坎昆升級來臨，主流L2們都進行了哪些適合？

TL;DR：

• 坎昆升級將於2024 年 3 月 13 日推出，EIP4844即將上線。 Danksharding是以太坊路線圖的核心，這次升級是實現Danksharding的第一步。
• EthereumL2適配EIP4844後，交易手續費大幅下降，L2的TPS倍增。用戶會感覺到交易速度更快、成本更低、體驗更流暢、更靈敏。這些L2上會有更複雜更大型的Dapp應用。
• Optimistic rollups適合EIP4844比較簡單，ZK rollups適合比較複雜。以太坊沒有預先編譯合約支援BLS12-381橢圓曲線，導致部分ZKP驗證難度高，阻礙了ZK rollups適配EIP4844的進度。
• 橢圓曲線的問題可以透過兩種方式解決，1. 等待以太坊對BLS12-381橢圓曲線進行預編譯；2.用另一種證明方式來達到同等目的，使用以太坊預編譯支援的BN254.
• 目前，Arbitrum、Optimistic、Starknet、zkSync、Scroll、Polygon zkEVM以及新L2 Morph都在適合EIP4844。其中，Arbitrum、Optimistic 和Starknet表示坎昆升級後會實施EIP4844的適配。 Morph則率先發布了創新的zkSNARK zkEVM適配方案，這將是第一個適配EIP4844的zkSNARK zkEVM

一、背景

#2020 年，以太坊發布了以Rollup 為核心的路線圖，這項措施為未來的發展指明了方向。隨後，Vitalik在第二年的「Endgame」中描述了以太坊的最終願景，強調了基礎層建設的優化以及為Rollup提供支援。這些舉措明確了以太坊未來發展的主要方向，為區塊鏈生態系統的不斷壯大奠定了基礎。

以太坊引進了Danksharding分片技術，旨在提升其作為資料可用性層的穩定性。這項技術可望降低L2交易費用，增加Rollup每秒交易次數，並進一步擴展以太坊網路規模。

截至今年，以太坊坎昆-德內布（Dencun）升級最終於2024年3月13日發布，即將推出EIP4844。這次硬分叉被視為以太坊實現Danksharding的首要舉措，是以太坊路線圖中至關重要的一環。

關於什麼是DA層，Danksharding的技術原理，EIP4844的內容，請參考去年我寫的一篇技術文章：DA（資料可用性）Summer 將至？ https://foresightnews.pro/article/detail/33575

二、坎昆升級如何善用L2？

EIP4844引進了一種新的交易類型，稱為blob-carrying交易。每個blob-carrying交易都具有能力「攜帶」一個 Blob 清單。 Blob是一個資料包，大小約為125 KB。 Blob的儲存時間相對較短，僅4096個epoch，約18天左右。

• L2交易手續費大幅下降。由於Blob不需要永久存儲，Blob相比於區塊空間更大更便宜。 Blob 可以在相同的 gas 消耗下儲存比 Calldata 多 10 倍的資料。適配了EIP4844的Rollup可以將交易資料儲存在 Blob 中，將交易費用降低一個數量級。
• L2的TPS倍增。目前每個區塊目標是3個Blob，最多允許 6 個 Blob。區塊只有 90KB，而每個Blob大約125KB。引進Blob相當於區塊額外擴展了幾倍的空間可以用來存Rollup的數據，因此Rollup的TPS也能倍增。而Toni和Vitalic寫的「On Increasing the Block Gas Limit」中表示，會透過增加區塊Gas limit和非零Calldata bytes的價格，實現更小、變數更少的區塊大小，從而未來可以增加更多Blob。 Blob更多則儲存空間會更大。

EthereumL2在適配EIP4844之後，將為最終用戶提供更快速的交易、更低的成本、更流暢的體驗和更靈敏的反應。這將為L2平台帶來更多複雜和大型的Dapp應用。

三、L2如何適應EIP4844？

L2如何適配EIP4844呢？我們需要分Optimistic Rollup和ZK Rollup來分別討論。

Optimistic Rollups適配EIP4844

Optimistic rollup是一種透過詐欺證明來確保rollup執行正確性的技術。在這種機制下，節點會預設狀態轉換是正確的，除非在規定時間內有人提出詐欺證明來證明狀態轉換是非法的。一旦有詐欺證明出現，先前提交的狀態轉換將被撤銷。

Optimistic Rollup適合EIP4844相對ZK rollup來說更簡單。把L2的交易都透過Blob-carrying交易提交到L1即可完成適配。此外，就是要調整詐欺證明使之適配EIP4844，這部分就可以慢慢做了。畢竟，許多optimistic rollup至今也沒上線詐欺證明。上線了詐欺證明的，發現兩年多都沒有一個詐欺證明提交。

L2交易提交：Rollup提交的時候，使用Blob-carrying交易，將Rollup資料儲存在Blob中。 Blob-carrying交易的payload是rlp([tx_payload_body, blobs, commitments, proofs])，其中

• tx_payload_body- 是標準 EIP-2718 blob 交易的 TransactionPayloadBody。
• blobs- Blob 清單。一個交易最多包含兩個blob。
• commitments- Blob的KZG承諾清單。
• proofs- Blob和對應KZG承諾的證明清單。這個證明是會被ETH節點所驗證的。

調整詐欺證明：

• 首先，證明者和挑戰者需要多輪互動等方式找到爭議點。
• 然後將爭議點提交到L1上做判定。適配EIP4844則有可能還需要證明這個爭議點的資料儲存在某個Blob上。
• 由於Blob資料大約18天後會被刪除，因此挑戰期必須在刪除之前，這一點現在的optimistic rollups都是滿足的。一般挑戰期不超過7天。

ZK Rollups適配EIP4844

ZK rollup是透過ZKP來證明L2狀態轉換是正確的。 ZK rollup適配EIP4844相對optimistic rollup來說更複雜。

1. L2交易提交：這一步Optimistic Rollup是類似的。
2. ZK證明提交：與適配前的ZK Rollup相比，除了做狀態轉換的ZKP證明以外，還需要多證明一個流程。即證明blob commitment和transaction batch是對應的，從而保證狀態轉換證明的輸入是正確的。
3. 打個比方：狀態轉換的ZK電路能產生計算過程a a = b的證明。當（a=1,b=2）和（a=2,b=4）時產生的ZKP都是合法的。因此我還需要提供一個證明，證明我當時提供的輸入是（a=1,b=2）而不是（a=2,b=4）。
4. 這一點在適配EIP4844之前是不需要做的，因為資料就直接儲存在Calldata中可以直接讀取，確保了輸入不會被調包。用了EIP4844後，Blob資料無法直接讀取，只能透過一個新的電路來證明這一點。
5. 用STARK的ZK rollup(如Starknet)更容易實現這種證明機制。而這對於用SNARK的ZK rollup是存在挑戰的，原因是：EIP4844的blob commitment使用的橢圓曲線是BLS12-381，而ETH的預編譯合約只支持了BN254，由於曲線不同，導致我們難以直接在智能合約中驗證blob commitment完成證明。
6. 用SNARK的zkEVM/zkVM需要解決第2點中提到的由於曲線不匹配無法產生ZK證明的問題。

• 等待Ethereum支援BLS12-381的預編譯合約。這會很漫長。
• 採取另一種證明方式來證明。要設計新的電路，必須用預編譯合約支援的BN254橢圓曲線。目前，我們看到Morph採用了這個方法。這也使得Morph成為第一個完成EIP4844適配的zkEVM。

Morph 的EIP-4844 zkEVM 整合解決方案請參閱：https://medium.com/@morphlayer2/morphs-solution-to-eip-4844-zkevm-integration-7f469910478f

#四、有哪些L2適配了EIP4844？在

Optimistic rollup中，Optimism和Arbitrum已表示致力於採用 EIP-4844，並與其社群密切合作來測試和部署必要的更新。 Arbitrum屬於Stage 1的Rollup， 安全性相對較好。涉及到需要將詐欺證明適配EIP4844的問題。 Optimistic rollup屬於是Stage 0的Rollup，目前還沒有詐欺證明，適合起來更容易，但安全性不夠高。在

ZK rollup中，使用STRAK和SNARK的rollup適配難度是不同的。用STARK的rollup適配EIP4844比較簡單，Starknet是其中的代表。 Starknet發表了文章表示坎昆升級後會實施對EIP4844的適配(文章連結)。用SNARK的rollup，zkSync也在探索如何利用攜帶 blob 的交易來進一步降低成本並提高效能。 Scroll則是在去年發表了一篇文章介紹了適配EIP4844的思路（文章鏈接）

最令人映像深刻的是Morph, 他是一個Optimistic ZK Rollup，率先發布了zkEVM適配EIP4844的方案，可以說是第一個完成EIP4844的zkEVM Rollup。

Optimistic ZK Rollup結合了兩類Rollup的優點。它樂觀地相信Sequencer提交的執行結果，允許對結果產生懷疑的人發起挑戰。只有在發起挑戰時，證明者才會產生ZKP來證明執行結果的正確性。它擁有Optimistic rollup的效率，又擁有ZK rollup的ZK證明的可靠性。

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