ETH:全方位解析以太坊2.0分片與其他分片公鏈的差異

ETH2.0的Merge階段近在咫尺，官方預計約在9月15日左右實現POW到POS的轉換。此次POS轉換與以往公鏈分叉所用的方式不同，并沒有采用在特定區塊高度分叉的方式，而是規定了TTD并設置“難度炸彈”。TTD全稱為TotalTerminalDifficulty，即以往所有區塊難度的總和。當全網積累的挖礦難度值達到TTD時，ETH主網會啟動“難度炸彈”。“難度炸彈”是進行以太坊難度調整的后門函數。以太坊的POW出塊時間并沒有固定，而是根據全網算力大小對挖礦難度進行動態調整，通過這種方式把區塊時間固定在一個大致的范圍。難度炸彈的部署則是通過后門函數將挖礦難度調整到一個極大的值，使得沒有礦工可以在該挖礦難度下生產區塊，從而推動著礦工放棄POW。POW-POS的轉換并沒有設置一個固定的區塊高度，而是規定TTD作為Merge發生的時刻，部分原因其實在于防止有人刻意破壞Merge的進程。

1.1分叉聲浪以及可能的延期利空

社區關于ETH分叉之爭主要集中在POW與POS誰更加符合區塊鏈自身的定義以及特性，即POS是否違背了區塊鏈去中心化的精神以及是否具有抗審查性。但無論爭論的結果如何，目前已經有多方勢力包括礦工群體、交易所群體以及ETH大戶在為各自的利益用腳投票。

可能的延期利空則是因為8月的Goerli測試網合并時出現了一些問題，這些問題并沒有影響測試網的合并。但對于Merge這種會影響以太坊未來發展的重要事件，小問題可能會使主網合并推遲數月。此外，合并的推遲也相當于為POW分叉創造了時間，增加了整個體系的混亂度。

若最后真的實現了POS/POW分叉，可能存在的情況包括：

-ETHPOW鏈分叉鏈缺少預言機，DeFi失效；

-分叉鏈中由中心化機構發行的資產，如WBTC資產等沒有了實際價值支撐；

-ETHPOW鏈缺少RPC接口，用戶無法與ETHPOW進行鏈上交互；

-AMMDEX的定價不依賴于預言機，因此UniswapPOW可以獨立運行，但是由于大多數DeFi幣沒有價值，因此搶先將所有AltcoinPOW換成ETHPOW將能獲得最大收益；

-由于缺少連接ETHPOW的RPC接口，釣魚攻擊的頻率會增加。黑客可能利用用戶在RPC上授權，ID為1的TX，在POS鏈上展開重放攻擊，騙取用戶ETH2.0主網的資產；

-交易所是最大的受益者，ETHPOW的變現必須通過交易所實現，這意味著交易所只要支持ETHPOW的買賣就可以獲取交易手續費；

-ETHPOW生態的虛無也給了各個項目方可乘之機，例如在ETHPOW鏈上發行以ETHPOW為抵押品的穩定幣；

-ETH主網上關于ETH的借貸利率暴增；

普通交易者在整個過程中可做的事情其實并不多，最重要的還是注意不要被釣魚攻擊和重放攻擊。

1.2ETH2.0的實現路線圖

ETH2.0自提出到開始實行經歷了一次大改，最初ETH2.0的設計是實現狀態分片。狀態分片可以簡單理解為將以太坊主網拆成多條子鏈，并將其命名為Shard1、Shard2……，每條Shard都有以太坊主網的全部功能，擁有獨立的狀態并且獨立處理各自的交易，最后利用信標鏈將所有的子鏈統籌起來，也就實現了狀態分片。但在2020年隨著Rollup潛力的凸顯，以太坊便改變了其實現狀態分片的路線圖，而將數據分片作為ETH2.0的最終目標。數據分片類似于模塊化區塊鏈，即將以太坊分成多個數據分片，每個數據分片連接一個或多個Rollup，Rollup作為執行層而以太坊則成為數據層與共識層的底層。

PlatON與ChainX、PolkaWorld達成全方位戰略合作:金色財經報道，全球隱私計算網絡與分布式經濟體基礎設施PlatON宣布與ChainX、PolkaWorld達成全方位戰略合作。

ChainX是基于Substrate框架開發且最早上線的項目，致力于比特幣Layer2拓展、數字資產網關及波卡2級中繼鏈的研究與應用，主網已經上線并平穩運行1年半。PolkaWorld是中國最大的polkadot社區之一，擁有完善的社區資源和較大的行業影響力。

此次PlatON與ChainX、PolkaWorld將從應用生態、節點建設、社區運營、技術合作等維度進行全方位的合作，ChainX也將作為PlatON與Polkadot生態之間的一座橋梁，助力兩大生態實現互融互通。

同時，PlatON還將與ChainX共同探討共同創辦孵化器，專注PlatON生態項目孵化，從資金、技術、社區全方位支持生態項目的建設，ChainX、PolkaWorld也針對目前社區熱議的PlatON應用生態圖譜給予專業的建議，通過應用生態圖譜，明確PlatON未來的戰略方向與實現路徑，通過孵化器，發掘為生態添磚加瓦的團隊/開發者，形成良性循環，共建繁榮穩定的PlatON生態藍圖。[2021/3/12 18:39:13]

因此目前Sharding2.0的整個路線圖大致分為三部分：Merge、Proto-Danksharding和Danksharding。

Merge預計發生于9月15日，而Proto-Danksharding預計在兩年內完成，Danksharding的實現更是在未來的3-4年。實現Danksharding后以太坊的TPS有望達到互聯網級別，從而奠定了區塊鏈應用的未來。

Harmony/Near分片

2.1Harmony

Harmony的分片模式與ETH的Sharding1.0版本極為類似，若ETH2.0沒有改變路線圖，則未來以太坊主網關于Sharding的形態機制將與Harmony大體一致。Harmony利用信標鏈統籌分片鏈的狀態，不同的分片可以理解為同質化子鏈，子鏈內部的交易由管理子鏈的驗證者進行驗證。每個分片在出塊后都需要將分片區塊的區塊頭存儲在信標鏈對應位置的區塊中，這樣使得信標鏈區塊可以存儲所有分片的狀態信息。除了統籌分片鏈的狀態外，信標鏈還需要執行的功能包括提供隨機數用于隨機輪換各個分片的驗證者和區塊提議者、記錄每個分片的BLS聚合簽名以及驗證者的狀態。

信標鏈確立區塊提議者以及與各個區塊對應的委員會的方式是通過隨機數實現的。區塊提議者將負責提議區塊，負責該分片的委員會在分片內部達成FBFT共識，并在確認后將達成的共識上傳信標鏈。

具體步驟如下圖所示：

區塊提議者在其所屬的Slot中提議一個區塊，并將該區塊頭信息向其他驗證者傳播；

-驗證者在收到消息后確認該區塊頭，并附上自己的簽名，表示接受該區塊提議者提議區塊；

-這些簽名匯集到區塊提議者那里，計算合成為一個BLS聚合簽名；

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-區塊提議者將BLS簽名發送給驗證者，當BLS簽名中包含超過2/3的驗證者權重時，驗證者將對區塊內的交易進行驗證，驗證結束后附上自己的簽名，表示交易驗證完成，并將簽名發送給區塊提議者；

-區塊提議者收集BLS簽名，在BLS簽名超過2/3的權重時確認該區塊，并將該區塊以及所有的BLS簽名廣播給所有的驗證者，分片鏈上的Slot成功出塊；

-分片鏈上的Slot出塊時，該區塊頭信息以及生成該區塊時各個驗證者的BLS聚合簽名將會被記錄在信標鏈對應的Slot中。同時其他分片也會收到該分片的區塊頭信息并記錄在區塊內，方便跨片交易的驗證；

在所有的分片都出塊后，對應位置的信標區塊將收集所有的區塊頭信息、BLS聚合簽名以及所有驗證者的狀態并將這些信息打包成信標鏈區塊。但這個過程中其實存在著分片鏈出塊與信標鏈出塊的協同性問題。由于分片鏈過多，短時間里信標鏈可能沒有辦法收集全所有的分片鏈頭信息，從而出現漏塊的情況。為解決這個方面的問題，Harmony從兩個方面給出了解決方法：一是用FBFT共識取代PBFT快速達成分片區塊內的共識；二是利用高性能節點快速協同信標鏈區塊和分片鏈區塊的信息。Harmony的問題其實是所有分片鏈都會遇到的問題，針對這個問題Near和ETH2.0分別給出了自己的答案。

盡管Harmony與ETH2.0的Sharding1.0版本在結構上有些相似，但其仍然具有不同于ETH2.0的特點，具體包括：

-驗證者質押的幣會隨機分配到不同的分片，這意味著發動攻擊的人沒有辦法把幣集中在某一個分片上；

-驗證者質押獲得的獎勵并不與質押的幣的數量線性相關，而是具有凹性，即邊際質押收益遞減；

-新入駐的節點可以通過Hashlink連接每個Epoch的Checkpoint以實現快速狀態同步；

-跨分片交易時可以繞過信標鏈直接進行分片鏈之間的交易；

2.2Near

Near一直以來以分片作為該公鏈的特色，但直到目前為止Near還沒有實現像Harmony那樣的狀態分片。Near在架構上也與Harmony這些以信標鏈為協調樞紐的分片結構不同。Near的分片集中在一個區塊內，即將一整個區塊做分割，分成不同的Chunk。而Chunk其實也就可以被認為是一個分片。

動態 | 中國聯通結合區塊鏈等技術實現全方位智慧工地管理:在復工復產大潮中，中國聯通正發揮獨特的創新技術優勢，利用5G、大數據、云網融合、云計算等新技術，結合數據一點集中優勢，推動重大項目復工復產。其中，中國聯通與中國建筑集團打造的位于亦莊經濟技術開發區的“5G智慧工地”項目。“5G智慧工地”項目實現了多項突破：運用“一通多能四驅動”架構，采用定制化5G網絡，圍繞人、機、料、法、環、測等施工管理，實行5G實名制雙防監管系統、5G雙360度空間立體實時監控系統、5G智慧信息島、多維安全監控系、5G作業面監管系統統、5G+智慧圖紙技術等大量功能，同時結合了人工智能、區塊鏈、云計算加邊緣計算、大數據等技術，開啟多項創新應用，實現全方位智慧工地管理。（新華網）[2020/2/19]

Near的逐步分片過程呈以下幾個階段：

-2021年第四季度實現SimpleNightshade，將Near的區塊空間分成四個Chunk;

-2022年第一、二季度在Near生態引入Chunk-Only-Producer；

-2022年第三季度通過Nightshade真正實現分片；

-2022年第四季度實現動態分片，即根據容量需求動態調整Chunks的大小；

上述概念可能會讓人有一些疑惑，其實直到2022年第三季度Near的Nightshade開始實行前，Near都沒有做到狀態分片，狀態分片的實行是逐漸推行的。SimpleNightshade階段只是把區塊空間分片，但是交易的確定與驗證與其他Layer1POS公鏈沒有太大差別，驗證者同時處理所有的交易。接著在2022年第二季度，Near引入了新的角色-“Chunk-Only-Producer”，其本質上也是驗證者，只不過作用范圍局限在單個分片內，用于專門驗證每個Chunk內的交易。該階段里Near生態里總共有兩大類驗證者，第一類是可以出塊的高性能驗證者，負責整合所有的Chunk塊并匯總成整區塊以及跟蹤所有分片狀態并進行交易驗證；第二類就是局限在分片內的Chunk-Only-Producer，負責分片內Chunk的出塊以及Chunk內交易的驗證。第二類驗證者對于節點性能的要求并不高，因此Near公鏈在Chunk-Only-Producer層面可以做到一定程度的去中心化，但仍然需要高性能的第二類驗證者負責大區塊的生成。第三階段Near將實行Nightshade，此時Near才真正實現了狀態分片。

狀態分片的實現意味著每個分片可以被看作是一條“鏈”，該分片上的交易由負責該分片的Chunk-Only-Producer進行驗證。為更近一步降低驗證者節點的性能要求，Near使用糾刪碼技術對Chunk的數據進行處理，而沒有選擇對Chunk內的所有數據進行廣播。直接廣播Chunk的所有數據可能會使性能較低的出塊節點出現丟包的現象，而通過糾刪碼技術，驗證節點只需接受Chunk的碎片信息即可，從而降低了節點的性能負擔。糾刪碼是一種對于數據的冗余處理辦法，將一整塊數據處理成n份，當需要進行數據還原時只需要其中任意的f份即可。在某個Chunk數據的廣播過程中，Chunk數據被冗余處理，每個驗證節點隨機獲取一份糾刪碼。當大多數的驗證節點收到來自所有分片內Chunk數據的糾刪碼時，這些節點會發動共識投票，匯總各個節點手中的Chunk糾刪碼數據段，恢復原來的Chunk，并按照分片順序對所有的Chunk進行排列，確立Near的主區塊并附上聚合簽名。

聲音 | 火幣大學于佳寧：產業區塊鏈將在2020年全面落地，引發社會經濟全方位變革:12月28日，在區塊鏈技術應用與發展主題座談會上，火幣大學校長于佳寧表示，技術的價值要通過切實幫助產業轉型升級、提質增效體現出來，給產業帶來的價值增量才是技術的價值。產業區塊鏈將在2020年全面落地，引發社會經濟全方位變革。他表示，未來區塊鏈將成為交易中的一部分，成為一種新的信任要素，這將對價值鏈上的傳統行業帶來重大改變。于佳寧認為，區塊鏈不僅僅是一項技術，“區塊鏈+”也不僅僅是“技術+”，它更是商業模式、組織形態，甚至思維方式的全方位變革。區塊鏈思維是一種互聯網思維、金融思維和產業思維的融合。隨著5G的到來，區塊鏈與其他技術結合給產業帶來的生產率提升不是10倍，而是100倍。[2019/12/29]

Near為解決驗證者網絡中心化問題使用的糾刪碼技術目前已經被多種協議或者公鏈所使用，ETH2.0的Danksharding也同樣使用糾刪碼技術以達到去中心化驗證以及可拓展的效果。

ETH2.0基本機制

3.1客戶端的變化

Merge代表著信標鏈與目前以太坊主網的合并，以太坊網絡將“無感”轉換為POS共識機制。“無感”主要針對的是用戶，但對于礦工以及驗證者節點而言，他們仍需要為POS轉換做一些客戶端層面的改變。

類似于模塊化區塊鏈將執行與共識分離一樣，Merge之后以太坊客戶端也會做到執行與共識的分離。POW階段的以太坊客戶端被稱為ETH1.0，其包含挖礦、POW共識、交易驗證、內存交易池等多個功能。但當共識機制轉向POS后，ETH1.0Client中關于挖礦以及POW共識的部分將全部被廢除，剩下的部分作為執行客戶端繼續運行在以太坊網絡中。共識層則是由共識客戶端負責，也稱為ETH2.0Client，運行在信標鏈節點上，主要負責達成POS共識。共識客戶端與執行客戶端合并起來共同組成了Merge后的以太坊客戶端，兩者之間的連接是通過API實現的，并通過JWT私鑰進行驗證。

共識客戶端與執行客戶端可以做到分離，驗證者可以只運行執行客戶端并把共識客戶端托管在信標節點上，也可以選擇在同一臺機器上同時運行執行客戶端和共識客戶端。

如下表所示，運行客戶端并不要很高的性能，消費級別電腦即可。

3.2出塊模式的改變

POW出塊是通過求解哈希難題實現的，在全網算力動態變化的情況下，每個區塊出塊時間也會動態變化。但由于POS是指定出塊者，每個區塊的時間間隔是固定的。Merge之后以太坊會以6.4分鐘為一個Epoch，共32個Slot，因此每個Slot為12s，理想情況下每個Slot都應該有一個區塊。

信標節點通過RANDAO和VDF確立每個Slot的驗證者委員會以及區塊提議者，一個Epoch需要挑選32個提議者和32個驗證者委員會。每個Slot都應該有一個區塊，如果沒有則說明區塊提議者沒有盡到自己的義務，將會被罰沒部分ETH。根據泊松分布，在考慮可能存在區塊丟塊的情況，區塊的生成時間平均下來約為13s。

動態 | 四方精創報告：具備從區塊鏈底層平臺到應用解決方案的全方位研發交付能力:四方精創（300468）發布2019年半年度報告。報告中表示，該公司積極投入分布式、區塊鏈、跨境支付、云計算等新技術研發，公司目前已具備從區塊鏈底層平臺到應用解決方案的全方位研發與交付能力，具備區塊鏈+通證經濟融合創新應用的能力，并在數字貨幣、應用型通證等加密數字資產領域積累了豐富的研發與運營經驗。報告還表示，該公司結合自身經營情況，一直致力于通過創新驅動戰略，加大力度研發分布式架構、區塊鏈及支付類等新技術，通過與全球不同的區塊鏈聯盟、商業機構與高校的合作，不斷在區塊鏈領域實現創新與突破。[2019/8/30]

對于如何理解RANDAO和VDF，以下舉個簡單的例子，

RANDAO是一種生成隨機數的方式，假設班級里有10個同學，老師想隨機挑選一名學生給其發放獎勵。老師給出的挑選方法是所有的同學同時給出一個隨機數，老師將得到的10個隨機數加和，最后得到的數字對10求余，剩下的數字就是應該挑選的同學。但是從上述RANDAO的運行過程中其實可以發現一個問題。如果某個同學作弊，后于9個同學給出隨機數，那么其就可以根據9個同學給出的隨機數信息，挑選一個最有利于自己的數字，使最后的結果指向自己。因此RANDAO的有效運行是需要引入防作弊機制的，即需要用一定的方式保證所有人同時給出答案。VDF也就派上了用場。VDF全稱為可驗證延遲函數，該函數的重要特征在于得到結果的計算過程無法并行計算，即無法加速。但得到結果后，驗證該結果的計算量卻又非常小。VDF是通過哈希函數實現的，哈希函數計算慢驗證快的特性也跟VDF的性質一致。

VDF的具體實現過程比較復雜但有一種簡單的理解方式：F(x)=(((x)^2)^2)^2………^2

上述函數的()并非簡單算術中表示的()，而是某個復雜函數。計算F(x)的值只能串行運算多次。在單次計算時間確定的情況下，計算該函數所需要的時間是固定的，這也就因此解決了RANDAO可能存在的作弊問題。

研究特定的VDF算法，維持VDF計算時間的穩定性對于ETH2.0網絡的穩定非常重要。EthereumFoundation曾與Filecoin合作研發ASIC化的VDF算法。穩定后的ASIC算法可以將VDF計算時間限制在102分鐘。

3.3GasperFFG與LMDGHOST

GasperFFG在ETH2.0中主要實現區塊的最終確定性，而LMDGHOST則是通過分叉選擇規則，選擇某個區塊接入當前的鏈。這兩個機制都是以投票的形式達成共識。每個驗證者在驗證區塊時需要向信標鏈提供三個信息：確認區塊內交易的簽名、GasperFFG投票以及LMDGHOST投票。上傳確認各個驗證者簽名的原因在于，當驗證者提供錯誤證明后，上傳信標鏈的簽名將成為罰沒該驗證者ETH的證據。

GasperFFG投票是每個Epoch內所有的驗證者必須參與的投票，一個Epoch只投一次，作用是確立該Epoch以及上一個Epoch的Checkpoint。Checkpoint指每個Epoch內的第一個區塊。由于可能存在區塊信息傳輸不及時的情況，對于不同的驗證者而言其觀察到的每個Epoch內的第一個區塊可能并不一樣。因此GasperFFG投票的本質就是統一這種可能存在的信息差，把每個Epoch的Checkpoint定下來。

在當前的Epoch結束時，若有超過2/3權重的驗證者為該Epoch的某個區塊背書，認為其為該Epoch的Checkpoint并投票給上個Epoch的Checkpoint時，上個Epoch的區塊被認為達到最終確定，而該Epoch的區塊則被定義為Justification的狀態，可譯為待最終確定。因此在以太坊實現Merge之后其區塊最終確定的時間反而變長了，至少為6.4分鐘，最多為12.8分鐘。在Merge之前，以太坊區塊的最終確定性是通過最長鏈原則實現的，6個區塊即可確定最長鏈，因此最終確定時間只需要約1分鐘。但實際上POW的最終確定和POS的最終確定性是有一定差異的。雖然POS達到最終確定性的時間較長，其一旦達成便不可回滾。而對于POW而言，其達成最終確定的區塊永遠都有回滾的風險。

LMDGHOST又稱分叉選擇規則，每個Slot內的驗證者都需要根據權重選擇當前Slot連接主鏈的區塊，LMDGHOST投票也是為了解決區塊確認過程中存在的信息差的問題。舉個簡單的例子，Slot1位置生成了區塊A，Slot2位置生成了區塊B，但由于信息傳遞不及時，小部分Slot2的驗證者并沒有收到區塊B生成的任何信息，因此錯把區塊A當作Slot2對應位置的區塊，此時由于區塊B獲取了最多的票數，其將在Slot2的位置與主鏈連接。

3.4ETH通脹率、GAS、TPS的變化

以太坊主網轉向POS后每年ETH的產量將大幅度降低，而且由于EIP-1559在不斷銷毀ETH，ETH有望由通脹轉為通縮。但在Merge后以太坊主網的GAS和TPS并沒有很顯著的變化。由于出塊時間固定為12s，相比于POW階段12-30s的浮動出塊時間而言，單位時間內可以容納的交易增多，TPS增加。TPS的增加也使得以太坊主網沒有那么擁堵，使得BasegasFee略有下降，每筆交易更加便宜。總體而言Merge對于ETH流通量的影響遠遠大于其對GAS和TPS的影響。TPS和GAS的革命性調整還得等到Danksharding的落地。

3.5Proto-Danksharding

Proto-Danksharding也被稱為EIP-4844提案，主要內容是向以太坊區塊中引入Blob交易格式。EIP-4844提案是為以太坊徹底實現Danksharding做出的準備，其并未將以太坊做到分片，驗證者節點仍然需要下載并且驗證所有的數據。

目前階段以太坊的區塊大小是由Gas容量確定的，在EIP-4844實施后Blob的數量成為決定區塊大小的另一個維度。Blob是一種二元數據結構，大小約為128KB。以太坊區塊對每個區塊內可以容納的Blob做出了限制，目標Blob數量為8，最大為16。因此每個區塊將額外增加1-2MB的存儲空間。Blob主要用于存儲Layer2數據，在此之前其數據的存儲是通過Calldata實現的，而一個區塊內Calldata的容量只有約10KB。這意味著在引入Blob后區塊內可用于存儲的空間將增加至少100倍。但由于單位空間內Calldata與Blob的信息密度不一樣，雖然Blob空間比Calldata大100倍，但實際可以容納的交易數量可能并不能達到100倍。Blob數據較大，每個區塊將引入至少1MB的Blob數據，一個月將多出數TB的數據。為解決數據量快速增加的問題，每月產生的Blob數據將會離線存儲。

EIP-1559是針對區塊大小調整的提案，其對區塊內可容納的Gas量做出了調整，設置了目標Gas以及最大Gas量。當區塊內的Gas量高于目標Gas時，每筆交易的基礎Gas費將上調12.5%，產生的基礎Gas費將會被銷毀。EIP-4844也為區塊大小做出了調整，當Blob的數量超過8時，下一個區塊的基礎Gas費將升高，產生的基礎Gas費也同樣被銷毀。EIP-1559與EIP-4844的整合將為以太坊區塊大小以及Gas費率引入更加動態的調整機制。

3.6Danksharding

“中心化出塊、去中心化驗證”是V神對于以太坊未來形態的構想，這種構想通過PBS、Crlist以及DAS則有機會變成現實。

PBS全稱“Proposer-Builder-Separation”，即構建區塊時區塊提議者與區塊構建者的分離。其核心思想在于向系統中引入Builder角色，由Proposer提議區塊，Builder競拍交易的排序權并計算區塊頭，Proposer根據Builder的計算結果打包交易并將區塊頭寫入區塊完成出塊。

PBS的引入主要是為了解決以下四個問題：

-ETH2.0面臨的MEV問題：Proposer既負責打包交易又負責交易的排序，可通過其特殊身份獲取MEV；

-分片與信標鏈的同步問題：Sharding1.0的構想中，64條分片鏈在12s的時間內出塊并將驗證后的區塊頭信息、簽名、驗證器的狀態、交聯等數據發送給信標鏈，由信標鏈打包出塊。整個過程較為復雜可能會出現漏塊的情況；

-驗證者子集分離的安全性問題：Sharding1.0的64個分片中的每個分片在一個Epoch的時間里被分成了32個Slot，每個Slot都需要一個委員會進行投票驗證。因此原本的驗證者群體被分割成(64+1)x32個驗證者子集，每個驗證者子集需要負責一個Slot內區塊的生成與驗證；

-中心化引起的是否抗審查的議題；

上文解釋了Harmony對于信標鏈與分片鏈出塊的協同性問題的解決方法，其核心想法在于利用FBFT快速達成共識以及高性能節點快速打包區塊。這種解決方案的缺點在于不能解決抗審查問題、沒有考慮MEV、驗證者網絡仍然分離。Danksharding解決協同性問題的方式也是通過中心化的方式，但卻考慮了以上可能存在的問題。相比于Sharding1.0每12s挑選64+1個Proposer和委員會，分別負責所有分片和信標鏈的出塊以及區塊驗證，Danksharding每12s只挑選1個Proposer、1個Builder和1個委員會。信標鏈和所有分片的區塊都由Proposer提議，由一個Builder構建，由1個委員會驗證。由于所有的出塊信息最后都只匯集到1個Proposer手中，信標鏈和分片鏈的出塊可以做到同步進行。此外原本64+1個委員會子集在Danksharding后被匯集成一個，驗證者子集過于分散的問題可得到解決。

Proposer和Builder共同承擔所有區塊的構建任務，但是為了保證Proposer的去中心化，其不可處理高性能計算的問題。因此高性能計算的任務也就交給了Builder。Builder在整個系統中充當的角色是“無情的計算機”，主要原因在于其不能篩選交易，只能對Crlist內的交易進行排序，并進行哈希計算。Proposer在發布構建區塊的競拍任務時會發布Crlist，該Crlist包含Proposer可見的所有的交易，Builder在交易排序時必須將該Crlist的所有交易囊括在內，否則無法參與競拍。由于Proposer是隨機且去中心化的，而Builder只是排序打包機器，并不能對交易的篩選起任何作用，因此也就維持了交易的抗審查性。

對于MEV的問題，通過使用PBS，ETH2.0中的MEV流通路徑可以歸結為：交易者向Builder尋租-Builder競拍排序權-市場化競價下，Builder可以獲取的額外收益與拍賣成本基本持平，Builder尋租收益接近于0-收益由驗證者網絡獲取。最后的MEV收益由全網驗證者共享而不是流入個人錢包。這種解決方法也很契合MEV的本質。畢竟MEV是一個公共系統產生的額外收益，這部分公共收益更應該由維持網絡運行的人共享。

數據可用性抽樣是解決區塊鏈狀態爆炸的有效方法。狀態爆炸指隨著時間的積累以太坊主網積累的太多的交易數據以及賬戶歷史余額數據，使得節點的負擔過重，驗證節點的進駐門檻升高，不利于驗證者網絡的拓展。而利用DAS技術，驗證節點在同步以及驗證區塊數據時無需下載所有數據，只需要下載區塊的部分冗余片段即可，需要進行區塊重構時多個節點互相配合。

但DAS在數據碎片重構時可能遇到一些問題。大區塊的碎片化重構需要高性能的處理器，這與DAS低性能去中心化要求的初衷相違背。因此DAS需要一種不需要高性能節點的大區塊重構算法。

Danksharding的DAS采用的方式是RS編碼以及KZG多項式承諾。大區塊數據利用RS先進行一維拓展，再利用KZG多項式承諾進行二維拓展。二維拓展多引入了一個維度，因此可以基于該維度對冗余數據進行分割，分成多個片區。當需要區塊中的某一部分數據時，只需要挑選出該區塊對應的片區，對該片區進行重構即可。也正是因為每個分區都可以做到單獨重構，整個大區塊的重構可以通過不同分區并行重構的模式進行，從而降低了重構數據對于節點的性能要求。

由于DAS可以做到對區塊數據的并行化處理，未來即使增加Sharding的數量也不會很顯著的增加驗證節點的性能負擔，這部分負擔可以通過增加驗證者的數量來解決，但Builder的性能則需要進一步提升。

4.0公鏈的終局？

Danksahrding通過PBS實現以太坊的中心化出塊，通過DAS實現去中心化的驗證，讓以太坊成為可拓展的數據可用性底層，使得以太坊未來可以容納應用鏈Rollup，智能合約平臺Rollup等多種Rollup。EIP-4844中Blob交易格式的引入也將顯著降低Rollup的成本。由此看來Danksharding實際上在為模塊化區塊鏈的未來下注。目前大多數公鏈的主流選擇仍然是共識與執行層耦合，Danksharding關于模塊化區塊鏈劍走偏鋒的選擇是否正確則有待時間的考驗。

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