坎昆升級將會為以太坊帶來哪些改變？

原文標題：《一文讀懂坎昆升級將能提升以太坊的哪些表現？ 》

原文作者：西柚，ChainCatcher

坎昆升級（Dencun）可謂是2024 年度以太坊網絡最值得關注的事情，也是繼去年上海昇級（Shapella）後的另一個重大更新，預計2 月底完成。

根據1 月24 日以太坊博客文章顯示，坎昆升級已於1 月17 日在以太坊Goerli 測試網絡上激活，併計劃在1月30 日和2 月7 日分別啟動Sepolia 測試網和Holesky 測試網升級。

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

由於以太坊每次升級都暗藏著眾多機會，關注以太坊升級的進程也成為加密社群的第一要事。 2022 年9 月份，以太坊完成合併升級完成從PoW 到PoS 的轉變，ETH 成為了通縮資產；去年5 月，以太坊透過上海昇級對用戶開放了質押提取功能，在升級前幾個月內，以太坊質押相關的賽道如Lido、SSV Network 等LSD 資產全線齊漲等。

那麼，究竟什麼是坎昆升級？這次升級將改變以太坊哪些效能？ EIP-4844 提案是什麼？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？

什麼是坎昆升級？

坎昆升級全名為「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的「Cancun」而省去了 Deneb 部分，完整的稱呼是「坎昆-Deneb」升級。

以太坊每個升級名字對應著以太坊網路的特定層，坎昆（Cancun）升級旨在改進以太坊執行層的性能，而Deneb 升級則側重於共識層。

為了更能理解這些概念，需要先了解以太坊目前的架構和狀態。

在以太坊合併之前，以太坊網路主要由「執行層和共識層」兩個部分組成，二者彼此獨立運作。

執行層主要負責處理智能合約邏輯執行的部分，也就是交易計算發生的地方，它是原來的以太坊主網，也被稱為“以太坊1.0」，其還負責維護以太坊網路的狀態並執行以太坊虛擬機（EVM）代碼等。

執行層升級是以先前舉辦Devcon 的城市命名：柏林->倫敦->上海->坎昆->布拉格->大阪->波哥大。

共識層主要確保所有交易和智能合約透過質押PoS 進行驗證，使所有節點及客戶端之間實現共識，達成狀態一致，它是此前與執行層合併後形成的信標鏈（Beacon），也稱為「以太坊2.0」。

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

合併後，以太坊的執行性和共識層平行運行，二者透過引擎 API 的介面進行通訊或資訊互通。引擎 API 允許執行客戶端向共識客戶端請求區塊訊息，也允許共識客戶端向執行客戶端發送新區塊或請求執行有效性證明（Execution Validity Proof）等。

執行層的升級稱為坎昆（Cancun），共識層的升級將稱為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」來指稱這種組合升級。

大幅降低資料上鍊成本

坎昆升級是繼上海昇級後，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、網絡擁堵等問題，透過推動以太坊擴容進程來提高主鏈TPS 和降低用戶Gas 費，同時增強可擴充性和安全性，提升網路效能。

而根據Dencun 升級的本次命名，可以看出這次升級將主要改進及優化以太坊網路中執行層中的智能合約、EVM 和共識層中的資料共識及狀態對齊等問題。在本次升級中，以太坊社群提出了一系列的改進方案 EIPs，共有 6 條經過社群成員討論、測試和投票後決定實施的技術規格。

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。

透過實現鏈下資料的臨時儲存和訪問，降低Layer2 資料發佈到以太坊主網上的Gas 成本，尤其是Rollup 解決方案，可將其數據發佈至主網的Gas 費用降低至現在千分之一以下，從而降低用戶使用其網路Gas 費用。

EIP-4844 提案中引入了Blob 交易類型，這是一種新的數據格式，幫助擴展以太坊，代表從Layer2 回傳過來的數據，和Layer1 以太坊主網上產生的原生資料Calldata 區分。 Blob 攜帶的資料僅由以太坊共識層下載和存儲，但不支援執行性 EVM 訪問，且這個資料是有時效性的，有效期約 18 天。

Blob 是外部暫存，並沒有真正的把Layer2 交易資料儲存到Layer1 中，且定期會失效，這極大的降低了資料存儲成本。

這個過程簡單來說，Blob 是以太坊主網為Layer2 網路交易等資料上鍊搭建的一個單獨的通道，在這個通道中，以太坊Layer2 資料完成傳輸、儲存、驗證等服務，且Gas 費用以及儲存成本都是客製化的，與以太坊網路的活躍度無關。

EIP-4844 的主要目標是透過使用新型的Blob 資料格式攜帶交易，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。

在產品架構層面，EIP-4844 引進了Blob 攜帶交易，這是以太坊第一次為L2 單獨建立資料層，為後續完全分片Danksharding 打下基礎；

經濟模型層面，EIP-4844 將為Blob 引進新的費用市場，這是以太坊邁向多維市場的第一步；

使用者體驗層面，使用者最直觀的感知就是L2 費用的大幅降低，這將為L2 以及其應用層的爆發提供重要基礎。

如 StarkWare 聯合創辦人 Eli Ben-Sasson 所言，此次升級將降低所有 L2 的資料可用性成本。

坎昆升級也將改進以太坊網路哪些效能？

除了EIP-4844 降低Rollup 資料上鍊成本外，還有提高EVM 效率的EIP-6780 和EIP-5656，改善質押體驗的EIP-7044 ，優化共識層和執行層之間通訊的EIP-4788 等提案。

在執行層 EVM 方面，EIP-6780 和 EIP-5656 提案透過更改相關程式碼功能，分別提高了智慧合約安全性和處理效率。

EIP-6780 透過更改智慧合約中的SELFDESTRUCT 操作碼功能，將其限制在一定條件下才能執行，以增強了智慧合約程式碼的安全性。

SELFDESTRUCT 也稱自毀程式碼，主要功能是自動銷毀智能合約，讓智慧合約自動將自身從區塊中刪除。

當合約執行自毀作業時，合約帳戶上剩餘的以太坊會發送給指定的目標，其儲存和程式碼狀態也會被刪除。雖然能在緊急情況下幫助開發人員刪除智能合約，並將合約內的餘額轉移到指定的地址，但這一特性也可能被不法分子利用，使它成為了攻擊手段。

EIP-6780 提案旨在透過限制可能破壞智慧合約的 SELFDESTRUCT 操作碼功能，降低了智慧合約中的漏洞風險。例如開發者只有在自己呼叫該操作碼時，智能合約才會執行自毀操作，將帳戶剩餘的 ETH 傳送給呼叫者等。

EIP-5656 主要是對EVM 代碼進行了升級微調，引入了一個名為MCOPY 的新操作碼，可優化智能合約執行期間，內存中資料複製的過程及效能。 MCOPY 簡化了 EVM 資料處理過程中的操作指令，既提高了資料在 EVM 中移動的效率，又可降低與資料處理操作相關的 Gas 費用。

在目前的 EVM 架構中，使用的現有操作碼複製大量資料段，不但操作指令過多、效率低下，成本也很高。在 EIP-5656 下，使用 MCOPY 複製 256 位元組記憶體僅需花費 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。

同時，更快的記憶體操作意味著合約的執行速度更快，開發人員也將在處理大型資料結構或涉及記憶體操作的複雜操作時更有優勢。

EIP-5656 和EIP-6780 雖然沒有改變以太坊的整體方向，但透過更改或引入EVM 相關操作碼，提高了以太坊開發者在智能合約方面的效率，並減少了漏洞發生。

在以太坊共識層方面，社群提出了EIP-7044 和EIP-7045 的提案改進驗證器和質押相關操作過程，讓以太坊質押更安全。

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

目前，以太坊質押市場多以委託質押為主，即用戶將其持有的32ETH 或倍數委託給驗證器運營商，由其負責管理運行以太坊驗證器的技術和操作。當使用者退出以太坊驗證器時需要使用驗證器的簽署金鑰簽署所謂的「自願退出」或「自願退出操作」申請，且簽署的自願驗證器退出。目前，簽署的自願退出僅對兩次升級有效，一旦 Deneb 升級發生將失效。這意味著，如果以太坊坎昆升級不改變這個規則，用戶想要退出質押在驗證器中的以太坊就需要聽從驗證器運營商的新規則。

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

此外，還有解決以太坊執行層和共識層通訊的 EIP-4788，和專注降低資料儲存成本的 EIP-1153。

EIP-4788 主要用於改善以太坊執行層和共識層的跨鏈資訊互通問題，即在執行層EVM 中放置了一個共識層信標鏈Beacon 區塊根，即父區塊的摘要資訊等，以實現在太坊主網EVM 層上傳遞以太坊的共識狀態，而無需依賴第三方傳遞訊息和數據，消除了外部預言機提供這些數據的需要，從而減少了潛在的故障或操縱，從而改善了以太坊網路的互通性和穩定性。

EIP-4788 基本上引入了協議級預言機，它將以太坊的共識狀態傳遞到以太坊主網，部署在以太坊主網上的智能合約和協議將不再需要可信的預言機解決方案來獲取有關以太坊共識狀態的資訊。

此變更對於Lido、Rocket Pool 等流動質押協定和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上的智慧合約，可直接存取共識層驗證者餘額和狀態等關鍵數據，減少重新質押中的信任假設從而增強其安全性和營運效率。

EIP-1153 提案專注於降低合約執行期間資料儲存的成本和優化區塊空間，使交易更具成本效益和效率。

這次坎昆升級將專注於降低 Layer2 網路資料上鍊的成本、執行層 EVM 效能的改進和以太坊質押體驗的最佳化等。

關於坎昆升級的時間

依照前期以太坊ACDE 會議提供的路線，坎昆升級測試將以Goerli、Holesky、Sepolia 等測試網順序進行。

根據1 月24 日，以太坊部落格發布的坎昆升級進程顯示，坎昆升級已於1 月17 日在以太坊Goerli 測試網路上啟用。並計劃在 1 月 30 日和 2 月 7 日分別啟動 Sepolia 測試網和 Holesky 測試網升級。

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

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

一位網名為「Protolambda」的 Optimism L2 網路開發人員表示，Optimism 團隊的目標是在幾週內開始在 Goerli 上進行測試。雖然 Optimism 團隊似乎能夠支援 Dencun，但對 Blob 交易的基礎設施和工具的準備情況感到擔憂，另外，在 Layer1 以太坊主網上也有很多基礎設施需要更新。

坎昆升級會如何影響開發者、使用者？

本次坎昆升級，透過實施的EIP-4844、EIP-1153 等提案優化了網路交易吞吐量、資料儲存和區塊空間來降低以太坊的交易費用並提高處理速度，為開發者和用戶提供無縫體驗，也將為以太坊鏈上生態應用開啟新的里程碑。

另外，引入的Blob 概念的推動了以太坊Danksharding 分片計劃的進程，據悉，透過Proto-danksharding，預計將使以太坊的吞吐量增加100 倍以上，Layer2 交易成本低於0.001 美元。也將 Rollup 系 Layer2 網路 Gas 費降低至千分之一。

那麼，坎昆升級如何影響開發者、使用者和更廣泛的以太坊生態系統？

對於用戶來說，坎昆升級透過引入Blob 來儲存和檢索鏈下數據，從而降低了Layer2 網路數據上鍊的成本，用戶可以享受到Layer2 網路的低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，例如遊戲、衍生品類產品等。

另外按照社區目前的規劃，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，以太坊的TPS 將迎來巨大的提升，展開新的敘事。

對於開發者來說，EIP-4844 將使開發者能夠更靈活、更創新、更多樣化地開發以太坊應用。

開發者將能夠利用 proto-danksharding 來儲存和檢索鏈上數據，以支援更多的 Layer2 解決方案和應用場景。開發者也將能夠為未來的完整 danksharding 做好準備，從而利用更多的碎片資源和功能。

EIP-6780 和EIP-5656 等提案的改進，將會為開發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平台，讓其有更多時間專注於產品上而不是基礎設施的性能改進。

對Rollup 系網路效能的最佳化，讓開發人員處理高頻、複雜交易的場景成為現實，這將使開發者在智慧合約或DeFi 應用中整合更複雜的功能。

對於以太坊生態，首先，坎昆升級優化了以太坊 Layer2 網路效能，將推動其鏈上應用的繁榮、帶動生態的爆發。另外，在資料儲存和資料可用性方面的最佳化將推動 DA 和去中心化儲存等應用的發展，質押體驗的改進有利於 LSD 及 LSDfi 應用的發展等。

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