在区块链的世界里,交易处理速度(通常以每秒交易次数,即TPS来衡量)一直是衡量一个公链性能和用户体验的关键指标,以太坊,作为全球最大的智能合约平台和应用生态系统的基石,其TPS问题一度成为制约其进一步发展的瓶颈,随着以太坊从工作量证明(PoW)向权益证明(PoS)的“合并”(The Merge)升级,以及一系列旨在提升网络效率和可扩展性的改进(如EIP-4844“proto-danksharding”等),以太坊的TPS能力得到了显著提升,正逐步迈向一个更加高效、流畅的未来。

以太坊升级前的TPS困境

在以太坊2.0(信标链)与以太坊1.0(执行层)完成合并之前,以太坊网络采用的是PoW共识机制,其原生设计的TPS相对较低,大约在15-30笔/秒左右,这意味着在网络拥堵时期,大量交易涌入,会导致Gas费飙升、交易确认缓慢,用户体验大打折扣,这一“老大难”问题,也催生了Layer 2扩容方案(如Optimism、Arbitrum、zkSync等)的蓬勃发展,它们试图在以太坊主链之外处理大量交易,再将结果汇总回主链。

“合并”与后续升级:TPS提升的核心驱动力

以太坊的“合并”升级是其发展史上的重要里程碑,它不仅将共识机制从PoW转变为PoS,大幅降低了能耗,更重要的是,为后续的性能提升奠定了基础,PoS机制本身并不直接大幅提升TPS,但它带来的能源效率和安全性提升,使得网络能够更平稳地运行,并支持未来的扩容升级。

真正对TPS产生直接且显著影响的是后续的一系列升级,尤其是:

  1. EIP-4844 (Proto-Danksharding) - “proto-danksharding”协议: 这是当前(截至2024年初)对以太坊L2扩容和TPS提升最具影响力的升级之一,EIP-4844通过引入“blob交易”(blob transactions)来降低L2将数据发布到以太坊主链的成本,L2网络(

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    如Optimistic Rollups和ZK-Rollups)依赖于将交易数据(calldata)存储在以太坊主链上以确保安全性,传统的calldata成本较高,限制了L2的吞吐量和成本效益。

    EIP-4844引入了一种新的交易类型,允许L2以更低廉的成本发送“blobs”(临时数据块),这些blobs不永久存储在以太坊主链上,而是通过数据可用性采样(DAS)来确保其可用性,这一改进直接降低了L2的成本,使得L2能够处理更多的交易,从而间接但显著地提升了整个以太坊生态系统(包括L1和L2)的总TPS。

    • TPS提升预期:EIP-4844实施后,L2的单笔交易成本预计可降低90%以上,这使得L2的TPS可以有数量级的提升,一些主流的L2网络其TPS已经可以达到数千甚至上万笔/秒,整个以太坊生态(L1 + L2)的总TPS因此得到了质的飞跃。
  2. 未来升级:Danksharding(完整数据分片): EIP-4844只是“danksharding”的初步阶段,未来的完整Danksharding升级将通过引入更多的数据分片,进一步增加以太坊主链的数据处理能力和带宽,这将直接提升以太坊L1自身的TPS,并进一步降低L2的成本,使得整个生态系统的处理能力达到新的高度。

    • TPS提升预期:完整Danksharding有望将以太坊L1的TPS提升至数万甚至更高,同时L2的TPS也将同步增长,从而支持更广泛的大规模应用落地。

升级后TPS的现状与展望

需要注意的是,以太坊升级后的TPS不能简单地用一个单一的数字来概括,因为它涉及到L1主链和L2扩容层两个层面:

  • 以太坊L1主链:在当前阶段(EIP-4844已部署但Danksharding尚未完全实现),L1的TPS相较于合并前有一定提升,但提升幅度并非爆炸性的,其TPS通常在15-30笔/秒的范围内波动,但在网络负载较低时可能会有所增加,L1的核心功能更多是保障安全性和最终性,并将大量交易处理任务交由L2。

  • 以太坊L2扩容层:这是当前以太坊TPS提升的主要贡献者,借助EIP-4844带来的成本优势,主流的L2网络如Arbitrum、Optimism、zkSync、Starknet等,其TPS已经可以达到数千笔/秒,甚至更高,在某些测试网络或特定场景下,部分L2的TPS宣称可达数万笔,整个以太坊生态的总TPS(L1 + 所有L2)已经远超升级前的水平,能够有效支撑当前DeFi、NFT、GameFi等众多应用的需求。

TPS提升的意义与未来挑战

以太坊通过升级不断提升TPS,其意义深远:

  1. 改善用户体验:更低的Gas费和更快的交易确认速度,使得普通用户能够更便捷地使用以太坊上的应用。
  2. 降低应用门槛:对于开发者而言,更高的TPS意味着可以构建更复杂、用户量更大的应用,而不必过分担心网络拥堵和高昂的链上成本。
  3. 增强生态竞争力:面对其他高性能公链的竞争,以太坊通过持续的技术升级和L2生态的繁荣,巩固其作为去中心化应用首选平台的地位。

以太坊的发展仍面临挑战,如L2之间的互操作性、数据可用性中心化风险、以及随着TPS提升带来的潜在安全压力等,但以太坊社区和开发团队正在积极研究和应对这些问题。

以太坊升级后,尤其是通过“合并”和EIP-4844等关键升级,其交易处理能力得到了显著增强,虽然L1主链的TPS提升相对渐进,但L2扩容层已成为TPS提升的主力军,使得整个以太坊生态系统的总TPS实现了跨越式发展,随着Danksharding等更宏大升级的逐步实施,以太坊有望成为一个能够支持全球级去中心化应用的高性能、高可扩展性的区块链平台,其TPS潜力仍有巨大的释放空间,我们正见证以太坊从“拥堵”走向“顺畅”的关键转变。