深入解析以太坊2.0的The Surge升级

了解以太坊的升级新阶段——The Surge！💥 这个升级的目标是通过第二层的rollup方案和数据可用性改进，把交易处理能力提升到每秒超过100,000笔（TPS）。它将增强网络的扩展性，降低gas费，同时保持去中心化，为未来的区块链奠定安全高效的基础。

以太坊持续进化，The Surge就是下一个重要的里程碑。这一阶段的核心在于提升扩展能力，但绝不牺牲去中心化和安全性。作为以太坊远景规划的一部分，The Surge将大幅提升网络在第一层和第二层的交易处理能力。接下来，我们将深入解析以太坊如何朝着成为最具扩展性和高效的区块链迈进。

1、The Surge 是啥？

The Surge代表着以太坊在扩展性上的重大转变，主要依靠第二层（L2）解决方案和rollup技术。以太坊创始人Vitalik Buterin在其路线图中提出了这个概念，旨在让网络变得更快、更高效。关键目标是处理更多交易的同时，保持去中心化、安全性和互操作性。

目前，以太坊在基础层的交易处理速度大约为每秒15到30笔。虽然这能满足不少应用需求，但在高峰期网络会变得拥堵，导致gas费飙升。The Surge正是为了解决这些瓶颈，提升以太坊在全球应用中的服务能力。

1）The Surge 的关键特性

• L1与L2网络的10万+交易处理能力：通过第二层的rollup方案，以太坊能够实现每秒超过10万笔交易的处理。rollup将多笔交易打包后提交至以太坊区块链，提升吞吐量并降低gas费用。

• 去中心化与安全性：The Surge确保以太坊依然保持去中心化，用户只需极少资源就能运行节点。增强型密码学证明（如SNARKs）将进一步加强以太坊的信任机制，无需依赖中心化结构。 通过 数据可用性采样（DAS） 提升数据可用性：DAS 让节点不必下载所有数据就能验证信息，效率直线上升，还能支持第二层解决方案的扩展，简直是个小能手。

以太坊冲刺每秒 10 万笔交易

目前，以太坊在第一层的交易处理能力大约在每秒 15 到 30 笔之间。但借助 rollup 和 DAS，这个数字有望飞跃到每秒超过 10 万笔！Vitalik Buterin 指出，以太坊应该被视为一个整体生态系统，而不是一堆分散的区块链。

这意味着 L2 之间的跨链互操作性会更好，用户体验也会更加顺畅。以太坊的路线图致力于让资产在不同层之间转移，像在钱包间发送 ETH 一样简单。

The Surge 的时间线

以太坊的 The Surge 包含多个阶段，专注于在第一层和第二层的持续升级。下面是基于最新的更新和路线图的预期时间表：

1. 2024 年第一季度——Dencun 升级（Proto-Danksharding 启动）

   • 引入 Proto-Danksharding（EIP-4844），通过数据「blob」提升数据可用性，为后续的 rollup 扩展铺路。以太坊的第二层方案将开始利用这些改进，实现更快、更便宜的交易。

2. 2024–2025 年——rollup 扩展与证明系统成熟

   • Arbitrum、Optimism 和 zkSync 等 rollup 将迎来更新，提升扩展能力。新一代密码学证明（如 SNARKs）将加强 rollup 的信任基础。数据可用性采样（DAS）系统如 PeerDAS 和 2D DAS 将扩展，以支持更高的交易吞吐量。

3. 2025 年末——Gas 价格优化与第一层增强

   • 引入 EOF（以太坊对象格式），提升智能合约的执行效率。可能会引入多维 gas 定价，区分计算、数据和存储的费用，甚至可能将 rollup 解决方案直接整合到以太坊协议中。

4. 2026 年及以后——全面推出 Danksharding 从 proto-danksharding 到全面的 danksharding，💥以太坊将被划分为多个分片，以进一步增强其扩展性。目标是在 L1 和 L2 生态系统中，🚀实现每秒处理 10 万笔交易的能力。

2026年后——持续监控与升级 🕵️‍♂️

引进包括后量子密码学在内的高级共识机制，🛡️确保网络安全。以太坊将继续优化并整合跨 L2 互操作性，让用户体验更加顺畅。

这一时间线体现了以太坊分阶段的方法，🌈确保在过渡期间的稳定性和顺利采用。The Surge 的每一步都建立在前一阶段的基础上，最终目标是打造一个既能支持全球应用，又能保持去中心化与安全性的区块链。

The Surge 可能影响的关键组件 🔑

以下是 The Surge 升级期间，以太坊 2.0 路线图中将受到影响的关键元素：

1）第二层 Rollup：The Surge 的核心 ⚙️

第二层 rollup 方案是让以太坊更快、更经济的关键工具。它们通过在链下（也就是以太坊主网外）打包多笔交易，并将这些交易的摘要提交至以太坊区块链，📦从而减轻主网负担，加速交易并降低成本。

Rollup 主要有两种类型：

• OP-rollup：默认认为所有交易都是有效的，除非在规定时间内有人报告错误。这种方式无需立即验证每笔交易，处理速度更快。

• ZK-rollup：利用零知识证明这种高级数学方法，实时确认交易的有效性，提供即时且安全的验证。

Rollup 的影响已非常明显。根据 L2Beat 的数据，过去一年以太坊第二层网络的总锁仓价值（TVL）增长了 216%，💰超越了 380 亿美元。随着越来越多的人和项目采用 rollup 方案，以太坊正变得更具扩展性和可访问性，为 The Surge 的到来打下基础。

2）数据可用性采样（DAS） 📊 数据可用性采样（DAS）是以太坊高效处理海量数据的秘密武器。在去中心化网络中，每个节点都要确认所有交易的数据可用性，但让每个节点都存储这些数据可不是件容易的事。DAS 通过允许节点验证数据而不必下载所有内容，巧妙地解决了这个难题。

DAS 有两种主要类型：

1. PeerDAS：这个系统利用点对点网络来分担工作。网络中的每个节点只需检查一小部分数据，大家一起确认整个数据集。这种方式不仅高效验证数据，还不需要庞大的存储空间。

2. 2D DAS：PeerDAS 的升级版，进一步提高了验证效率。它不仅验证单个数据片段，还检查这些片段如何组合在一起。这样，以太坊就能在保持去中心化的同时，变得更加可扩展，并确保更高的安全性。

有了 DAS，rollup 可以在不增加以太坊网络负担的情况下，处理更多的交易。这让系统依然快速、经济且去中心化，完美支持以太坊扩展而不牺牲安全性的梦想。

👾 Plasma 与数据压缩解决方案

一种构建 EVM Plasma 链的方法（当然不是唯一的）是通过 ZK-SNARK 创建一个并行的 UTXO 树，反映 EVM 生成的余额变化，并在不同时间点上定义「同一枚币」的独特映射。基于此，便能构建一个 Plasma 方案。来源：Vitalik Buterin

除了 Rollup，Plasma 和数据压缩技术也助力以太坊高效扩展。下面我们看看它们如何运作：

• Plasma：Plasma 在链下进行交易，也就是说交易是在以太坊主网上之外发生的。它不会将每一笔交易都提交到区块链，而是只提交交易的摘要。这大大减少了主链需要存储的数据量，提高了速度并降低了成本。可以把它想象成将许多小任务打包成一份报告，省时省力。

• 数据压缩：压缩通过减少交易平台所需的数据量，让数据变得更小。例如，以太坊可以从标准签名切换到 BLS 签名，这样多个签名就能合并为一个。这不仅节约了区块链的空间，还使得交易更加高效，尤其在处理大量交易时，如第二层网络。

3）Plasma 与 Rollup 的协作

构建 plasma 系统 的妙招之一，就是运用 ZK-SNARK 这种加密技术来追踪 token 的流动。这个系统就像是一个「平行账本」，详细记录每个 token 随时间的迁移轨迹。plasma 通过将必要的信息摘要提交到主链，确保了高效性，同时又不牺牲准确性和安全性。

plasma 搭配数据压缩技术，进一步增强了 rollup 的效能。这些方案助力以太坊降低了 gas 费用，处理更多交易，还能支持大规模应用，依旧保持去中心化的特性，真是完美！

4、The Surge 中的第 1 层改进

尽管 rollup 处理了大量链下交易，以太坊的主区块链（第 1 层）依然需要升级，以适应日益壮大的生态系统。这些升级将确保以太坊的基础层保持可扩展、高效且易于访问。来看看即将到来的第 1 层关键改进：

1. 提高 Gas 限制：Gas 限制决定了单个区块能处理多少数据。提高这个限制意味着以太坊每个区块能处理更多的交易，减少等待时间，缓解网络拥堵。不过，增加 Gas 限制也有风险，若设置过高，运行节点的成本会增加，可能会影响参与网络安全的人数，降低去中心化程度。以太坊目标是找到这个平衡点——处理更多交易的同时，保持网络的开放和去中心化。

2. EVM 字节码改进：以太坊虚拟机（EVM）是智能合约的舞台。以太坊将推出新的字节码格式，称为 EOF（Ethereum Object Format），以提升智能合约执行的效率。这一更新将减少 gas 费用，让开发者和用户在交易和合约交互时的成本更低。

3. 多维 Gas 定价：以太坊还会实施多维 Gas 定价，将 gas 费用按资源类型（计算、数据或存储）进行分类。这种方式确保用户根据交易的实际需求支付合理费用，优化成本结构，提升用户体验。

4. 以太坊原生 Rollup：原生 rollup 是直接在以太坊协议中运行的版本。这将支持多个并行运行的以太坊虚拟机（EVM），提升以太坊的交易处理能力，而不会导致网络过载。想象一下火车站有多个轨道，每条轨道独立处理火车，让整个系统更快、更高效，简直太棒了！ 这些第 1 层的改进确保了即便 Rollup 承担了绝大部分交易负担，以太坊依旧能够保持超强的可扩展性与高效性。它们共同助力以太坊不断成长为一个安全、去中心化的平台，支持复杂的应用和数百万用户。

5、the surge 对用户和开发者的影响 🚀

以太坊的 the surge 升级承诺让网络变得更高效、更实惠，普通用户和开发者都能从中受益。虽然一些技术细节有点复杂，但接下来是这些变化对你的影响的简单概述：

1）💸 更低的 gas 费用：最明显的改进之一就是 gas 费用会下降，特别是在像 Arbitrum 和 Optimism 这样的第 2 层网络上。这些网络已经提供了更便宜的交易，目前 ETH 转账的费用大约在 0.24 美元到 0.78 美元之间。the surge 之后，交易费用有望进一步降低，让发送 ETH 或与去中心化应用（dApp）互动变得更加轻松。更低的 gas 费用意味着你可以更频繁地进行交易，而不必担心在网络拥堵时被高额费用吓到。

2）⚡ 改进的 dApp 性能：开发者们将享受到更快的交易速度，能够构建更复杂和功能丰富的 dApp。无论你是在开发 DeFi 平台、区块链游戏还是 NFT 市场，the surge 带来的可扩展性提升都能让操作更加顺畅。更快的交易速度也能减少延迟，提升用户满意度，激励在去中心化金融（DeFi）和游戏等领域的创新。

3）🔗 更强的互操作性：不同网络间的协同工作能力也将显著提升。在第 2 层网络和以太坊主网上移动 token 和资产将变得更加流畅。用户无需依赖复杂的跨链桥来转移资产。反而，以太坊将呈现一个统一的生态系统，在不同层之间与 dApp 互动或转移资金就像在单一网络上操作一样简单。

这些改进让以太坊对用户和开发者更加友好，促进了一个普通用户和开发者都能蓬勃发展的生态系统。无论你是在转账、开发应用程序，还是探索新项目，the surge 都将为以太坊社区带来更快、更便宜和更便捷的区块链服务。

6、安全考量 🔒

随着以太坊网络的扩展，维护安全性的复杂性也在不断升级。随着 Rollup 的广泛应用，确保它们的无信任性和稳健性显得尤为关键。Rollup 依赖于加密证明来确认交易，这些证明必须保持安全，以防潜在漏洞带来的风险。 维塔利克·布特林提到，量子计算的长期风险不容忽视。以太坊的开发团队已经在研究抗量子加密技术，以保障网络的未来安全性。

7、The Surge 之后的未来

在 The Surge 达成后，以太坊将继续推进其全面的 Danksharding 计划。这个阶段将实现完整的数据分片，进一步提升可扩展性。未来还会有其他升级计划：

• The Splurge：关注于改进，比如更优的 Gas 定价和交易格式。

• The Verge：通过实现无状态客户端，提升以太坊的共识效率。

• The Purge：通过清理不必要的数据，提升节点性能，优化网络。

以太坊的长远目标是构建一个能够支持全球数百万用户的区块链，同时保障安全性与去中心化。

8、总结

以太坊的 The Surge 代表着其向全球去中心化平台迈出的重要一步。通过聚焦 Rollup、数据可用性及第 1 层的提升，以太坊力求达到每秒处理超过 100,000 笔交易的能力，同时维持去中心化和安全性。

随着这些升级的实施，用户将体验到更快的交易和更低的费用，而开发者则能创造出更具创新性的 dApp。不过，快速的可扩展性也带来了风险。潜在挑战包括第 2 层解决方案的漏洞、暂时的网络中断，以及在过渡时期波动的 Gas 费用。开发者和用户需保持信息灵通，并在以太坊不断演进的过程中适应变化。

The Surge 的来临，让以太坊为可扩展、高效和安全的区块链未来奠定了基础。但和任何重大升级一样，细致的监控和持续的调整是确保长期成功的关键。这仅仅是以太坊雄心勃勃发展之路的开端。