一、以太坊的升級路線圖 M2SVPS

The Merge

在 The Merge 階段，POW 共識機制將過度為 POS，信標鏈將合并在一起。為了便于理解，我們將以太坊結構簡化為下圖：

我們在這里先定義什么是分片：簡單理解就是水平分割數(shù)據(jù)庫以分散負載的過程

在轉為 POS 后：區(qū)塊提議者和區(qū)塊驗證者分離，POS 工作流程如下（根據(jù)上圖理解）：

• 在 Rollup 上提交交易

• 驗證者將交易添加到分片區(qū)塊中

• 信標鏈選擇驗證者以提出新的塊

• 其余的驗證者組成隨機的委員會并驗證分片上的提議

提出區(qū)塊和證明提議都需要在一個 slot 內完成，一般是 12s。每 32 個 slot 組成一個 epoch 周期，每個 epoch 將打亂驗證者排序并重新選舉委員會。

合并后，以太坊將為共識層實現(xiàn)提議者-構建者分離（PBS）。Vitalik 認為，所有區(qū)塊鏈的終局都將是擁有中心化的區(qū)塊生產和去中心化的區(qū)塊驗證。由于分片后的以太坊區(qū)塊數(shù)據(jù)非常密集，出于對數(shù)據(jù)可用性的高要求，區(qū)塊生產的中心化是必要的。同時，必須有一種能夠維護一個去中心化的驗證者集的方案，它可以驗證區(qū)塊并執(zhí)行數(shù)據(jù)可用性采樣。

礦工和區(qū)塊驗證分離。

礦工進行區(qū)塊的構建，然后將區(qū)塊提交給驗證者。向驗證者出價投標選擇自己的區(qū)塊，然后驗證者投票來決定區(qū)塊是否有效。

分片是一種分區(qū)方式，可以在 P2P 網絡中分散計算任務和存儲工作負載，經過這種處理方式，每個節(jié)點不用負責處理整個網絡的交易負載，只需要維護與其分區(qū)（或分片）相關的信息就可以了。每個分片都有自己的驗證者網絡或者節(jié)點網絡。

分片的安全性問題：

例如整個網絡有 10 條分片鏈，破壞整個網絡需要 51% 的算力，那么破壞單個分片只需要 5.1% 的算力。因此后續(xù)的改進就包含了一個 SSF 算法，這個算法能夠有效防止 51% 的算力攻擊。根據(jù) vitalik 總結，轉向 SSF 是一個多年的路線圖，即使目前做了大量工作，它也將是以太坊較晚推行的重大變化之一，并且遠在以太坊的 PoS 證明機制、分片和 Verkle 樹完全推出之后。

信標鏈，負責生成隨機數(shù)，將節(jié)點分配給分片，捕捉單個分片的快照和其他各種功能，負責完成分片間的通信，協(xié)調網絡的同步。

信標鏈的執(zhí)行步驟如下：

• 區(qū)塊生產者對區(qū)塊頭和出價一起進行承諾。

• 信標鏈上的區(qū)塊者（驗證者）選擇獲勝的區(qū)塊頭和投標，無論區(qū)塊打包者是否最終生成區(qū)塊體，都將無條件獲得中標費。

• Committee（驗證者中隨機選?。┩镀贝_認獲得的區(qū)塊頭。

• 區(qū)塊打包者披露區(qū)塊體。

The Surge

該路線的主要目標是推動以 Rollup 為中心的擴容。Surge 指的是添加了以太坊分片，這是一種擴容解決方案， 以太坊基金會聲稱：該解決方案將進一步啟用低 gas 費的二層區(qū)塊鏈，降低 rollup 或捆綁交易的成本，并使用戶更容易操作保護以太坊網絡的節(jié)點。

該圖仍然可以通過以下簡圖來理解：

以 zkrollup 運行原理為例：在 zkrollup 中分為排序器（sequencer）和聚合器（aggregator），排序器負責將用戶交易排序，并且將其打包成批次（batch），發(fā)送給聚合器。聚合器執(zhí)行交易，從前狀態(tài)根（prev state root），生成后狀態(tài)根（post state root），然后生成證明（proof），聚合器最后將前狀態(tài)根、后狀態(tài)根、交易數(shù)據(jù)，證明發(fā)送到 L1 上的合約，合約負責校驗證明是否有效，交易數(shù)據(jù)存儲在 calldata 內。Zkrollup 數(shù)據(jù)可用性可以讓任何人能夠根據(jù)鏈上存儲的交易數(shù)據(jù)，還原出賬戶的全局狀態(tài)。

但是使用 calldata 的費用非常昂貴，因此整個 EIP-4844 協(xié)議（可能隨時改變）提出了將交易區(qū)塊的大小改為 1～2MB，為未來的 rollup 與數(shù)據(jù)分片打下堅實基礎。目前以太坊的區(qū)塊大小大約是 60KB ~100KB，以 EIP-4844 為例，大概可以提升 10～34x 的區(qū)塊大小極限。該區(qū)塊格式被稱為 blob（也可以稱為數(shù)據(jù)分片 data shard）。

The Scourge

該階段 Scourge 是路線圖的補充，主要用于解決 MEV 的問題。那什么是 MEV？

MEV 全名 Miner Extractable Value / Maximal Extractable Value，這一概念最先應用在工作量證明的背景下，最初被稱為「礦工可提取價值（Miner Extractable Value）」。這是因為在工作量證明中，礦工掌握了交易的包含、排除和順序等角色能力。然而，在通過合并過渡為權益證明后，驗證者將負責這些角色，而挖礦將不再適用（此處介紹的價值提取方法在這次過渡后仍將保留，因此需要更改名稱）。為了繼續(xù)使用相同的首字母縮寫詞以便確保延續(xù)性，同時保持相同基本含義，現(xiàn)在使用「最大可提取價值（Maximal Extractable Value）」作為更具包容性的替代詞。

套利空間包括：

通過壓縮存儲空間，來獲得 gas 費用的價差；

裁判員搶跑：廣泛的搜索 mempool 上的交易，機器在本地執(zhí)行計算，看看是否會有利可圖，如果有則用自己的地址發(fā)起相同交易，并且使用更高的 gas 費；

尋找清算目標：機器人競相以最快的速度解析區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)，從而確定哪些借款人可以被清算，然后成為第一個提交清算交易并自行收取清算費的人。

夾心交易：搜索人會監(jiān)視內存池內 DEX 的大額交易。例如，有人想要在 Uniswap 上使用 DAI 購買 10,000 UNI。這類大額交易會對 UNI / DAI 對產生重大的影響，可能會顯著提高 UNI 相對于 DAI 的價格。搜索人可以計算該大額交易對 UNI / DAI 對的大致價格影響，并在大額交易之前立即執(zhí)行最優(yōu)買單，低價買入 UNI，然后在大額交易之后立即執(zhí)行賣單，以大額訂單