在加密货币领域,以太坊(Ethereum)无疑是最具影响力的公链之一,它凭借智能合约功能,支撑了DeFi(去中心化金融)、NFT(非同质化代币)、DAO(去中心化自治组织)等众多生态应用,被称为“世界计算机”,随着用户和应用的爆发式增长,以太坊也面临着“臃肿”的挑战——交易费用高、网络拥堵、存储压力巨大,为了解决这些问题,以太坊社区提出了一项关键升级:“空以太坊”(The Mergeless Ethereum),也就是我们常说的“合并后以太坊”。“空以太坊”究竟是什么?它如何改变以太坊的未来?

从“工作量证明”到“权益证明”:以太坊的“瘦身”第一步

要理解“空以太坊”,首先要回顾以太坊的一次重大变革——“合并”(The Merge),2022年9月,以太坊完成了从“工作量证明”(PoW)到“权益证明”(PoS)的共识机制转型,这标志着以太坊“减负”之路的起点。

在PoW时代,以太坊依赖矿工通过大量计算竞争记账权,不仅能耗极高(相当于一个中等国家的用电量),还导致网络效率低下,交易费用随拥堵水涨船高,而PoS机制下,验证者(Validator)通过质押至少32个ETH获得记账权,无需消耗大量算力,能耗降低了99%以上,更重要的是,PoS为以太坊引入了“数据可用性采样”(DAS)等新技术,为后续的“空状态”奠定了基础。

“空以太坊”的核心:什么是“空状态”(Empty State)?

“空以太坊”并非指“没有功能的以太坊”,而是指一种“轻量化”的以太坊状态,这里的“空”(Empty),并非数据归零,而是通过技术手段,让节点无需存储完整的全量数据,也能验证交易的有效性。

以太坊的状态(State)包括账户余额、合约代码、存储数据等,这些数据会随着链上活动不断膨胀,截至2023年,以太坊的全节点数据已超过1TB,普通用户几乎无法运行全节点,导致网络中心化风险,而“空以太坊”的目标,是通过“数据可用性采样”“状态租赁”等技术,让节点只需存储少量“采样数据”,即可确认全局数据的完整性,无需保存全部历史状态。

就像图书馆不再需要保存每一本书的完整副本,而是通过索引和抽样,让读者能快速找到所需书籍——以太坊从“存全书”变成了“存目录”,大幅降低了存储压力。

“空以太坊”的技术支柱:如何实现“轻量化”?

“空以太坊”的实现依赖多项关键技术,其中最重要的是数据可用性采样(DAS)状态租赁(State Leasing)

  1. 数据可用性采样(DAS)
    DAS允许节点从全局数据中随机抽取少量样本(如1%),通过验证这些样本的完整性,推断整个数据集是否可用,如果样本有效,节点就无需下载全部数据;如果样本无效,则说明数据可能被篡改或丢失,这项技术最早由以太坊联合创始人 Vitalik Buterin 提出,旨在解决“数据可用性”问题——即确保交易数据对网络可见,但不强制每个节点全量存储。

  2. 状态租赁(State Leasing)
    以太坊的状态数据(如账户余额、合约存储)会永久保存,导致存储成本无限增长,状态租赁允许用户“租用”状态数据的存储权,支付一定费用后,数据在租赁期内可用,过期后可被“回收”或覆盖,这样既保证了当前数据的可用性,又避免了无限存储的历史包袱,让以太坊状态保持“动态轻盈”。

“空以太坊”还结合了分片技术(Sharding),将网络分割成多个并行处理的“分片”,每个分片处理部分交易和数据,进一步提升网络吞吐量,降低单节点的存储和计算压力。

“空以太坊”的意义:为什么它对以太坊至关重要?

“空以太坊”不仅是技术升级,更是以太坊实现“可扩展性、安全性、去中心化”三重平衡的关键一步,其意义主要体现在三个方面:

  1. 降低参与门槛,实现真正的去中心化
    全节点运行门槛降低后,更多普通用户可以参与网络验证,减少对大型服务提供商的依赖,增强以太坊的去中心化特性,去中心化是以太坊的核心价值,只有当网络足够分散,才能抵抗审查和攻击。

  2. 提升网络效率,降低交易成本
    通过DAS和分片技术,以太坊的交易处理速度将大幅提升(预计从当前的15-30 TPS提升至数万 TPS),同时减少节点存储和计算资源消耗,间接降低交易费用,这将使小额支付、高频交易等场景成为可能,推动以太坊生态进一步普及。

  3. 支撑大规模应用落地
    随着DeFi、GameFi、SocialFi等应用的爆发,以太坊需要处理更复杂的数据和更高的并发量。“空以太坊”的轻量化设计,能让网络支撑百万级甚至亿级用户的使用,为Web3时代的“世界计算机”愿景提供基础设施保障。

挑战与未来:“空以太坊”的进化之路

尽管“空以太坊”前景广阔,但仍面临挑战,数据可用性采样的安全性需要进一步验证,状态租赁的经济模型设计需平衡用户需求与网络可持续性,分片技术的部署与现有生态的兼容性也需要时间。

以太坊社区已通过“坎昆升级”(Dencun Upgrade)等阶段性部署,逐步推进相关技术落地。“空以太坊”将与Layer 2扩容方案(如Rollups)协同工作,形成“Layer 1轻量化 Layer 2高效处理”的分层架构,共同构建一个更快速、更便宜、更去中心化的以太坊网络。