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未来5年,Vitalik将这样扩展以太坊
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03-03 09:00
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Vitalik指出,为了在未来五年内扩展以太坊,需要扩展三种资源:执行资源、数据资源、状态资源。
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作者:区块律动

2026 年 2 月 27 日,Vitalik Buterin 在 Ethereum Research 上发表了一篇标题为「Hyper-scaling state by creating new forms of state(通过创建新形式的状态来超级扩展状态)」的长文。

在本文中,Vitalik Buterin 进一步梳理了以太坊的扩展路径。这篇文章不单单是从技术角度来谈论以太坊的扩展,更是从一个整体的架构角度,提供了一套分阶段推进的扩展方案,旨在为以太坊在未来几年持续扩大网络容量提供基础。

同时,他也在 X 上发表了一篇推文,进一步对这篇文章进行了解释。我们尝试深入浅出地来理解,Vitalik 此次新提出的扩展方案究竟是什么,又到底为什么要这么做。

执行资源与数据资源的短期与长期拓展

Vitalik 在长文的开头指出,「为了在未来五年内扩展以太坊,需要扩展三种资源」:

- 执行资源:EVM 计算、签名验证等

- 数据资源:交易的发送者、接收者、签名等

- 状态资源:账户余额、代码、存储

前两者有着短期和长期的拓展方案。

对于执行资源,短期通过区块访问列表(BAL)、ePBS 和 Gas 费重定价来实现约 10-30 倍的增长,长期通过 ZK-EVM 来实现约 1000 倍的增长,并且对于某些特定类型的计算(签名、SNARK/STARK),链下聚合可以将性能提升约 10000 倍。

对于数据资源,短期通过 p2p 改进和多维度 Gas 来实现约 10-20 倍的增长,长期通过 Blobs + PeerDAS 来实现约 500 倍的增长。

短期的拓展着眼于让以太坊跑得更快。现在以太坊的慢,是因为现在的验证方式是串行的——一个接一个地检查交易。如果某个交易卡住了,整个验证过程就卡住了。

所以接下来今年的 Glamsterdam 升级,会推出区块访问列表(BAL)与 ePBS。

区块访问列表使区块打包者提前告诉验证器:「这个区块里的交易,会访问这些账户和存储位置」。有了这个信息,验证器就可以提前准备,把这些数据从硬盘加载到内存。然后,验证器可以并行检查多个交易,而不是一个一个地检查。就像工厂的流水线:以前是一个工人负责整个产品,现在是多个工人同时处理不同的部分。

ePBS 则是把区块的打包和验证过程分开——区块构建者负责打包交易,提议者负责提议区块,验证器负责验证区块。每个角色各司其职,都做好自己的这部分工作,那么区块构建者就可以更激进地打包更多交易,因为提议者和验证器会帮他检查,不必担心安全性问题。

Gas 费重定价 + 多维度 Gas 可能可以说是「核心招式」。现在,以太坊所有的操作都用同一种 Gas 费。但 Vitalik 的想法是,不同的操作应该有不同的价格。

特别是,创建新状态(比如创建新账户、部署新合约)应该有特殊的「状态创建费」。因为创建新状态是最昂贵的操作。它不仅占用计算资源,还占用存储资源。而且,这个成本是永久的——一旦创建,这个状态就会一直存在。

所以,Vitalik 的想法是:让创建新状态变得更贵,但让普通交易变得更便宜。

实现的方法是「水库机制」。想象有两个桶,一个库装「状态创建费」,另一个库装「普通 Gas 费」。合约互相调用时,Gas 会自动从两个库里借,保证不会乱。

普通用户的交易将变得更便宜,因为这些交易不用交「状态创建费」。而想要创建新状态的开发者,则需要支付更高的费用。这样,网络的整体容量暴增,但状态增长被控制住了,不会让全节点的硬盘爆炸。

长期的拓展是让主网自身做大做强,减少对 Layer 2 的依赖。这包括 Blobs + PeerDAS 与 ZK-EVM 的分阶段 Rollout。

Blobs,一种临时的大文件存储,现在主要给 Layer 2 用。以后,以太坊主网自己也会用 Blobs 来存储数据。但问题也随之而来——如果每个节点都要下载所有的 Blobs,那网络会被撑爆。

这里就要靠 PeerDAS——不用下载全部数据,只需要下载一小部分。就像抽样调查,不需要问每一个人,只需要问一小部分人,就能推断出整个群体的情况。结合 ZK 证明,即使只下载了全部数据的 1/16,你也能确认数据完整性。

然后是 ZK-EVM 的分阶段 Rollout,这使得验证一个区块不再需要重新执行区块里的所有交易,节点直接去相信 ZK 证明就好,验证的成本就从「执行所有交易」降低到「验证一个 ZK 证明」。

Vitalik 的计划是,2026 年,部分节点试用 ZK 验证。到 2027 年,鼓励更多节点使用。最后,一个区块要有效,必须包含来自不同证明系统的 5 种证明类型中的 3 种。他预计,所有节点(索引节点除外)最后都将依赖于 ZK-EVM 证明。

没有「灵丹妙药」的状态拓展

现在让我们看看短期与长期拓展中还没有谈到的「状态资源」。尽管在短期,仍然能够通过与区块访问列表同步、p2p 改进以及数据库优化等方式提升约 5-30 倍,但长期呢?

Vitalik 的答案是,没有。

为什么状态资源这么难扩展?以太坊的状态就像一个巨大的数据库。这个数据库里存着所有账户的余额、所有合约的代码、所有存储位置的数据。

现在这个数据库还不大,只有大约 100 GB,但如果把状态扩展 20 倍,就是 2 TB。那时间再长一些呢?8 TB?

问题不在于硬盘装不下,而是:

- 数据库效率受到影响:现代数据库使用树结构(比如 Merkle 树)来组织数据。当写入一个新数据时,需要更新整棵树。这意味着,如果你要做 X 次更新,在数据库层面就又是 X 次操作,而不是更新一次,数据库操作一次就行了。更新越多,操作越多,写入会慢到爆炸。

- 同步困难:一个新加入以太坊网络的节点,需要下载整个状态,才能验证新的区块。如果数据规模到 8 TB,大多数人当前的网速又要下很久。

解决方案是有的,但 Vitalik 认为都有问题:

- 「强状态无状态性」:节点不需要存储完整的状态,只需要用户提供 Merkle 证明。Vitalik 认为,这个方案存在状态存储的中心化、动态存储访问导致交易失败以及带宽成本问题。

- 「状态过期」:不经常访问的状态,自动从活跃状态中删除。节点只需要存储最近访问过的状态,就能大大减少存储空间。Vitalik 认为存在一个根本性的「存在问题」,即创建一个新状态时,如何证明某状态「从未存在」。假设创建一个新账户,那么就需要证明,新账户地址在以太坊上从未被创建过。这意味着,每个新账户的创建,都需要检查 10 年的历史数据,创建新账户将变得复杂且昂贵。

Vitalik 最终的方法是,结合这两种方案,提出几种新的状态形式,这是对以太坊状态资源架构的整体变更:

- 临时存储:一种会自动过期的存储。比如,可以创建一个新的树,每个月自动清零。这种存储可以用于临时数据,订单簿、流动性池、临时计数器等这些数据通常不需要永久存储,一个月后,旧的订单过期了,新的流动性池又创建了。

- 周期性存储:与临时存储类似,但周期更长,比如 1 年。

- 受限存储:某些存储只能以特定方式访问。比如,一个 ERC20 代币的余额存储,可能只能通过特定的接口访问。这样,系统就可以对这种存储进行优化。

同时,保留现有的状态形式。这样,执行可能便宜 1000 倍(通过 ZK-EVM),但新状态创建可能只便宜 20 倍。

Vitalik 认为,有了新的状态形式,开发者就有了选择。继续使用现有的状态形式,但支付更高的费用,或是重新设计应用,使用新的状态形式,获得更低的费用。对于常见的用例(比如 ERC20 余额、NFT),会有标准化的工作流,而对于更复杂的用例(比如 DeFi),开发者需要自己想办法来优化。

这种策略相当有趣,颇有点开发者动动脑子降低成本,广大以太坊用户从中受益的意味。

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