Danksharding 是擴展以太坊的關鍵：詳細指南

以太坊的開發者正專注於一項名為 danksharding 的技術 — 一種全新的解決網路性能問題的方法。這個想法的核心人物是 Dankrad Feist，他是以太坊基金會的研究員。但 danksharding 不僅僅是一些小的改進，它是以太坊長期策略中的一個重要部分，旨在提升交易處理能力並降低用戶成本。

Danksharding 與其他擴展方案有何不同？

大多數傳統的擴展解決方案依賴將區塊鏈拆分成多個較小的鏈，稱為 shards。每個 shard 独立運作，並行處理交易。這幫助網路同時處理更多交易。

Danksharding 提出了一種不同的方式。它不是在每個 shard 上由多個提案者提出區塊，而是使用一個單一的提案者來為整個網路提出區塊。這個改變聽起來微不足道，但大大簡化了系統的運作方式，並為實現真正擴展性提供了一條更清晰的路徑。

Danksharding 在實務中的運作方式

想像一個由 1,000 個節點組成的以太坊網路。在目前的情況下 (沒有 sharding)，每個節點都必須檢查並存儲網路上的所有交易。這也是為什麼隨著用戶數增加，區塊鏈會變得越來越慢的原因。

有了 danksharding，網路將被拆分成 64 個不同的分段。每個分段負責處理一組特定的交易。例如，第一個 shard 可能處理所有帳戶名稱以 ‘A’ 到 ‘E’ 開頭的交易，而第二個 shard 管理 ‘F’ 到 ‘J’ 的帳戶。透過分散工作，每個 shard 只需處理整體交易量的一小部分，從而提升速度並改善整體性能。

這種結構意味著個別節點不需要強大的硬體就能加入網路，使以太坊變得更去中心化。

Proto-Danksharding：重要的橋接步驟

在完整的 danksharding 實現之前，以太坊將採用一個中間版本，稱為 proto-danksharding。這個版本是透過 Cancun 升級和 EIP-4844 引入的。

Proto-danksharding 允許 Layer 2 rollup (在以太坊上添加資料)，且成本較低。這並不是一個完整的擴展解決方案，但提供了即時的改進，並為未來完整的 danksharding 打下基礎。

詳細比較：Proto-Danksharding 與 完整 Danksharding

Proto-danksharding 已在以太坊主網上部署運行。完整的 danksharding 仍在開發中，將在 proto-danksharding 之後推出。

為何 danksharding 對以太坊如此重要？

以太坊目前面臨一個常見問題：用戶數增加，交易費用 (gas fee) 也隨之上升，處理速度變慢。這是因為目前的網路每個區塊能處理的交易數有限。

Danksharding 透過允許多個交易並行處理來解決這個問題。不是所有交易都經由一條單一的路徑，而是分散到 64 個不同的 shard。這可以將吞吐量提升到超過 100,000 TPS — 比目前速度大幅提升。

此外， danksharding 也降低了運行完整節點的硬體需求。節點只需存儲部分 shard 的資料，而非整個區塊鏈。這使得更多獨立節點能加入，提升網路安全性與去中心化。

Danksharding 與 Proof of Stake 的轉變

一個重要細節： danksharding 只能在以太坊完全轉向 Proof of Stake (PoS) 之後運作。以太坊在 2022 年 9 月的 “The Merge” 事件中完成了這一轉變。

Proof of Stake 改變了以太坊達成共識的方式。它不再依賴挖礦者 (Proof of Work)，而是由驗證者（validators）來維護網路 — 他們抵押 ETH 以保護網路。這個機制使得部署 danksharding 更加可行且安全。

Beacon Chain 是一條獨立的區塊鏈，用來協調 Proof of Stake。它追蹤驗證者、管理共識，並會隨機指派驗證者來驗證 shard chains。Beacon Chain 是確保 danksharding 高效運作的核心組件。

danksharding 的實際好處

速度提升： 更高的吞吐量意味著交易確認更快，尤其在高峰時段。

成本降低： 網路能處理更多交易，競爭壓力降低，使用者可以用更低的費用發送交易。

去中心化： 降低硬體需求讓更多人能運行節點，提升網路安全。

支援 Layer 2： danksharding 也改善了像 Arbitrum 和 Optimism 這些 Layer 2 解決方案的體驗，這些方案目前是大多數用戶與以太坊互動的主要方式。

安全性維持： danksharding 不會犧牲安全性來追求擴展性。相關的安全機制仍然存在，以防止 51% 攻擊。

面臨的挑戰

儘管 danksharding 充滿潛力，但也帶來一些技術挑戰。 shard 之間的通訊設計必須謹慎，以避免延遲和錯誤。網路的額外複雜性也可能引入新的安全漏洞，若未妥善處理。

開發者還需考慮智能合約在多個 shard 上的運作方式。這可能需要對應用程式的設計做出調整。

Ethereum 2.0 的路線圖

Ethereum 2.0 不只是一個升級，而是一系列步驟：

1. The Merge (2022年9月)： 轉向 Proof of Stake
2. Ethereum Cancun (Proto-Danksharding)： 降低 Layer 2 成本
3. 完整 Danksharding： 全面擴展以太坊

目前，Ethereum 社群正等待更詳細的 danksharding 完整部署時間資訊。

常見問題

Sharding 是什麼？
Sharding 是將區塊鏈拆分成多個小鏈 (shards)，並行運作，每個 shard 處理獨立交易，以提升網路吞吐。

為何以太坊需要 danksharding？
隨著以太坊用戶和交易數增加，網路擁堵與高費用成為問題。 danksharding 允許多交易並行處理，解決這些瓶頸。

Danksharding 與傳統 sharding 有何不同？
Danksharding 使用單一提案者提出區塊，而非在每個 shard 上由多個提案者，簡化架構並提升效率。

Ethereum 2.0 有多少 shards？
Ethereum 2.0 設計有 64 個 shards，每個 shard 可獨立處理交易與智能合約。

Proto-danksharding 是什麼？
Proto-danksharding (EIP-4844) 是一個中間步驟，用來降低 Layer 2 rollup 的成本，待完整 danksharding 實現。

Beacon Chain 的角色是什麼？
Beacon Chain 是一條使用 Proof of Stake 的區塊鏈，負責協調驗證者、管理共識，並隨機指派驗證者驗證 shard chains。

Danksharding 何時會部署？
確切時間尚未公布，但預計在 proto-danksharding 部署後進行。

Sharding 會影響去中心化嗎？
不會， danksharding 設計旨在提升擴展性，同時保持去中心化，讓更多獨立節點加入，無需高端硬體。

智能合約在 danksharding 下如何運作？
開發者正研究如何讓智能合約在多個 shard 上無縫運作，可能需要調整應用程式的設計。

Danksharding 與轉向 Proof of Stake 有何關聯？
Proof of Stake 是 danksharding 的前提條件。這個新共識機制是安全部署 sharding 的必要條件。

結論

Danksharding 代表了以太坊邁向真正可擴展區塊鏈的重要一步。它不僅是技術上的改進，更是一個願景：打造一個能以低成本、高速度服務數百萬用戶的網路。

Proto-danksharding 已開始為 Layer 2 用戶帶來即時利益。完整的 danksharding 將進一步提升這些能力，讓以太坊成為未來去中心化金融的真正平台。

對區塊鏈技術與以太坊未來感興趣的人，應密切關注 danksharding 的發展，因為它將塑造未來數年的運作格局。