🚀 EIP-4844：Proto-Danksharding与以太坊的可扩展性飞跃

Blob 交易如何改变以太坊以 Rollup 为中心的未来

• EIP-4844(Proto-Danksharding) 引入了携带 Blob 的交易，以降低 layer-2 (L2) rollups 的数据成本。
• Blob 是临时的，链下的数据块（每个 128 KB），存储在以太坊的共识层大约 18 天。
• 它削减了 L2 交易费用 10-100 倍，在保持去中心化的同时提高了可扩展性。
• 部署在 Dencun 升级（2024 年 3 月 13 日）中，这是 full Danksharding 的垫脚石。
• 开发者可以利用新的操作码和 API 来构建具有成本效益的 L2 应用程序。

🌟 为什么 EIP-4844 如此重要

以太坊的可扩展性长期以来一直是一个障碍。高昂的 gas 费用和有限的交易吞吐量（layer-1 上为 15 TPS）已将开发者推向 layer-2 rollups，例如 Optimism、Arbitrum 和 zkSync。这些 rollups 在链下批量处理交易，但依赖以太坊的 layer-1 (L1) 来实现 数据可用性——确保数据可以访问以进行验证。从历史上看，rollups 使用 calldata 将数据发布到 L1，这既昂贵（1,000 美元/MB）又永久存储，即使 rollups 仅需要临时数据（例如，用于欺诈证明）。

EIP-4844 或 Proto-Danksharding 通过引入 携带 Blob 的交易 来解决这个问题。Blob 是大型的、临时的以太坊数据块储存在以太坊的共识层（Beacon Chain），而不是执行层（EVM）。这大大降低了成本，使 L2 交易更便宜，并使以太坊能够处理更多数据——为 full Danksharding 铺平了道路，其目标是 100,000 TPS。

本文深入探讨了 EIP-4844 的机制、实施、代码示例及其对以太坊生态系统的变革性影响。

🛠️ EIP-4844 的工作原理

EIP-4844 引入了一种新的交易类型，携带 Blob 的交易，它携带 blob——存储在 Beacon Chain 上的临时 128 KB 数据块。以下是关键组件的细分：

1. 携带 Blob 的交易

• 结构：一种新的交易类型（类型 3），具有 maxFeePerBlobGas 和 blobVersionedHashes 等字段。
• 目的：携带对 blob 的引用（通过 KZG 承诺），而不是将大量数据嵌入到 calldata 中。
• 限制：每个区块最多 6 个 blob（约 768 KB），目标是 3 个 blob 以获得最佳定价。

// Example Blob Transaction Structure
struct BlobTx {
    uint256 chainId;
    uint256 nonce;
    uint256 maxFeePerGas;
    uint256 maxPriorityFeePerGas;
    uint64 gasLimit;
    address to;
    uint256 value;
    bytes data;
    AccessList accessList;
    uint256 maxFeePerBlobGas; // Fee for blob inclusion
    bytes32[] blobVersionedHashes; // KZG commitment hashes
    bytes signature;
}

2. Blob 和临时存储

• Blob：固定大小（128 KB）的数据向量，具有 4096 个字段元素（每个 32 字节）。
• 存储：存储在 Beacon Chain 上的 blob sidecars 中，而不是 EVM 中，并在大约 18 天（4096 个 epoch）后删除。
• 可访问性：EVM 无法访问 Blob，从而降低了执行成本。BLOBHASH 操作码检索 blob commitment hashes。

3. KZG 多项式承诺

• 作用：Blob 使用 KZG (Kate-Zaverucha-Goldberg) commitment 进行提交，从而实现紧凑、可验证的数据可用性证明。
• 为什么选择 KZG？：支持 data availability sampling (DAS)，其中节点仅验证数据的一个子集，这对于 full Danksharding 至关重要。
• Trusted Setup：一个公共的 KZG 仪式（2023 年）生成了安全的参数，通过社区参与确保了无需信任。

4. BlobGas 市场

• 机制：一个单独的 blob gas 市场（受 EIP-1559 启发）动态地对 blob 包含定价。
• 目标：目标是每个区块大约 3 个 blob (384 KB)。价格根据需求最多增加/减少 12.5%。
• 操作码：BLOBBASEFEE（来自 EIP-7516）允许合约查询当前的 blob 基础费用（2 gas 成本）。

// Query Blob Base Fee
function getBlobBaseFee() external view returns (uint256) {
    return block.blobBaseFee; // Uses BLOBBASEFEE opcode
}

5. 提议者/构建者分离 (PBS)

• 目的：通过将区块构建外包给专业的 构建者，降低验证者硬件要求。
• 流程：构建者处理 blob 并创建区块；提议者（验证者）选择出价最高的区块头。
• 优势：通过保持验证者职责的轻量化来维持去中心化。

6. 用于验证的预编译

• Blob 验证预编译：乐观 rollups 使用它来在欺诈证明期间验证 blob 数据。
• Point Evaluation 预编译：使 ZK-rollups 能够证明 KZG commitment 与他们自己的证明之间的等价性。

🔄 工作流程：从用户到 Blob

以下是 EIP-4844 如何集成到以太坊生态系统中：

• Rollup：批量处理交易并准备一个 blob。
• Blob 存储：Rollup 检查 blob gas 价格并提交一个带有 KZG commitment 的 BlobTx。
• 以太坊 L1：将 commitment 存储在链上，并将 blob 存储在 sidecar 中。
• 验证者：使用 KZG 证明验证数据可用性。
• 确认：Rollup 向用户确认交易。

🧑‍💻 开发者的代码片段

1. 提交 Blob 交易 (Ethers.js)

// SPDX-License-Identifier: MIT
import { ethers } from 'ethers';

async function sendBlobTx() {
    const provider = new ethers.providers.JsonRpcProvider('https://mainnet.infura.io/v3/YOUR_API_KEY');
    const wallet = new ethers.Wallet('PRIVATE_KEY', provider);
    const blobData = ethers.utils.hexlify(ethers.utils.randomBytes(128 * 1024)); // 128 KB blob
    const kzgCommitment = '0x...'; // Generated off-chain (KZG ceremony output)

    const tx = {
        type: 3, // Blob transaction type
        to: '0xYourContractAddress',
        value: ethers.utils.parseEther('0.01'),
        data: '0x',
        maxFeePerGas: ethers.utils.parseUnits('30', 'gwei'),
        maxPriorityFeePerGas: ethers.utils.parseUnits('1', 'gwei'),
        maxFeePerBlobGas: ethers.utils.parseUnits('1', 'gwei'),
        blobVersionedHashes: [kzgCommitment],
        gasLimit: 21000
    };
    const sentTx = await wallet.sendTransaction(tx);
    console.log('Blob Transaction Hash:', sentTx.hash);
}

注意：Blob 数据在链下提交到共识层；只有 commitment 包含在交易中。

2. Blob 交易处理程序 (Solidity)

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract BlobTransactionHandler {
    event BlobProcessed(bytes32 commitment);
    struct BlobData {
        bytes32 commitment;
        uint256 timestamp;
    }
    mapping(bytes32 => BlobData) public processedBlobs;
    function processBlob(bytes32 _commitment) external {
        require(_commitment != bytes32(0), "Invalid commitment");
        require(block.blobBaseFee <= 1 gwei, "Blob gas price too high");
        processedBlobs[_commitment] = BlobData({
            commitment: _commitment,
            timestamp: block.timestamp
        });
        emit BlobProcessed(_commitment);
    }
    function getBlobBaseFee() external view returns (uint256) {
        return block.blobBaseFee; // Query blob gas price
    }
}

3. 测试 Blob 处理程序 (Hardhat/Chai)

const { expect } = require('chai');
const { ethers } = require('hardhat');

describe('BlobTransactionHandler', function () {
    let handler, owner;
    beforeEach(async function () {
        const BlobHandler = await ethers.getContractFactory('BlobTransactionHandler');
        handler = await BlobHandler.deploy();
        [owner] = await ethers.getSigners();
    });
    it('Should process blob commitment', async function () {
        const commitment = ethers.utils.formatBytes32String('test_blob');
        await expect(handler.processBlob(commitment))
            .to.emit(handler, 'BlobProcessed')
            .withArgs(commitment);
        const blobData = await handler.processedBlobs(commitment);
        expect(blobData.commitment).to.equal(commitment);
        expect(blobData.timestamp).to.be.gt(0);
    });
});

📊 架构图

• 蓝色：L2 rollup 组件（批处理和定价）。
• 绿色：以太坊 L1（blob 存储和验证）。
• 橙色：Blob gas 市场（动态定价）。

🌍 对以太坊生态系统的影响

EIP-4844，部署在 Dencun hard fork（2024 年 3 月 13 日）中，已经重塑了以太坊的可扩展性格局：

1. 成本降低：

• 与 calldata 相比，Blob 交易将数据发布成本降低了 10-100 倍。
• 示例：由于费用降低，L2 rollup Base 在 Dencun 之后 交易量增加了 224%。

2. 可扩展性提升：

• 支持 0.375 MB/slot（12 秒），使 L2 能够处理 1,000 TPS。
• 为 full Danksharding 的 100,000 TPS 目标做准备。

3. L2 采用：

• 更便宜的费用吸引了更多用户使用 Arbitrum、Optimism 和 Starknet 等 rollups。
• 鼓励 DeFi、NFT 和游戏领域的 dApp 开发。

4. 挑战：

• Fork Rates：Dencun 之后，fork rates 增加（3.097 到 6.707 slots/2,000），可能是由于 blob 处理（~56 ms 的同步时间）。
• Blob 市场：高需求可能导致拥塞，从而提高费用。
• 用户延迟：一些 rollups（例如，Optimism）报告了更长的结算时间。

🔐 安全性和去中心化

EIP-4844 在可扩展性与以太坊的核心原则之间取得了平衡：

• 数据可用性：KZG commitment 确保 blob 在 ~18 天的保留期内可验证，这对于欺诈证明（乐观 rollups）和有效性证明（ZK-rollups）至关重要。
• 去中心化：Proposer/Builder Separation (PBS) 保持了较低的验证者要求，防止了中心化。
• 安全性：KZG trusted setup 仪式 (2023) 是公开透明的，确保了密码学完整性。

需要解决的挑战

• 拥塞：高 blob 需求可能会导致费用飙升，需要 rollups 优化批处理。
• Fork 风险：需要通过网络优化来缓解 fork rates 的增加。
• 归档：虽然 blob 会过期，但第三方服务（例如，blob 档案）可能会出现以进行长期存储。

🔮 通往 Full Danksharding 的道路

EIP-4844 是通往 full Danksharding 的 过渡步骤，它将：

• 将 blob 容量增加到 16-32 MB/区块。
• 实施 data availability sampling (DAS)，其中节点仅验证 blob 数据的一部分。
• 使用 erasure coding 来减少每个节点的验证负载。
• 实现 大规模可扩展性（100,000+ TPS），同时保持去中心化。

使用 EIP-4844 的 Rollups 将需要进行最少的更改才能适应 full Danksharding，从而确保平稳过渡。

🧑‍💻 开发者注意事项

1. 批量优化：

• 使用 BLOBBASEFEE 监控 blob gas 价格。
• 动态调整批量大小以平衡成本和延迟。

## Python: Optimize Batch Size
def optimize_batch_size(current_price, target_delay):
    cost_per_byte = current_price / (128 * 1024)  # 128 KB blob
    optimal_size = min(
        MAX_BATCH_SIZE,
        max(MIN_BATCH_SIZE, calculate_size_for_delay(target_delay, cost_per_byte))
    )
    return optimal_size

2. 集成：

• 使用 Ethers.js 或 Web3.js 提交 blob 交易。
• 在链下实施 KZG commitment 生成（需要 KZG 库支持）。

3. 测试：

• 在主网部署之前，在 测试网（例如，Sepolia）上测试 blob 交易。
• 模拟 blob gas 定价以优化成本。

🧑‍💻 最后的想法

EIP-4844 是以太坊的 游戏规则改变者。通过引入携带 blob 的交易，它削减了 L2 成本，提高了吞吐量，并为 full Danksharding 奠定了基础。开发者现在可以构建更经济实惠的 dApp，用户可以享受更便宜的交易，以太坊也越来越接近其 可扩展的、去中心化的世界计算机 的愿景。

下一步是什么？

• 实验：在测试网上部署基于 blob 的合约。
• 监控：跟踪 blob gas 价格并优化 rollup 策略。
• 贡献：加入以太坊社区，共同塑造通往 full Danksharding 的道路。

• 原文链接： medium.com/@ankitacode11...
• 登链社区 AI 助手，为大家转译优秀英文文章，如有翻译不通的地方，还请包涵～