【#區(qū)塊鏈# #一文讀懂坎昆升級將改進以太坊的哪些性能？#】

坎昆升級后，以太坊將會更親民嗎？

撰文：西柚，ChainCatcher

編輯：Marco，ChainCatcher

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坎昆升級（Dencun）可謂是 2024 年度以太坊網(wǎng)絡(luò)最值得關(guān)注的事情，也是繼去年上海升級（Shapella）后的又一大更新，預(yù)計將于 2 月底完成。

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根據(jù) 1 月 24 日以太坊博客文章顯示，坎昆升級已于 1 月 17 日在以太坊 Goerli 測試網(wǎng)絡(luò)上激活，并計劃在 1 月 30 日和 2 月 7 日分別激活 Sepolia 測試網(wǎng)和 Holesky 測試網(wǎng)升級。

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一旦 Dencun 升級在這三個測試網(wǎng)上順利完成運行，接下來就會在以太坊主網(wǎng)進行激活，預(yù)計激活時間為 2 月底。

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由于以太坊每次升級都暗藏著眾多機會，關(guān)注以太坊升級的進程也成為加密社區(qū)的第一要事。2022 年 9 月份，以太坊完成合并升級完成從 PoW 到 PoS 的轉(zhuǎn)變，ETH 成為了通縮資產(chǎn)；去年 5 月，以太坊通過上海升級對用戶開放了質(zhì)押提取功能，在升級前幾個月內(nèi)，以太坊質(zhì)押相關(guān)的賽道如 Lido、SSV Network 等 LSD 資產(chǎn)全線齊漲等。

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那么，究竟什么是坎昆升級？這次升級將改變以太坊哪些性能？EIP-4844 提案是什么？有哪些項目和賽道將會從本次升級中受益？潛在的交易機會有哪些？

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什么是坎昆升級？

坎昆升級全稱「Cancun-Deneb」，是 Cancun 和 Deneb 這兩個升級的組合，英文簡稱為「Dencun」。中文的「坎昆升級」其實只代表了前半部分的「Cancun」而省去了 Deneb 部分，完整的稱呼是「坎昆 -Deneb」升級。

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以太坊每個升級名字對應(yīng)著以太坊網(wǎng)絡(luò)的特定層，坎昆（Cancun）升級旨在改進以太坊執(zhí)行層的性能，而 Deneb 升級則側(cè)重于共識層。

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為了更好理解這些概念，需要先了解一下以太坊目前的架構(gòu)和狀態(tài)。

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在以太坊合并之前，以太坊網(wǎng)絡(luò)主要由「執(zhí)行層和共識層」兩個部分組成，二者彼此獨立運行。

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執(zhí)行層主要負責(zé)處理智能合約邏輯執(zhí)行的部分，也就是交易計算發(fā)生的地方，它是原來的以太坊主網(wǎng)，也被稱為「以太坊 1.0」，其還負責(zé)維護以太坊網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)并執(zhí)行以太坊虛擬機（EVM）代碼等。

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執(zhí)行層升級是以之前舉辦 Devcon 的城市命名：柏林 ->倫敦 ->上海 ->坎昆 ->布拉格 ->大阪 ->波哥大。

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共識層主要確保所有交易和智能合約通過質(zhì)押 PoS 進行驗證，使所有節(jié)點及客戶端之間實現(xiàn)共識，達成狀態(tài)一致，它是此前與執(zhí)行層合并后形成的信標(biāo)鏈（Beacon），也被稱為「以太坊 2.0」。

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每個共識層升級都會被賦予一顆恒星的名稱，按第一個字母順序選擇：Altair->Bellatrix->Capella->Deneb->Electra->(F)unknown。

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合并后，以太坊的執(zhí)行性和共識層平行運行，二者通過引擎 API 的接口進行通信或信息互通。引擎 API 允許執(zhí)行客戶端向共識客戶端請求區(qū)塊信息，也允許共識客戶端向執(zhí)行客戶端發(fā)送新區(qū)塊或請求執(zhí)行有效性證明（Execution Validity Proof）等。

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執(zhí)行層的升級被稱為坎昆（Cancun），共識層的升級將被稱為 Deneb，整個升級的名稱就是 Cancun-Deneb。雖然即將到來的坎昆升級和 Deneb 升級在技術(shù)上有所不同，但它們是同時實施的，因此也喜歡使用合成詞「Dencun」來指代這種組合升級。

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大幅度降低數(shù)據(jù)上鏈成本

坎昆升級是繼上海升級后，對以太坊主鏈進行的再次升級，這次升級的目的是希望解決以往被詬病的性能低、費用高、網(wǎng)絡(luò)擁堵等問題，通過推動以太坊擴容進程來提高主鏈 TPS 和降低用戶 Gas 費，同時增強可擴展性和安全性，提高網(wǎng)絡(luò)性能。

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而根據(jù) Dencun 升級的本次命名，可以看出這次升級將主要改進及優(yōu)化以太坊網(wǎng)絡(luò)中執(zhí)行層中的智能合約、EVM 和共識層中的數(shù)據(jù)共識及狀態(tài)對齊等問題。在本次升級中，以太坊社區(qū)提出了一系列的改進方案 EIPs，共有 6 條經(jīng)過社區(qū)成員討論、測試和投票后決定實施的技術(shù)規(guī)范。

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其中，EIP-4844 是坎昆更新的核心，EIP-4844 也被稱為 proto-danksharding 提案，是分片 Danksharding 擴容解決方案的初始版，也是一種臨時擴容解決方案。

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通過實現(xiàn)鏈下數(shù)據(jù)的臨時存儲和訪問，降低 Layer2 數(shù)據(jù)發(fā)布到以太坊主網(wǎng)上的 Gas 成本，尤其是 Rollup 解決方案，可將其數(shù)據(jù)發(fā)布至主網(wǎng)的 Gas 費用降低至現(xiàn)在千分之一以下，從而降低用戶使用其網(wǎng)絡(luò) Gas 費。

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EIP-4844 提案中引入了 Blob 交易類型，這是一種新的數(shù)據(jù)格式，幫助擴展以太坊，代表從 Layer2 回傳過來的數(shù)據(jù)，和 Layer1 以太坊主網(wǎng)上產(chǎn)生的原生數(shù)據(jù) Calldata 區(qū)分。Blob 攜帶的數(shù)據(jù)僅由以太坊共識層下載和存儲，但不支持執(zhí)行性 EVM 訪問，且這個數(shù)據(jù)是有時效性的，有效期約 18 天。

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Blob 是一個外部臨時存儲，并沒有真正的把 Layer2 交易數(shù)據(jù)存儲到 Layer1 中，且定期會失效，這極大的降低了數(shù)據(jù)存儲成本。

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這個過程簡單來說，Blob 是以太坊主網(wǎng)為 Layer2 網(wǎng)絡(luò)交易等數(shù)據(jù)上鏈搭建的一個單獨的通道，在這個通道中，以太坊 Layer2 數(shù)據(jù)完成傳輸、存儲、驗證等服務(wù)，且 Gas 費以及存儲成本都是定制的，與以太坊網(wǎng)絡(luò)的活躍度無關(guān)。

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EIP-4844 的主要目標(biāo)是通過使用新型的 Blob 數(shù)據(jù)格式攜帶交易，使以太坊的 L2 Gas 費降低，使向完全分片的過渡更加容易，因為所有未來的升級僅在共識層上進行。

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在產(chǎn)品架構(gòu)層面，EIP-4844 引入了 Blob 攜帶交易，這是以太坊第一次為 L2 單獨構(gòu)建數(shù)據(jù)層，為后續(xù)完全分片 Danksharding 打下基礎(chǔ)；

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經(jīng)濟模型層面，EIP-4844 將為 Blob 引入新的費用市場，這是以太坊邁向多維市場的第一步；

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用戶體驗層面，用戶最直觀的感知就是 L2 費用的大幅降低，這將為 L2 以及其應(yīng)用層的爆發(fā)提供重要基礎(chǔ)。

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正如 StarkWare 聯(lián)合創(chuàng)始人 Eli Ben-Sasson 所言，此次升級將降低所有 L2 的數(shù)據(jù)可用性成本。

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坎昆升級還將改進以太坊網(wǎng)絡(luò)哪些性能？

除了 EIP-4844 降低 Rollup 數(shù)據(jù)上鏈成本外，還有提高 EVM 效率的 EIP-6780 和 EIP-5656，改善質(zhì)押體驗的 EIP-7044，優(yōu)化共識層和執(zhí)行層之間通信的 EIP-4788 等提案。

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在執(zhí)行層 EVM 方面，EIP-6780 和 EIP-5656 提案通過更改相關(guān)代碼功能，分別提高了智能合約安全性和處理效率。

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EIP-6780 通過更改智能合約中的 SELFDESTRUCT 操作碼功能，將其限制在一定條件下才能執(zhí)行，以增強了智能合約代碼的安全性。

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SELFDESTRUCT 也稱自毀代碼，主要功能是自動銷毀智能合約，允許智能合約自動將自身從區(qū)塊中刪除。

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當(dāng)合約執(zhí)行自毀操作時，合約賬戶上剩余的以太坊會發(fā)送給指定的目標(biāo)，其存儲和代碼狀態(tài)也會被刪除。雖然能在緊急情況下幫助開發(fā)人員刪除智能合約，并將合約內(nèi)的余額轉(zhuǎn)移到指定的地址，但這一特性也可能被不法分子利用，使它成為了攻擊手段。

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EIP-6780 提案旨在通過限制可能破壞智能合約的 SELFDESTRUCT 操作碼功能，降低了智能合約中的漏洞風(fēng)險。比如開發(fā)者只有在自己調(diào)用該操作碼時，智能合約才會執(zhí)行自毀操作，將賬戶剩余的 ETH 發(fā)送給調(diào)用者等。

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EIP-5656 主要是對 EVM 代碼進行了升級微調(diào)，引入了一個名為 MCOPY 的新操作碼，可優(yōu)化智能合約執(zhí)行期間，內(nèi)存中數(shù)據(jù)復(fù)制的過程及性能。MCOPY 簡化了 EVM 數(shù)據(jù)處理過程中的操作指令，既提高了數(shù)據(jù)在 EVM 中移動的效率，又可降低與數(shù)據(jù)處理操作相關(guān)的 Gas 費。

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在當(dāng)前的 EVM 架構(gòu)中，使用的現(xiàn)有操作碼復(fù)制大量數(shù)據(jù)段，不但操作指令過多、效率低下，成本也很高昂。在 EIP-5656 下，使用 MCOPY 復(fù)制 256 字節(jié)內(nèi)存僅需花費 27Gas，而使用先前的方法則需要 96Gas，相比新提案可使 Gas 費降低了四分之一。

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同時，更快的內(nèi)存操作意味著合約的執(zhí)行速度更快，開發(fā)人員也將在處理大型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或涉及內(nèi)存操作的復(fù)雜操作時更有優(yōu)勢。

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EIP-5656 和 EIP-6780 雖沒有改變以太坊的整體方向，但通過更改或引入 EVM 相關(guān)操作碼，提高了以太坊開發(fā)者在智能合約方面的效率，并減少了漏洞發(fā)生。

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在以太坊共識層方面，社區(qū)提出了 EIP-7044 和 EIP-7045 的提案改進驗證器和質(zhì)押相關(guān)操作過程，讓以太坊質(zhì)押更安全。

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EIP-7044 旨在簡化和改善以太坊質(zhì)押的退出機制，確保鎖定在 Capella（上海）升級之前簽署的自愿退出永久有效。

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目前，以太坊質(zhì)押市場多以委托質(zhì)押為主，即用戶將其持有的 32ETH 或倍數(shù)委托給驗證器運營商，由其負責(zé)管理運行以太坊驗證器的技術(shù)和操作。當(dāng)用戶退出以太坊驗證器時需要使用驗證器的簽名密鑰簽署所謂的「自愿退出」或「自愿退出操作」申請，且簽署的自愿驗證器退出。目前，簽署的自愿退出僅對兩次升級有效，一旦 Deneb 升級發(fā)生將失效。這意味著，如果以太坊坎昆升級不改變這一規(guī)則，用戶想要退出質(zhì)押在驗證器中的以太坊就需要聽從驗證器運營商的新規(guī)則。

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EIP-7045 增加以太坊區(qū)塊證明槽中的包含范圍，以降低區(qū)塊確認時間和減少以太坊用戶延遲。

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此外，還有解決以太坊執(zhí)行層和共識層通信的 EIP-4788，和專注降低數(shù)據(jù)存儲成本的 EIP-1153。

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EIP-4788 主要用于改善以太坊執(zhí)行層和共識層的跨鏈信息互通問題，即在執(zhí)行層 EVM 中放置了一個共識層信標(biāo)鏈 Beacon 區(qū)塊根，即父區(qū)塊的摘要信息等，以實現(xiàn)在太坊主網(wǎng) EVM 層上傳遞以太坊的共識狀態(tài)，而無需依賴第三方傳遞信息和數(shù)據(jù)，消除了外部預(yù)言機提供這些數(shù)據(jù)的需要，從而減少了潛在的故障或操縱，從而改善了以太坊網(wǎng)絡(luò)的互操作性和穩(wěn)定性。

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EIP-4788 本質(zhì)上引入了協(xié)議級預(yù)言機，它將以太坊的共識狀態(tài)傳遞到以太坊主網(wǎng)，部署在以太坊主網(wǎng)上的智能合約和協(xié)議將不再需要可信的預(yù)言機解決方案來獲取有關(guān)以太坊共識狀態(tài)的信息。

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這一變化對于 Lido、Rocket Pool 等流動質(zhì)押協(xié)議和 Eigenlayer 重新抵押解決方案，及跨鏈橋特別有利，因為這些部署在以太坊主網(wǎng)上的智能合約，可直接訪問共識層驗證者余額和狀態(tài)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，減少重新質(zhì)押中的信任假設(shè)從而增強其安全性和運營效率。

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EIP-1153 提案專注于降低合約執(zhí)行期間數(shù)據(jù)存儲的成本和優(yōu)化區(qū)塊空間，使交易更具成本效益和效率。

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本次坎昆升級將專注于降低 Layer2 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)上鏈的成本、執(zhí)行層 EVM 性能的改進和以太坊質(zhì)押體驗的優(yōu)化等。

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關(guān)于坎昆升級的時間

按照前期以太坊 ACDE 會議提供的路線，坎昆升級測試將按 Goerli、Holesky、Sepolia 等測試網(wǎng)順序進行。

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根據(jù) 1 月 24 日，以太坊博客發(fā)布的坎昆升級進程顯示，坎昆升級已于 1 月 17 日在以太坊 Goerli 測試網(wǎng)絡(luò)上激活。并計劃在 1 月 30 日和 2 月 7 日分別激活 Sepolia 測試網(wǎng)和 Holesky 測試網(wǎng)升級。

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等 Dencun 升級在這三個測試網(wǎng)全部完成時，接下來就會在以太坊主網(wǎng)進行激活，預(yù)計激活時間為 2 月底。

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不過，在 1 月 18 日最新一期的 ACDE 以太坊核心開發(fā)者電話會議中，被問及開發(fā)人員對 Dencun Layer2 升級的信心如何？

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一位網(wǎng)名為「Protolambda」的 Optimism L2 網(wǎng)絡(luò)開發(fā)人員表示，Optimism 團隊的目標(biāo)是在幾周內(nèi)開始在 Goerli 上進行測試。雖然 Optimism 團隊似乎能夠支持 Dencun，但對 Blob 交易的基礎(chǔ)設(shè)施和工具的準(zhǔn)備情況感到擔(dān)憂，另外，在 Layer1 以太坊主網(wǎng)上也有很多基礎(chǔ)設(shè)施需要更新。

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坎昆升級會如何影響開發(fā)者、用戶？

本次坎昆升級，通過實施的 EIP-4844、EIP-1153 等提案優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)交易吞吐量、數(shù)據(jù)存儲和區(qū)塊空間來降低以太坊的交易費用并提高處理速度，為開發(fā)者和用戶提供無縫體驗，也將為以太坊鏈上生態(tài)應(yīng)用開啟新的里程碑。

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另外，引入的 Blob 概念的推動了以太坊 Danksharding 分片計劃的進程，據(jù)悉，通過 Proto-danksharding，預(yù)計將使以太坊的吞吐量增加 100 倍以上，Layer2 交易成本低于 0.001 美元。也將 Rollup 系 Layer2 網(wǎng)絡(luò) Gas 費降低至千分之一。

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那么，坎昆升級如何影響開發(fā)者、用戶和更廣泛的以太坊生態(tài)系統(tǒng)？

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對于用戶來說，坎昆升級通過引入 Blob 來存儲和檢索鏈下數(shù)據(jù)，從而降低了 Layer2 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)上鏈的成本，用戶可以享受到 Layer2 網(wǎng)絡(luò)的低 Gas 費交易及更多的鏈上用例，因為低 Gas 費、高吞吐量將催生更多樣化的用例，尤其是有高頻交易需求的用例，比如游戲、衍生品類產(chǎn)品等。

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另外按照社區(qū)目前的規(guī)劃，以太坊很快嘗試 Danksharding 的分片方案，如果這個方案順利，再配合 Layer2 等 Rollup 技術(shù)，以太坊的 TPS 將迎來巨大的提升，展開新的敘事。

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對于開發(fā)者來說，EIP-4844 將使開發(fā)者能夠更靈活、更創(chuàng)新、更多樣地開發(fā)以太坊應(yīng)用。

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開發(fā)者將能夠利用 proto-danksharding 來存儲和檢索鏈上數(shù)據(jù)，以支持更多的 Layer2 解決方案和應(yīng)用場景。開發(fā)者還將能夠為未來的完整 danksharding 做好準(zhǔn)備，從而利用更多的碎片資源和功能。

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EIP-6780 和 EIP-5656 等提案的改進，將會為開發(fā)者提供一個更高效的、成本更低的智能合約的部署以及開發(fā)平臺，讓其有更多時間專注于產(chǎn)品上而不是基礎(chǔ)設(shè)施的性能改進上。

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對 Rollup 系網(wǎng)絡(luò)性能的優(yōu)化，讓開發(fā)人員處理高頻、復(fù)雜交易的場景成為現(xiàn)實，這將使開發(fā)者在智能合約或 DeFi 應(yīng)用中集成更復(fù)雜的功能。

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對于以太坊生態(tài)，首先，坎昆升級優(yōu)化了以太坊 Layer2 網(wǎng)絡(luò)性能，將推動其鏈上應(yīng)用的繁榮、帶動生態(tài)的爆發(fā)。另外，在數(shù)據(jù)儲存和數(shù)據(jù)可用性方面的優(yōu)化將推動 DA 和去中心化存儲等應(yīng)用的發(fā)展，質(zhì)押體驗的改進有利于 LSD 及 LSDfi 應(yīng)用的發(fā)展等。