一、背景
有一个叫以太坊的新建小镇，镇子里住的都是想要做出一番事业的热血青年，镇子不大，只有几条主干道，基本能满足人们日常的出行需要。随着更多的人慕名而来，往日安静的小镇开始变得热闹，最明显的标志就是早晚上下班高峰时，道路异常拥堵，人们花在路上的时间更长，拥堵也产生了更多油耗，汽车尾气也带来了环境污染问题，出行成本越来越高，人们开始抱怨起来，也让想要搬到这里的人们望而却步......
这个小故事，其实就是以太坊生态当前面临的一个窘境：日益增加的交易量带来了以太坊的繁荣，但也导致了以太坊网络的拥堵。于是，以太坊生态的建设者们提出了一些列的改进提案（E thereum I mprovement Proposal），今天我们要聊的，就是EIP-4844提案。
二、目的
有了刚才的故事的铺垫，现在我们进入正文：如何提高整个以太坊网络的吞吐量，并降低交易费用，进而解决以太坊面临的可扩展性问题？
从短期和中期来看，Rollup 可能是以太坊唯一的无需信任的扩展解决方案。基于乐观证明的Rollup方案：Optimism 和 Arbitrum 的交易费用，比以太坊基础层降低了约 3-8 倍；基于零知识证明的 ZK rollups方案，比以太坊基础层降低了约 40-100 倍。然而，即使是这些费用对于许多用户来说也太昂贵了。试想以下，在如今5G盛行的移动互联网网络中，我们在刷短视频、B站、浏览商品图片时，还会去担心是否超出流量限额吗？当然不会，因为流量费已经低到大多数人不会care的地步。这种流畅丝滑、毫无后顾之忧的移动互联网用户体验，正是区块链网络要大力改进的地方。
从长期来看，Data Sharding数据分片也许是解决该问题的终极答案。这种方案有点类似于大数据领域里用到的一种技术：MapReduce，即将海量的数据切割成小块，分发到不同的节点并行计算，最后将各个节点的结果汇总处理，生成最终结果。但要在去中心化的区块链网络中实现这一技术，仍然需要相当长的时间完成实施和部署，长途漫漫......
于是，诞生了EIP-4844这种方案，也叫 Proto-Danksharding，前缀 "Proto "表示它是全面数据分片解决方案的初步或初始阶段，同时也是以以太坊研究员 Dankrad Feist(@dankrad) 命名的更先进的 danksharding 技术的原型或早期版本。该提案会完成全面数据分片的很多前置工作，也可以将Rollup费用降低几个数量级，并使以太坊能够在不牺牲去中心化的情况下保持竞争力。这种权宜之计颇有点互联网公司小步快跑、快速迭代的味道，既然一口吃不成胖子，那就一步一个脚印，步步为营！
三、主要内容
3.1、EIP-4844（Proto-danksharding）
-
该提案实现构成完整 Danksharding 规范的大部分逻辑和 "脚手架"（例如交易格式、验证规则）的提案，但并不实际实现任何分片。本质上就是为以后实现全面分片打基础，完成前置工作，具体的改造内容，大家可以看这个任务列表。
-
其核心特征是在以太坊中引入了一种新的交易类型：blob-carrying transactions，与常规交易类似，但它携带了一个额外的数据块Blob（128kb），目标区块为1Mb，最大可达2Mb。Blob的结构如下：
如今，Rollup 使用 calldata。未来，Rollup 将别无选择，只能使用分片数据Blob，因为它会便宜得多，至于便宜多少，我们接着往下看。 -
需要注意的是，以太坊自2020年以来的扩展性方案一直遵循的是 Rollup-centric roadmap，即以Rollup为中心的路线图，因此该EIP并不是直接在原来的交易中增加空间（以太坊也一直反对这种直接增加Block大小的做法），而是为Rollup的数据块增加了空间，这两者有很大的不同。
Block空间 Blob空间 对所有节点可见 是 是 存储时长 永久 数周 EVM可见 是 否 存储位置 执行层 共识层 大小 最大940KB 初始目标1MB Gas成本 16gas/byte 1 gas/byte
其中最主要的区别有三点：
① Block空间为永久有效，而blob空间的有效期为两周~三周。试想下按照12s一个约1MB的区块，一年将达到2.5TB的数据量，如果永久保存的话，这哪里是改进提案，明明就是添乱嘛。两周的时间足够Rollup的L2层检索和验证这些数据，同时也使得有需求的用户或协议来备份该数据。
② Block空间的gas费为16 gas/字节，而Blob空间的gas费为1 gas/字节⬇️⬇️⬇️（因为它不需要永久存储），这也就是为什么Blob方案会降低gas费的一个重要原因。
③ Blob数据位于共识层，并且对EVM不可见，也就意味着不存在EVM执行的成本⬇️⬇️⬇️，这在另一个维度降低了交易成本。
3.2、如果Blob数据数周之后删除了，用户要访问怎么办？
首先要声明的是：以太坊共识协议的目的并不是保证所有历史数据的永久存储。相反，其目的是保证安全性和去中心化这些最重要的特性。
这也就反驳了在有些人看来，区块链就是个数据库的说法。区块链是为了去中心化而设立的，这里不可避免的要存储一些数据，比如区块结构中的data字段可以用来存储智能合约bytecode或者函数调用参数等，但是纯粹把它当做数据库来存储，这是跟区块链的初衷相违背的。
所以，谁关心这些数据，谁存储。以太坊只需要保证这些Blob数据是可证明的、正确的，遵循其共识机制即可，它会把Blob数据保存数周，供其他人下载备份使用。那谁需要这些数据呢？
依赖这些数据的应用、区块链浏览器、API提供商、进行数据分析的学者、个人爱好者、The Ethereum Portal Network(专门用来存储历史数据)、第三方索引协议The Graph......总之，既然你们关心这些数据，那你们自己保存~
3.3、如何应对Gas定价的挑战--平均负载和最坏情况负载不匹配？
我们知道以太坊区块的大小是由区块的gas limit决定的，gas成本降低，区块就可以打包更多的交易，进而提高交易吞吐量TPS。当前Rollup扩展性方案使用calldata存储数据，如果把calldata的存储成本降10倍，那带来的交易吞吐量TPS的提升可能不止10倍，但为什么不这么做呢？
这其实与平均负载 和最坏情况负载 之间的差异有关。今天，我们已经遇到这样的情况：平均区块大小约为 160 kB，但理论上可能的最大区块大小（如果一个区块中的所有 30M Gas 都进入了 calldata）约为 1.8 MB。以太坊网络过去曾处理过接近最大值的区块。然而，如果我们只是将 calldata 的 Gas 成本降低 10 倍，那么虽然平均区块大小会增加到仍然可以接受的水平，但最坏的情况将变成 18 MB，这对于以太坊网络来说太大了，无法处理。
对于以太坊采用P2P的网络架构，每个节点之间的数据传输本来是 160 KB，现在突然变成了 18 MB，这就对节点的带宽和磁盘提出了更高的要求，否则就会带来更多的网络延迟，这种感觉就像一个人1天只吃1顿饭，但这1顿饭包含了早中晚三餐的饭量，所以这个人要么撑死，要么饿死，除非变成一只骆驼🐪。
所以，如何避免平均情况 / 最坏情况负载不匹配，并在每个区块中包含接近我们可以安全处理的最大数据量？ Proto-danksharding 和 EIP-4488（注意：这是又一个提案） 正是做到这一点的两个提案。
3.4、EIP-4844(Proto-danksharding) Vs EIP-4488
为了避免混淆，这里使用Proto-danksharding的术语。
| 平均情况区块大小 | 最坏情况区块大小 | |
|---|---|---|
| 当前状态 | 160kb | 1.8MB |
| EIP-4488 | 350kB | 1.4MB |
| Proto-danksharding | 1MB（可根据需要调整） | 2MB |
EIP-4488 是解决相同平均情况 / 最坏情况负载不匹配问题的更早且更简单的尝试。 它通过两个简单的规则做到了这一点：
- Calldata Gas 成本从每字节 16 Gas 减少到每字节 3 Gas
- 每个块的限制为 1 MB，加上每个交易的额外 300 字节（理论最大值：1.4 MB）
我们看到EIP-4488的方案简单粗暴，先降低gas成本，但gas太低了又会造成大区块的问题，那干脆再限制下区块大小。
Proto-danksharding则引入多维度的 EIP-1559 费用市场解决 gas 定价危机。
| 每个区块目标值 | 每个区块最大值 | 基础gas费 | |
|---|---|---|---|
| Gas limit | 15 million | 30 million | 变化的 |
| Blob 数量 | 8个 | 16个 | 变化的 |
这里有 Gas 和 Blob 两个维度的约束。简单来说，其中Gas limit即每个区块所有交易的gas limit之和不超过30 million，Blob的数量不超过16个，其中每个 128 KB。更加具体的逻辑，可以看这里 multidimensional-fee-market。在这个双重约束下，区块的大小会接近目标值，而不是大到区块链网络无法承受。
不管怎么说，EIP-4488 和 Proto-danksharding 提案都以不同的方式解决了平均情况/最坏情况不匹配的问题，那它的区别在哪里呢？
EIP-4488解决的是当下的问题，尝试最小化当下所需的更改，而Proto-danksharding解决的是未来的问题，它引入了Blob并进行了大量更改，因此将来升级到完全分片只需要很少的更改。一旦推出Proto-danksharding，执行层客户端团队、Rollup开发人员和用户无需做进一步的工作即可完成向完全分片的过渡。 Proto-danksharding 还将 blob 数据与 calldata 分开，使客户端更容易在更短的时间内存储 blob 数据。
四、EIP-4844 对未来以太坊发展的影响
EIP-4844遵循以太坊的以Rollup为中心的发展线路，也为未来完成 Danksharding 实现了大量的基础工作，据估计，实现 Rollup + Danksharding 的宏伟目标后，以太坊的交易吞吐量TPS可达到百万级别，我们不难看出 EIP-4844 在这蓝图中的重要性：
- 大幅降低Rollup交易费用： EIP-4844的blob交易和多维费用市场可将Rollup交易费用减少多达100倍，从而促进以太坊第二层解决方案的广泛采用并使用户受益。
- 提高数据可用性： 该提案允许以显著较低的成本为每个以太坊区块提供更多数据，从而提高了数据可用性，这对第 2 层Rollup至关重要。
- 简化数据管理： 该提案引入了有效的Blob数据删除机制，减少了长期存储需求，并与可持续发展目标保持一致，使以太坊更加生态友好。
- 面向未来的网络升级： EIP-4844 的模块化结构和专用数据层为未来增强提供了灵活性，促进了以太坊生态系统内的持续创新。
按照相关报道，EIP-4844 提案也将于近期完成，也许，我们即将迎来清晨的第一缕阳光~🌞
五、展望
web2互联网的发展历程，其实为web3的发展提供了清晰的道路指引。10年前当网络通信从3G升级到4G后，迎来了移动互联网的蓬勃发展，各种移动应用层出不穷，如今我们一部手机走天下，到5G时代，又促进了物联网的应用场景的发展，所以，当区块链的网络能够像互联网那样丝滑流畅，必然会催生各种应用，吸引更多地用户参与到web3中，我们期待以太坊的终极分片早日完成。