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撰文：Yihan Xu@Foresight Ventures

在这篇论说中你不错了解到：

EIP-4844；Proto-danksharding；Danksharding；KZG Commitment；KZG Ceremony；Dynamic state sharding；

最近社区参与度超标的 KZG Ceremony 皆刷到了吧，这个典礼到底在干什么？

节略笼统，KZG Ceremony 是已毕 EIP-4844 弗成绕过的一个运更动口头，而 EIP-4844 是已毕以太坊 sharding 过程中的先行版块。

一、Sharding: 以太坊扩容的长久之计

Sharding 从数据可用性角度扩容，而 rollup 主要从扩充层面扩容，沿途缓解主网拥挤问题；我觉得 sharding 可能是遏制区块链弗成能三角的一次尝试。底下这张以太坊区块大小的走势图不错从另一个角度评释数据层面扩容的必要性。从创世区块起初，以太坊从底层架构到表层期骗皆在不断地快速迭代，但平均区块大小仍为 90Kb 操纵，最高点也莫得质的遏制。自然 Rollup 从计较层切入，处理以太坊拥挤问题，但性能仍然受制于 layer 1 的数据存储才略。由于已毕过程的复杂度和安全性探讨，以太坊设立团队将 sharding 分红了多个阶段，其中就包括最近提到的 proto-danksharding 和 danksharding。扫数这个词过程将会是一个历时数年的更新；在目下的以太坊的数据存储模式下，唯独少数特定高竖立的机器不错加入彀罗成为节点，而 full sharding 之后 ethereum 不再需要每个节点皆保存全部数据，在裁汰主网数据存储资本的同期加强了安全性（成为节点的门槛裁汰，去中心化程度进一步擢升，同期裁汰被挫折的风险）。

二、EIP-4844: 短期高陈诉，Sharding 的精简先行版

EIP-4844 = Proto-Danksharding；Proto 来自以太坊扣问者的称号

由于已毕 danksharding（下一节会分析）的复杂度很高，设立周期至少所以年为单元的。因此 proto-danksharding 是已毕 danksharding 前对以太坊的扩容有狡计，主要已毕了 danksharding 中的来回口头、precompile 等假想。

1. Proto-danksharding 概述

Proto-Danksharding 主要引入了一种新的 transaction type，也即是 blob-carrying transaction。至此，Rollup 的数据通过 blob 的花样以更低的资本向 layer 1 传输，并作非长久存储。同期，blob 弘大于当今的 calldata，不错更好地赞助 rollup 上的高 TPS。

对于 blob：

每个 transaction 最多挂 2 个 blob；每个 block 期许情状包含 8 个 blob，约为 1MB，最多包含 16 个 blob，约为 2MB；Blob 不需要像 calldata 一样作为 history log 被长久存储；比拟 danksharding，节点照旧需要对完满的 DA 进行考证。2. Blob-carrying transaction 解读给 transaction 挂上 blob（数据单元）

作用

参考 Vitalik 在提案中给出的图，Data blob 和现时的 calldata 相似，rollup 不错将来回、解说等数据通过 blob 上传到 layer 1 来保证 data availability。

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资本

Data blob 的假想初志是赞助 rollup高通量的来回，比拟同等大小的 calldata（使用链上存储），blob 的资本将会裁汰许多（不需要长久存储）。因此，rollup 在看护数据可用性上破耗的 gas 比拟之前会显赫裁汰。

容量

每个 blob 的大小约为 125kB（fact: 现时平均 block size 唯独～90kB）。

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3. Blob-carrying transaction 的价值和挑战

价值

法新社在一份声明中称，“对Twitter明确拒绝参与有关媒体邻接权实施问题的讨论表示担忧”。而马斯克在社交媒体中批评了法新社的举动。

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不错把 blob 手脚一种缓存，rollup 提交的来回数据从此以缓存的花样存在。裁汰对存储硬件的条款，为以太坊提供罕见的数据扩容并裁汰 gas 资本。

挑战：对以太坊节点硬件性能的条款

Ethereum 现时平均区块大小唯独～90kB，然则一个 blob 就有～125kB

凭证 EIP-4844 的假想，每个 slot 平方情况下约为 1 MB，因此每年加多的数据量为：

1 MB/block * 5 block/min * 43200 min/month * 12 month/year = 2.47 TB per year

每年加多的数据大小远逾越了以太坊数据总量，这么的存储有狡计清亮是不高效的。

处理有狡计从短期扩容遵循看，由于每个节点仍然需要储存全量历史数据，在已毕 EIP-4844 的同期，对一段时间窗之外的 blob（具体的 limit time 还莫得最终笃定，可能是 1 个月或是 1 年）进行自动删除；从 sharding 的始终利益看，已毕 EIP-4444，即节点不需要存储全量历史数据，而是只需要参照 history expiry，存储特定时间之后的数据；

这两种处理有狡计从不同程度上缓解了 blob-carrying transaction 在存储空间上的 tradeoff。

4. KZG CommitmentKZG Commitment 是 EIP-4844 中遴荐的多项式本旨有狡计

融会 KZG commitment

KZG 是作家 Aniket Kate, Gregory M. Zaverucha 和 Ian Goldberg 姓氏的缩写，他们在 2010 年发表了多项式本旨有狡计论文「Constant-Size Commitments to Polynomials and Their Applications」，况且这个有狡计在 plonk-style 的 zk-snark 公约中有很凡俗的期骗。

参考 Dankrad Feist 演讲中的表示图，KZG root 访佛 Merkle root，区别在于 KZG root 本旨一个多项式，即扫数 position 皆在这个多项式上。基于 proto-danksharding 的场景，KZG root 本旨了一堆数据，其中的任何一个数据皆不错被考证属于这个举座。

这亦然为什么 KZG commitment 在兼容性上对后头已毕 DAS 更友好。

KZG commitment 的进程如下：

Prover：提供解说，计较 data 的 commitment，prover 无法改变给定的多项式，况且用于解说的 commitment 只对现时这一个多项式灵验；Verifier：接纳 prover 发送的 commitment value 并进行考证，确保 prover 提供了灵验的解说。

KZG Commitment 的上风

我觉得主要出于对资本和安全性的念念考，不错归纳但不局限于以下几点：

资本

KZG commitment 具备快速考证、复杂度相对更低、未必的特色；不需要提交罕见的 proof，因此资本更低、更省 bandwidth；数据触达所需的 Point evaluation precompile 不错取得更低的资本。

安全

假定出现了 failure，也只会影响 commitment 对应的 blob 中的数据，而不会其他深切的影响。

更兼容

纵不雅 sharding 的举座有狡计，KZG commitment 对 DAS 有狡计兼容，幸免了重叠设立的资本。5. KZG Ceremony(trusted setup)

KZG Ceremony 是为 KZG Commitment 提供 trust setup，目下诱惑了逾越 20,000 participants 的参与和孝顺，依然成为历史上最大限度的 trust setup。

最近社区参与关心上升的 KZG Ceremony 即是为 EIP-4844 遴荐的 KZG commitment 提供 trust setup。

KZG Ceremony 的进程

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参考 Vitalik 的进程图，任何东说念主皆不错作为 participants 孝顺 secret 并与之前的末端进行羼杂产生一个新的 result，依此类推，通过套娃的花样取得最终的 SRS，并协助完成 KZG commitment 的 trust setup

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trust setup

EIP-4844 中遴荐了一种常见的 multi-participant trust setup，即 powers-of-tau；盲从 1-of-N 真确模子，不论几许东说念主参与 generating setup 的过程，只须有一个东说念主不线路我方的生成方式，真确运更动即是灵验的；

必要性

KZG commitment 的 trust setup 不错节略交融为：生成一个在每次扩充 cryptographic protocol 时需要依赖的一个参数，访佛于 zk-snark 需要真确运更动；Prover 在提供解说时，KZG commitment C = f(s)g1。其中 f 是评估函数，s 即是 KZG trusted setup 最终取得的 final secret；不错看出 final secret 是生成多项式本旨的中枢参数，而作为获取这个中枢参数的真确进程，此次 KZG Ceremony 对于扫数这个词 sharding 的已毕极度贫困。6. EIP-4844 带来的变化

Rollup

参考 ethresear 上给出的表示图，rollup 需要将 state delta、KZG commitment 的 versioned hash 包含在 calldata 中进行提交（zk-rollup 还需要提交 zk proof）

不错发现不同的是，calldata 只包含一些数据量小的，比如 state delta、KZG commitment，而将包含大皆来回数据的 transaction batch 放到了 blob 里。

灵验裁汰资本，放 calldata 里很贵；裁汰对区块空间的占用

安全性

Data availability: Blob 存储在信标链上，等同于 layer 1 的安全性；历史数据：节点不会只会将 blob 存储一段时间，需要 layer 2 rollup 作念长久数据存储，因此安全性依赖于 rollup。

资本

Proto-Danksharding 引入了新的来回类型，低资本数据口头 blob 的加入无疑会让 rollup 的资本进一步裁汰，取决于本体链上期骗和已毕发扬，优化后 rollup 的资本可能裁汰 x10 以致 x50；

同期 EIP-4844 引入了 blob fee；

Gas 和 blob 将会分别有可编削的 gas price 和 limit；Blob 的收费单元照旧 gas，gas amount 随 traffic 变动，以此看护每个 block 平均挂 8 个 blob 的狡计（截至罕见加多的数据量）

Precompile 的已毕

Blob 中的数据自己无法被直讲和达，EVM 只可获取 data blob 的 commitment。因此需要 rollup 提供 precompile 来考证 commitment 的灵验性。

底下分析两种 EIP-4844 中提到的 precompile 算法

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Point evaluation precompile（对数学道理感兴味参考 vitalik 的融会）

解说多个 commitments 指向统一数据；主要针对 zk-rollup，rollup 需要提供 2 种 commitments: 1. KZG commitment; 2. zk-rollup 自己的 commitment；对于 optimistic rollup，大多数依然遴荐了 multi-round fraud proof 的机制，final round fraud proof 所需的数据量较小。因此，遴荐 point evaluation precompile 能达到更低的资本

Blob verification precompile

解说 versioned hash 和 blob 是灵验对应的；optimistic rollup 在提交诈骗解说时需要 access 全量数据，因此先考证 versioned hash 和 blob 正当，再进行 fraud proof verification

三、Danksharding: 迈向 full sharding 的贫困一步

Danksharding 的定名来自以太坊扣问员 Dankrad Feist

1. 扩容：进一步扩充 Rollup 的缓存空间

在 proto-danksharding 已毕后，由于新的来回口头引入了 blob，每个区块不错平均罕见取得 1MB 的缓存空间。Danksharking 已毕后，每个区块罕见 16MB，最大允许 32MB。

2. Data availability：存储和考证计策更高效

比拟 proto-danksharding 条款全节点下载全量数据，Danksharking 已毕后以太坊节点只需要对 blob 抽样。Sampling 后的数据会漫衍在全网节点中，并不错构成完成的 data blob。

DAS：高效抽样查验

通过纠缠码（erasure coding）匡助全网节点鄙人载部分数据的情况下更容易发现原始数据的丢失的概率，从而擢升安全性3. 安全性：基本不变

由于每个节点不再保存全量历史数据，从数据可用性、备份和抽样查验的角度登程，安全性由至少一个节点保存全量数据变为多个节点存储部分数据，并最终复原完满数据。

自然乍一看对单点的依赖安全性远高于对多点的依赖，但所以太坊网罗中的节点数目够多，透彻不错保证数据备份的需求，因此安全性并不会有很大变化。

4. 新的挑战：对 block builder 的条款擢升

自然考证者不需要下载并保留全量历史数据，对 bandwidth 和存储硬件的条款得到了缓解，然则区块创建者仍然需要上传包含全量 transaction data 的 blob 数据。

这里节略先容一下 PBS(proposer/builder separation)，参考 Dankrad 给出 PBS 在 danksharding 有狡计中的期骗图：

将留意出块留意东说念主的脚色拆分为 proposer 和 builder。领先是为了作念 anti-MEV 假想的提案，在 danksharding 的假想中为了裁汰区块创建时对bandwidth 的条款。

四、其他 sharding 有狡计：Shardeum 的动态分片

Shardeum 是 EVM 兼容的 layer 1 公链, 与以太坊的 static sharding 有狡计不同，shardeum 通过dynamic state sharding的有狡计擢升底层可膨胀性和安全性，同期，自然地保证较高的去中心化程度；

1. Dynamic state sharding

上风

Dynamic state sharding 带来最直不雅的上风在于 linear scaling，接入彀罗的节点不错极度高效的被 sharding 算法动态分组，并快速反映，擢升区块链网罗的 TPS。在 dynamic state sharding 的假想中，每个节点会苦衷不同 range 的 address，况且苦衷领域又会有冗余假想以保证高效的 sharding 和安全性。

场景内已毕

抛开生态的复杂度，单从两种技艺已毕的角度看，dynamic state sharding 的难度大于 static sharding。不错看出 Shardeum 的技艺团队在 sharding 的技艺层面有很深的积聚，团队之前在 Shardus technology 上的研发也对这条公链的底层技艺作念出了很大孝顺，以致在名目早期阶段很好的展示了 dynamic state sharding 所带来的 linear scaling。

2. Shardeum 综合归纳

居品

将节点分袂到不同的 group，参考 divide and conquer 的念念路，把计较和存储的 workload 进行分流，从而允许更高程度的并行处理。因此，不错容纳更多节点加入，进一步擢升公链的 throughput 和去中心化程度。

团队

市集讲授丰富，叙事才略超强，对动态分片扣问很深。

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技艺

针对我方的场景假想了合适的 sharding 有狡计 (dynamic state sharding) 和共鸣的假想 (Proof of Stake+ Proof of Quorum)，以擢升可膨胀性为第一狡计，保证更高程度的去中心化和安全性。

进程

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五、对 sharding 的念念考和瞻望

Sharding 所以太坊扩容的长久之计，亦然一个价值巨大、道理深切的始终有狡计。已毕 sharding 的过程中，现存扫数有狡计皆可能被不断迭代，包括当今提到的 proto-danksharding、danksharding 等，值得握续关注；对 sharding 大场地的交融很贫困，然则每一个已毕 full sharding 过程中的提案所给与的技艺有狡计（PBS、DAS、multidimensional fee market）相通值得关注，况且我肯定也会流露许多有关的优秀团队和名目；Sharding 是对一种扩容技艺的统称，但具体落地的有狡计并不是唯惟一种。需要刚烈到不同的公链会有适合我方场景的 sharding 有狡计。比如 danksharding 中的一些假想也只适合以太坊网罗，安全性的 tradeoff 需要大皆的节点来对消；Sharding 和其他扩容有狡计的合理纠合对于可膨胀性的擢升 1+1>2。目下的 Danksharding 并不是自成一片的扩容有狡计，而是和以太坊生态的其他已毕相得益彰的。比如 Danksharding 和 rollup 沿途，为以太坊扩容达成更好的遵循。

Reference

https://notes.ethereum.org/@dankrad/kzg_commitments_in_proofs

https://notes.ethereum.org/@dankrad/new_sharding

https://vitalik.ca/general/2022/03/14/trustedsetup.html

网站

https://notes.ethereum.org/@vbuterin/proto_danksharding_faq#Why-use-the-hash-of-the-KZG-instead-of-the-KZG-directly

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https://ethresear.ch/t/easy-proof-of-equivalence-between-multiple-polynomial-commitment-schemes-to-the-same-data/8188

https://dankradfeist.de/ethereum/2020/06/16/kate-polynomial-commitments.html

https://notes.ethereum.org/@dankrad/new_sharding

https://eips.ethereum.org/EIPS/eip-4844

https://www.eip4844.com/

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https://docs.google.com/presentation/d/1-pe9TMF1ld185GL-5HSWMAsaZLbEqgfU1sYsHGdD0Vw/edit#slide=id.g1150d91b32e_0_474

https://ethresear.ch/t/a-design-of-decentralized-zk-rollups-based-on-eip-4844/12434排列三电子游戏

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