以太坊 2.0 关键阶段 \"The Surge\"：从 Layer 2 扩展到全球区块链网络
引言
随着区块链技术的快速发展，以太坊（Ethereum）作为全球最重要的去中心化平台之一，也在不断演进，以应对不断增长的需求和技术挑战。即将到来的升级 "The Surge" 是以太坊 2.0 路线图中的一个关键阶段。此次升级的核心目标是大幅提高网络的扩展性，通过第二层 rollup 方案及数据可用性改进，使以太坊的每秒交易处理能力（TPS）超过 100,000 笔，同时保持去中心化和安全性不变。
本文将对 "The Surge" 这一升级阶段进行深入探讨，帮助大家了解它将如何改变以太坊的架构、增强其扩展能力、降低交易费用（gas fee），并为未来全球规模的应用提供安全高效的基础。
什么是The Surge
"The Surge" 是以太坊向高度可扩展性转变的关键阶段，旨在解决当前的性能瓶颈，并通过第二层（Layer 2）解决方案和 rollup 技术实现大规模扩展。Vitalik Buterin（以太坊创始人）首次提出了这一升级构想，它的目标是在保持去中心化、安全性和互操作性的前提下，使网络能够处理更多的交易。
目前，以太坊主网每秒只能处理约 15-30 笔交易，这种较低的交易吞吐量在高峰期容易导致网络拥堵，推高 gas 费用，使用户体验受到影响。"The Surge" 计划通过一系列技术改进，让以太坊的交易处理能力大幅提升至每秒 100,000 笔甚至更多，从而大幅提升其服务全球用户的能力。
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一.The Surge 的关键特性
1.L1 与 L2 网络上的每秒 100,000+ 笔交易处理能力：
The Surge 的核心在于第二层 rollup 方案的推广。rollup 技术可以将大量交易打包，然后在以太坊主网上提交摘要，从而大幅提升网络的吞吐量，同时降低 gas 费用。
2.去中心化与安全性：
以太坊将在提升扩展性的同时，确保其去中心化特性不受影响，普通用户依然可以用较少资源运行节点。同时，零知识证明（SNARKs）等增强型密码学工具将进一步提高以太坊网络的安全性和信任机制。
3.数据可用性取样（DAS）：
通过 DAS 机制，节点无需下载所有数据即可验证信息，这极大提高了验证效率，并支援 L2 解决方案的扩展。
二.以太坊迈向每秒 100,000 笔交易的路径
目前，以太坊 L1 的交易处理能力仅为每秒 15-30 笔，但随着 rollup 和 DAS 的引入，网络有望在未来达到每秒 100,000 笔以上的交易能力。Vitalik Buterin 强调，以太坊生态系统应被视为一个整体，而不是分散的区块链集合，rollup 技术和跨链互操作性的改进将使用户在各个层之间的转移资产体验更加顺畅。
The Surge 的时间表
以太坊的 The Surge 包含多个阶段，并将在未来几年内持续进行升级。以下是以太坊 2.0 路线图中的主要时间节点：
2024 年第一季度——Dencun 升级（Proto-Danksharding 启动）：引入 Proto-Danksharding（EIP-4844），通过数据 blob 提高数据可用性，并为进一步扩展 L2 奠定基础。
2024–2025 年——rollup 扩展和证明系统成熟：rollup 解决方案（如 Arbitrum、Optimism、zkSync 等）将进行更新，密码学证明（如 SNARKs）的应用将提高信任机制的无依赖性，DAS 机制也将逐步扩展，支撑更高的交易吞吐量。
2025 年末——Gas 价格优化与 L1 增强：将引入以太坊对象格式（EOF），提升智能合约执行效率，并优化 gas 定价模型。
2026 年及以后——全面推出 Danksharding：以太坊将在未来过渡到全面的 Danksharding，进一步提升扩展性，实现每秒 100,000 笔交易的目标。
The Surge 的关键技术元件
1.第二层 rollup 技术：The Surge 的核心
rollup 技术是 "The Surge" 的核心，通过将多笔交易打包到链下处理，然后将结果提交到主链，从而大幅降低网络负载。主要有两种类型的 rollup：
Optimistic Rollup：假设所有交易都是有效的，除非在指定时间内有异议提出。这种方式处理速度较快，适用于大量快速交易场景。
ZK-Rollup：利用零知识证明技术即时验证交易的有效性。ZK-Rollup 提供更高的安全性和即时性，适用于对安全性要求更高的场景。
rollup 已经在以太坊中取得了显著成效。根据 L2Beat 数据，第二层网络的总锁仓价值（TVL）在过去一年内增长了 216%，超过了 380 亿美元。随着 rollup 方案的广泛采用，以太坊的可扩展性和可访问性将进一步提升，为 The Surge 的实施奠定了坚实基础。
2.数据可用性取样（DAS）
DAS 是以太坊提升数据处理效率的重要技术，允许节点验证数据可用性，而无需下载和存储所有数据。DAS 有助于降低对节点资源的需求，并支持 rollup 扩展。主要有两种类型的 DAS：
PeerDAS：通过点对点网络分配数据验证任务，节点只需检查一部分数据即可确保整个数据集的可用性。
2D DAS：PeerDAS 的改进版本，能够验证数据片段之间的组合情况，从而进一步提升验证效率。
DAS 技术将使 rollup 能够处理更多交易，确保系统的快速性、经济性和去中心化特性。
3.Plasma 和数据压缩
除 rollup 外，Plasma 和数据压缩技术也在提升以太坊的扩展性方面发挥了重要作用。Plasma 在链下处理交易，并通过将交易摘要提交至主链来减少存储和计算负担；数据压缩则通过减少所需数据量（例如使用 BLS 签名）提高了处理效率。
The Surge 中的 L1 改进
尽管 rollup 在链下处理了大量交易，以太坊 L1 仍需要持续改进，以支持不断扩展的生态系统。以下是 L1 层即将迎来的关键改进：
1.提高 Gas 限制
Gas 限制决定了每个区块中可以处理的交易数据量。提高 Gas 限制可以减少网络拥堵，但同时也需要权衡去中心化和参与网络节点的成本。The Surge 将在提升处理能力的同时，尽量保持网络的去中心化。
2.EVM 位元组码改进
以太坊虚拟机（EVM）负责智能合约的执行。即将引入的以太坊对象格式（EOF）将优化智能合约的执行效率，减少 Gas 消耗，并降低开发者和用户的使用成本。
3.多维 Gas 定价
多维 Gas 定价模型将根据交易的具体资源需求（计算、数据或存储）来分类计费，确保用户支付合理费用，并优化交易成本结构。
4.以太坊原生 Rollup
以太坊还将通过引入原生 rollup 实现多个并行的 EVM 版本，这将提升以太坊的交易处理能力而不会导致网络过载。
The Surge 对用户和开发者的影响
The Surge 将对普通用户和开发者产生广泛影响，包括更低的 gas 费用、改进的去中心化应用（dApp）性能、更强的互操作性等。
1.更低的 Gas 费用
The Surge 的一个显著优势是降低交易费用，特别是在 L2 网络上，如 Arbitrum 和 Optimism。未来，交易费用将进一步降低，用户在以太坊网络上进行转账或与 dApp 互动时将更加经济实惠。
2.改进的 dApp 性能
开发者将受益于更高的交易速度，从而能够构建更复杂的 dApp，提供更好的用户体验。更快的交易处理能力也将减少延迟，提升用户满意度，鼓励在 DeFi 和区块链游戏等领域的创新。
3.更强的互操作性
未来的以太坊将成为一个高度互通的生态系统，用户能够轻松在不同 dApp、链和 L2 之间转移资产。互操作性改进将使用户的跨平台体验更加流畅，无需复杂的桥接或高额手续费。
结语
The Surge 是以太坊迈向真正大规模应用的一次飞跃，通过 rollup 技术和 DAS，The Surge 将帮助以太坊实现更高的交易吞吐量，并确保其去中心化和安全性。这一升级不仅将大幅提升以太坊的性能，还将使其成为更强大的全球级区块链平台。
The Surge 作为以太坊升级路线图中的关键阶段，将为以太坊带来多重优化，为未来的可扩展性和低成本体验铺平道路。
