以太坊下一次共识层革命探索：Post-Deneb时代该如何发展？

我最近有幸在芝加哥以太坊（ETH Chicago）发表演讲，重点关注了2024年以太坊（Deneb）后共识层可能走向的潜力。

(注：Ethereum Cancun-Deneb（又称Dencun）是以太坊区块链即将推出的升级版，计划于2023 年10 月下半月推出。 此次升级旨在增强网络的可扩展性、安全性和可用性。）

在Deneb之后，我们会进入一个有趣的时刻，有各种引人入胜的协议问题以及解决这些问题的各种理由。值得注意的是，关于以太坊升级Electra的未来，目前还没有一个单一、普遍一致的特性方向。

一、以太坊升级阶段

1、Capella：

在Capella阶段，很明显合并后的主要特性应该是启用提款功能。这实现了2020年信标链的最初承诺，允许验证者质押、获得奖励，然后提取他们的以太币。与此同时，Proto-danksharding（EIP4844）需要更多时间进行审查和正确实施，社区首先将提款功能放在优先位置，将EIP4844推迟到随后的发布版本 - Deneb。

2、Deneb：

毫无疑问，Deneb的主要特性是EIP4844，它扩展了依赖在父链上发布数据的Rollup和应用程序。以太坊通过引入Blob存储来增加可扩展性，以减少数据发布费用。这个解决方案有效地缓解了可扩展性问题，可以在可预见的未来内应对。还有其他特性，如将共识信标块根暴露给EVM，从而使质押池或重新质押协议更加无需信任。它还将验证者激活率的波动限制在8之内。

3、Electra：

当我们聚焦于Electra时，出现了三个主要领域：

1）增强共识稳定性

2）提高可扩展性

3）处理客户端技术债务

二、Electra

我们深入了解一下这三个领域：

1、增加最大有效质押额度：

增加验证者的最大有效质押额度可以减少信标证明的点对点消息，为ePBS和单个插槽的最终性更新铺平道路。它还通过减小验证者状态的大小来优化客户端代码性能。状态中较小的验证者大小会导致更快的哈希计算和更低的内存消耗。这个可选择的功能将使节点运营者能够确定集中首选项，尽管一些设计部分仍在争议中。依赖项包括重用验证者索引和允许执行层部分提款。有关EIP的起草工作正在进行中，有一个FAQ用于回答任何初步问题，以及有关惩罚规则的分析。

2、包含名单：

加强链的抗审查能力至关重要。以太坊的抗审查能力相对较弱，被审查的交易最终会被包含，尽管用户体验会降低。（参见Tornado案例）通过加强执行和共识客户端在构建器覆盖标志上的交互，共识客户端可以优先处理本地交易。然而，强大的抗审查能力至关重要，我们必须不懈追求。随着时间的推移，包含名单已经经过广泛研究，不断完善其机制。一直在研究可实施的机制，以解决自由DA问题、扩展问题以及包含名单周围的博弈论分析。至于规范的编写，正在进行共识、验证者和网络规范的工作，进一步考虑ePBS。还有很多未解之谜，比如包含名单是否有其gas限制？如果是的话，它是否会开放给MEV-boost或类似PEPC的包含名单的边缘市场？规范和实施复杂性之间存在一定的权衡。

3、秘密单一领导者选举：

秘密的单一领导者选举确保提案分配在指定的时间之前保持私密，消除了提案者相互攻击或窃取MEV的风险。尽管在主网上没有明确的这种情况的证据，但这一属性对于链的未来至关重要。SSLE的候选算法是Whisk，它将提案者洗牌从候选人选择到洗牌再到选择的各个阶段都视为私密。目前已经有了规范，甚至有一个测试网在运行！

4、分叉选择的改进：

像Lighthouse和Prysm等客户端重新组织晚期块。很快所有的客户端实现都将采用重新组织晚期块的行为，等待这个PR合并。这种行为可以扩展，允许证明者反对晚期块，像view-merge、RLMD GHOST和超越LMD GHOST和FFG GHOST的改进等提案都突显了分叉选择的重要性。分叉选择是链的最关键组成部分，决定了它的主头，并支撑了它的经济安全。因此，强大的分叉选择对于保持稳定的共识至关重要。

5、ePBS：

大约95%的区块是通过MEV-boost和中继器等协议外机制构建的。这些方法存在与之相关的挑战，如中心化和潜在的治理威胁。最终目标是将中继角色整合到协议中。即使在其最基本的形式中，实现ePBS也是一项巨大的任务，甚至超越了合并的复杂性。然而，这是一个值得追求的目标。Potuz、我自己以及以太坊协议的同仁们一直在规范方面付出努力，希望很快能够实现。设计包括：

- 质押建设者同时执行验证者职责

- PTC委员会

- 最大有效质押额度及其依赖项

- 强制包含名单

- 来自证明者的（区块、插槽）投票

- 主要的复杂性在于分叉选择以及如何处理等价情况。

6、Danksharding：

就可扩展性而言，我们可以逐步构建Danksharding。数据可用性采样（DAS）和缺失数据样本重建被认为是实现Danksharding的最大未知数。如Danny所提出的PeerDas提供了一个简单的数据可用性采样网络构建。如果基准测试验证了其可行性，那么它可能会迅速得到实施。

7、EIP4844+：

一旦需求上升，我们可以考虑将blob大小从当前的3/6增加。此外，我们可以探索像纠删码和基于EIP4844 blob的覆盖网络等创新。这些举措允许节点使用主网作为沙盒进行采样和重建，而无需等待完全的danksharding。

8、客户端代码改进：

假设我们可以分配大约六个月的时间给客户端团队解决技术债务，这似乎是有益的。随着以太坊信标链的发展，我们必须优先考虑客户端代码的长期健康。有大约2500万ETH质押，这保护了DeFi、NFT和L2等领域的巨大价值，因此专注于维护客户端代码的健康至关重要。正如我们一次又一次地学到的，很难在改进现有代码的健康状况的同时专注于新功能。2019/2020年的设计决策可能已经过时，需要进行重大改革。

三、总结

我的观点是，Deneb之后应该全力改进共识层的稳定性。重点应该集中在包含名单、增加验证者的有效质押额度及其依赖项以及改进分叉选择上。至于随后的“F-Star”升级，它可能是实现ePBS和danksharding增量的理想地点。如果存在blob数据需求，我们还可以增加blob目标和最大分配以解决短期可扩展性需求。