Kernel Ventures：坎昆升级下的泛以太坊生态展望

TLDR：

1. 以太坊已经完成前三个升级阶段，分别解决了开发门槛，DoS 攻击以及 POS 转型的问题，现阶段的主要升级目标是降低交易费用并优化用户体验。
2. EIP-1553，EIP-4788，EIP-5656，EIP-6780 四个提案分别实现了降低合约间交互成本，提高信标链访问效率，降低数据复制成本以及限制 SELFDESTRUCT 字节码的作用权限。
3. EIP-4844 通过引入外挂在区块上的 blob 数据，可以大大提高以太坊的 TPS 并降低数据存储成本。
4. 坎昆升级对于 DA 赛道中的以太坊专用 DA 会有额外利好并且现阶段以太坊基金会对于数据存储中完全没有借助以太坊的 DA 方案持排斥态度。
5. 由于 Op Layer2 更成熟的开发环境同时以及对以太坊 DA 层更多的需求，坎昆升级可能会给其带来相对更多的利好。
6. 坎昆升级可以提高 DApp 的性能上限，使得 DApp 具有更接近 Web2 中 App 的功能。热度没有消散又需要以太坊上大量存储空间的全链游戏值得关注。
7. 现阶段以太坊生态存在低估，坎昆升级可能成为以太坊开始走强的信号。

1. 以太坊升级之路

自去年 10 月 16 日 Cointelegraph 发布比特币 ETF 通过的假新闻到今年 1 月 11 日 ETF 的最终通过，整个加密市场经历了一段持续的上涨。由于 ETF 最直接的利好对象是比特币，这段时间内以太坊和比特币走势出现了背离的情况，比特币最高接近 49000 美金，已收复上轮牛市峰值的 2/3，而以太坊最高仅至 2700 美金附近，刚刚超过上轮牛市峰值的一半。但自比特币 ETF 落地以来，ETH/BTC 走势出现了显著回升，除了即将到来的以太坊 ETF 预期外，另一个重要原因便是一拖再拖的坎昆升级最近也宣布了在 Goerli 测试网的公开测试，释放出了即将进行的信号。从目前的情况来看，坎昆升级的时间将不会早于 2024 第一季度。坎昆升级致力于解决现阶段在以太坊上 TPS 低下与交易费用高昂的问题，属于以太坊 Serenity 升级阶段的一部分。Serenity 之前，以太坊已经经历了 Frontier，Homestead，Metropolis，三个阶段。前三个阶段分别解决了以太坊上开发门槛，DoS 攻击以及 POS 转型的问题。在以太坊 Roadmap 中明确指出，现阶段的主要目标则是实现 ”Cheaper Transactions“ 和 “Better User Experience”。

近一年 ETH/BTC 汇率走势，图片来源：TradingView

2. 坎昆升级核心内容

以太坊作为一个去中心化社区，其升级方案来源于开发者社区提出并最终经以太坊社区多数赞同的提案，其中得以通过的是 ERC 提案，还在讨论中或者即将在主网施行的统称 EIP 提案。此次坎昆升级预期将通过 5 个 EIP 提案，分别是 EIP-1153，EIP-4788，EIP-5656，EIP-6780 与 EIP-4844。

2.1 主线任务：EIP-4844

• Blob：在EIP-4844 中为以太坊引入了一种新的交易类型 blob，一个大小为 125kb 的数据包。Blob 对交易数据进行了压缩和编码并且并没有以 CALLDATA 字节码的形式在以太坊上进行永久存储，从而大大降低了 gas 消耗，但无法在 EVM 中直接访问。EIP-4844 推行后的以太坊中，每笔交易可以携带最多两个 blob，而每个区块最多可以携带 16 个 blob。但是以太坊社区建议每个区块携带的 blob 数量为 8 个，当超过这个数量后，虽然还可以继续携带，但是会面临相对不断增加的 gas 费，直到 16 个 blob 的上限。

此外，EIP-4844 中利用的另外两项核心技术分别是 KZG 多项式承诺与临时存储，这部分在我们机构前一篇文章 Kernel Ventures：一文探讨 DA 和历史数据层设计中有详细分析。总而言之，通过 EIP-4844 对以太坊单个区块容量大小以及交易数据的存储位置进行了改动，在降低以太坊主网 gas 的同时大幅提升了主网的 TPS 。

2.2 支线任务：EIP-1153

• EIP-1153：这个提案的提出旨在降低合约交互过程中的存储成本。以太坊上一笔交易可以拆解为多个由 CALL 指令集创建的框架，这些框架可能隶属于不同合约，因而可能涉及多个合约的信息传输。状态在不同合约间存在两种传输方式，一种是以输入/输出的方式，另一种则是调用 SSTORE/SLOAD 字节码实现链上永久存储。前者中数据以内存的形式进行存储传输，具有较低的成本，但如果整个传输过程经过了任一不可信的第三方合约，都会存在巨大安全风险。但如果选择后者，又会带来一笔不小的存储开销，也会加重链上存储的负担。而 EIP-1153 的通过引入了瞬时存储的操作码 TSTORE 和 TLOAD 解决了这一问题。通过这两个字节码存储的变量具有和 SSTORE/SLOAD 字节码存储的变量有一样的性质，在传输过程中无法修改。但不同之处在于，瞬时存储的数据在这笔交易结束后不会留在链上，而是会和临时变量一样湮灭，通过这一方式，实现了状态传输过程的安全与相对较低的存储成本。

三种操作码的区别，图片来源：Kernel Ventures

EIP-4788：在以太坊 POS 升级后的信标链中，每个新的执行块包含父信标块的 Root。即使遗失了部分产生时间较早的 Root ，由于共识层完成存储的 Root 具有可靠性，因而我们在创建新区块的过程中，我们只需要留有最新的某几个 Root 便可。但是在创建新区块的过程中，频繁的从 EVM 向共识层请求数据会造成执行效率的低下并为 MEV 创造可能。因而在 EIP-4788 中提出使用一个专门的 Beacon Root Contract 对最新的 Root 进行存储，这使得父信标块的 Root 都是 EVM 暴露的，大大提高了对数据的调用效率。

Beacon Root 的调用方式，图片来源：Kernel Ventures

EIP-5656：对内存中的数据进行复制是以太坊上非常高频的一项基本操作，但在 EVM 上执行这项操作会产生许多开销。为了解决这一问题，以太坊社区在 EIP-5656 中提出了可以在 EVM 上高效进行复制的 MCOPY 操作码。MCOPY 使用了特殊的数据结构来短期存储被负责的数据，包括高效的分片访问和内存对象复制。拥有专用的 MCOPY 指令还能提供前瞻性保护，可以更好的应对未来以太坊升级中 CALL 指令的 gas 成本发生变化。

以太坊数据拷贝 gas 消耗的变化过程，来源：Kernel Ventures

EIP-6780：以太坊中，通过 SELFDESTRUCT 可以对某个合约进行销毁，并清空该合约的所有代码和所有与该合约相关的状态。但在以太坊未来即将使用的 Verkle Tree 结构中，这会带来巨大隐患。在使用 Verkle Tire 存储状态的以太坊中，清空的存储空间将被标记为之前已写入但为空，这不会导致 EVM 执行中出现可观察到的差异，但与未发生的操作相比，已创建和删除的合约会生成不同的 Verkle Commitment，这会导致 Verkle Tree 结构下的以太坊出现数据校验的问题。因而 EIP-6780 中的 SELFDESTRUCT 仅保留了将合约中的 ETH 退还指定地址的功能，会将与该合约相关的代码与存储状态继续保存在以太坊上。

3. 坎昆升级后的各大赛道

3.1 DA 赛道

3.1.1 生态价值探讨

关于 DA 原理与各种 DA 类型的介绍，可以参考我们的上一篇文章Kernel Ventures：一文探讨 DA 和历史数据层设计。对于 DA 项目来说，其收益来源于用户在其上进行数据存储并支付的费用，而其支出来源于维护存储网络运行与存储数据持久性和安全性所支付的费用。收益与支出相减，所余下的便是网络积累下的价值。DA 项目要实现价值的提升，最主要的手段便是提高网络存储空间利用率，吸引尽可能多的用户利用网络进行存储。另一方面，在存储技术上的改进比如压缩数据或者分片存储可以减少网络的支出，从另一方面实现价值更高的积累。

3.1.2 DA 赛道细分

现阶段提供 DA 服务的项目主要分为三种类型，分别是主链专用 DA，模块化 DA 以及存储公链 DA。三者的具体介绍与区别见Kernel Ventures：一文探讨 DA 和历史数据层设计。

3.1.3 坎昆升级对 DA 项目的影响

• 用户需求：坎昆升级后，以太坊的历史交易数据将会有数十倍于原来的增长速度。这些历史数据随之也会带来更大的存储需求，但是由于当下坎昆升级后的以太坊并未实现存储性能的提升，因而主链的 DA 层对这些历史采取了简单的定期清理方式，这一部分数据的存储市场便自然落到了各类 DA 项目头上，从而为其带来了更大的用户需求。
• 发展方向：坎昆升级后以太坊历史数据的增加会促使各大 DA 项目方提高与以太坊的数据交互效率和互操作性来更好的抢占这部分市场。可以预见，各类跨公链的存储桥技术会成为存储公链 DA 与模块化 DA 的发展重点，而对于以太坊的