到Layer2平均交易费用中使用L1的数据费用明显降低,几乎消除,这也从另一个方面推测,Layer2的利润空间可能会有所提升。

L2的盈利模式相对比较简单清晰,基本可以总结为:链上利润 = L2的交易费用 - L1的支付成本;以OP链为例,尽管升级同时降低了L2交易费用和L1支付成本,但由于交易量和用户基数增加,两者的降幅完全不在一个数量级。交易费用从几十万降低至几万,而支付成本则从几十万降低至不足1k,链上利润从升级后也有所增加。