引言
在区块链技术日新月异的背景下，以太坊作为最具影响力的智能合约平台之一，其未来的发展方向备受关注。近期，以太坊的共同创办人Vitalik Buterin发表了一篇深度文章，题为《以太坊协议的可能未来 (第二部分：The Surge)》。在这篇文章中，Vitalik详细探讨了以太坊协议在即将到来的“The Surge”阶段所追求的核心目标、关键技术以及如何增强跨链互操作性，以实现每秒10万笔交易的宏伟愿景。
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The Surge的核心目标
Vitalik在文章中明确指出，The Surge的核心目标之一是在以太坊L1（Layer 1）和L2（Layer 2）网络上实现“每秒10万笔交易（TPS）”的处理能力。这一目标将通过多种创新技术实现，包括数据可用性采样（DAS）和零知识证明（SNARK）等技术。
此外，Vitalik还强调了保持以太坊L1的去中心化和稳健性的重要性，以确保网络的安全性和抗审查能力。在保持去中心化的前提下，Vitalik希望至少部分L2网络能够完全继承以太坊的核心属性，即去信任、开放和抗审查性。
Vitalik还提到，最大化L2之间的互通性是未来以太坊扩展的重要任务，目的是使L2网络能够更加无缝地互联互通，使整个以太坊生态系统像一个整体，而不是多个相互隔离的链条。
The Surge目标与策略
The Surge阶段的具体目标及实现策略，包括：
1.L1+L2 上达到 100,000+ TPS
2.保持 L1 的去中心化和稳健性
3.至少一些 L2 完全继承以太坊的核心属性（去信任、开放、抗审查）
4.最大化与 L2 之间的互通性，以实现以太坊像一个生态系统，而不是 34 个不同的区块链。
提高TPS的关键技术
为实现每秒10万笔交易的目标，Vitalik指出了几项关键技术，包括数据可用性采样（DAS）和Plasma架构，尤其是SNARK的普及应用，使得Plasma架构变得更加实用。Vitalik介绍了两种DAS技术：PeerDAS和SubnetDAS，这些技术将极大提高数据的可用性和传输能力。他的中期目标是让每个slot（以太坊的出块时间）能承载16MB的数据带宽。
结合Rollup数据压缩技术的改进，Vitalik预计可以实现约58,000 TPS的处理能力。进一步实现这一目标的方法包括推进1D和2D的DAS技术优化，不仅在blob（区块数据片段）内部进行采样，还在多个blob之间进行随机采样。此外，提升数据压缩技术和探索通用的Plasma架构也将为更高的可扩展性和隐私性提供支持。
在提高数据压缩技术方面，Vitalik提出了使用BLS签名和地址替换技术，将20-byte的地址替换为4-byte的指针，以减少交易在链上占用的空间。他还提到了Generalized Plasma技术，通过将Plasma和Rollups架构结合，进一步提升网络扩展性。
增强跨L2互操作性
目前的L2网络尽管提升了以太坊的扩展能力，但仍然存在一些互操作性问题，例如跨链交互过程繁琐，依赖中心化桥接解决方案，增加了信任风险。为了解决这些问题，Vitalik提出了几项改进方案，旨在增强L2之间的互操作性，让用户感觉像是在一个统一的以太坊生态系统中运行。
以下是Vitalik提到的增强跨L2互操作性的几种具体方案：
1.链特定的地址与付款请求：这一改进将使得跨L2的交易更加简便，无需用户手动选择桥接路径。
2.跨链交换与gas支付：Vitalik支持通过标准化开放协议，如ERC-7683和RIP-7755，来简化跨链资产交换和gas支付过程。
3.轻客户端技术：用户应能够验证自己与之交互的链，而不必完全依赖第三方的RPC提供商。
4.Keystore钱包：这种钱包可以将密钥保存在单一位置，减少在多链环境中更新密钥的复杂性。
5.共享的token桥接：这一技术允许所有L2网络使用同一个minimal rollup，减少跨L2资产转移时支付的高额L1 gas费用。
6.同步可组合性：这将允许L2与L1之间、以及多个L2之间实现同步调用，有助于提高DeFi协议的效率。
Vitalik强调，这些改进不仅是技术层面的挑战，还涉及社区协作的问题，需要L2协议开发者、钱包开发商以及L1开发者的密切合作。跨链标准化进程需谨慎推进，以避免过早或过迟影响生态的整体发展。
进一步扩展以太坊L1
尽管L2网络在扩展以太坊交易吞吐量方面提供了巨大的潜力，但Vitalik指出，以太坊L1本身的扩展能力仍然至关重要。如果L1的处理能力不足，将导致以下几个问题：
1.安全保障：
L1的处理能力直接关系到整个网络的安全性。
2.L2动机减弱：
如果L1无法提供足够的支持，L2网络的运行将受到影响。
3.经济风险增加：
ETH的价值不稳定会影响网络的长期安全性。
为了解决这些问题，Vitalik提出了三种扩展以太坊L1的方法：
1.提高Gas限制
这是最直接的方法，但会增加中心化的风险，从而削弱L1作为基础层的可信度。因此，提高Gas限制的同时，还需改进验证技术，以减轻由此带来的负面影响。例如，Vitalik提到了历史数据到期和无状态客户端技术，可以通过优化客户端软件，让L1更高效地处理更大的区块。
2.降低特定操作的Gas成本
Vitalik建议，通过优化特定的操作码和预编译功能，降低其Gas成本。例如，新的EOF位元组码格式将使EVM（以太坊虚拟机）更易于静态分析，而多维Gas定价方案则能够让不同类型的计算操作更加灵活地消耗Gas。
同时，Vitalik提到了EVM-MAX和SIMD（单指令多数据）提案，这些技术将优化加密操作，尤其有助于隐私协议和L2系统的高效运行。
3.原生Rollups（Enshrined Rollups）
Vitalik还提出了一种更为原生的扩展方法，即通过在以太坊L1上并行运行EVM的副本，从而实现原生的Rollup功能。与现有的外部Rollup解决方案相比，原生Rollup将更紧密地集成在以太坊协议中，有助于提升扩展性。
Vitalik认为，以太坊L1的扩展策略应根据终极目标进行调整。即哪些活动应保留在L1，哪些活动应转移到L2。避免不必要地提高Gas限制，以免损害L1的去中心化和稳健性，从而保持L1作为基础层的核心价值。
结语
Vitalik在文章中对以太坊的未来发展路径做出了全面的规划，The Surge阶段的核心目标是在保持L1去中心化和安全性的前提下，通过L2网络的大规模扩展，实现每秒10万笔交易的处理能力。同时，Vitalik提出了增强L2之间互操作性的多个技术方案，旨在解决当前跨链交互繁琐的问题，使得以太坊生态更加统一。
为了应对未来扩展带来的潜在风险，Vitalik还提出了针对以太坊L1的多种扩容策略，以确保L1的稳健性和长期安全。这些策略既包含直接提高Gas限制的短期方案，也包括降低Gas成本和通过原生Rollups进行扩展的长期愿景。
总体而言，Vitalik对以太坊未来的构想充满前瞻性，技术与社区协作的结合将是实现这些目标的关键。未来几年，随着以太坊协议的不断升级和优化，整个生态系统有望继续保持领先地位，引领区块链技术的创新与发展。
