随着以太坊生态的日渐繁荣，长久以来亏绕生态的一大问题就是：交易速度和费用。这也是以太坊挥之不去的问题，因此扩容也是最被广泛讨论的问题。这里简单介绍下历史。
扩容之路#
Pos：区块提议者和区块验证者分离，pos 工作流程是：
- 在分片提交交易
- 验证者将交易添加到分片区块中
- 信标链选择验证器以提出新的块
- 其余的验证者组成随机的委员会验证分片上的提议
提出区块和证明提议都需要在一个 slot 内完成，一般是 12s。每 32 个 slot 组成一个周期 epoch，每个 epoch 将打乱验证者排序重新选举委员会。
合并后，以太坊将为共识层实现提议者 - 构建者分离。Vitalik 认为，所有区块链的终局是拥有中心化的区块生产和去中心化的区块验证。由于分片后的以太坊区块数据非常密集，出于对数据可用性的高要求，区块生产的中心化是必要的。同时，必须有一种方法来维护一个去中心化的验证者集，它可以验证区块并执行数据可用性抽样。
什么是分片？是水平分割数据库以分散负载的过程#
分片是一种分区方式，可以在 P2P 网络中分散计算任务和存储工作负载，经过这种处理方式，每个节点不用负责处理整个网络的交易负载，只需要维护与其分区（或分片）相关的信息就可以了。每个分片都有自己的验证器网络或者节点网络。分片的安全性问题：
例如整个网络有 10 条分片链，破坏整个网络需要 51% 的算力，那么破坏单个分片之需要 5.1% 的算力。
信标链，负责生成随机数，将节点分配给分片，捕捉单个分片的快照，处理握手权益和其他各种功能，负责完成分片间的通信，协调网络的同步。
分片的一个很大问题是跨分片。因为在分片中，每个节点群只处理该分片内的交易，交易在分片间会相对独立，那么 AB 两用户处于不同分片上，相互转账如何处理呢？
区块存在被舍弃的情况，因此如果 A,B 被接受处理，在 #2 中选择接受 W,X 交易，那么整个交易就无法进行下去。尽管发生分叉的概率非常小。
过去的方式是数据可用性层分片，每个分片都有独立的 proposers 和 committee。在验证者集合中，每个验证者轮流验证分片的数据，他们将数据全部下载下来进行验证。
缺点是：
- 需要严密的同步技术来保证验证者之间能够在一个 slot 内同步。
- 验证者需要收集所有的 committee 的投票，这里也会出现延迟。
- 而且验证者完全下载数据对其压力也很大。
第二种方法是放弃完全的数据验证，而是采用数据可用性抽样的方法。这里又分为两种随机抽样方式：
- 区块随机抽样，对部分分片抽样，如果验证通过后，验证者进行签名。但是这里的问题是，可能会出现遗漏交易的情况。
- 通过纠删码将数据重新解释为多项式，再利用特定条件下多项式能够恢复数据的特点，来确保数据的完整可用性。
多项式的性质：能够从四个点去恢复数据
那么只要保持 50% 以上的被编码的数据是可用的，整个数据就是可用的。
当我们进行多次抽样时，数据不可用的概率只有 2^-n
逻辑就是我们将数据进行纠删码变为多项式，再进行拓展，拓展能够恢复数据。
这里的问题就被转移到了：在多项式拓展的过程中，是否被正确的拓展。
因为本身数据有问题，那么拓展后，重新恢复数据也是错误的。那么如何确保数据被正确的拓展呢？
- celestia 使用欺诈证明，这里有一个同步问题
- ethereum 和 polygon avail 使用 kzg 承诺，这里不需要诚实少数和同步问题。但 kzg 承诺不具备抗量子计算攻击的能力，未来以太坊可能转向 zkstarks 的技术，其抗量子算法攻击。
在这个赛道里面，最火热的当属采用零知识证明的 zksync 和 starkware 了。后续讲详细介绍他们。
什么叫抗量子攻击：就是该算法不依赖大量的数学安全假设。#
Kzg 承诺：证明多项式在特定位置的值与指定的数值一致。
KZG 承诺无非就是多项式承诺中的一种，能够在不给定具体消息的情况下验证消息。具体流程如下图：
与 merkel 树进行对比：#
整个流程就是：将数据通过纠删码化为多项式，将其拓展。使用 KZG 承诺确保我们的拓展是有效的，且原数据是有效的。然后利用拓展可以 reconstruct 数据，最后进行数据可用性抽样。
Celestia 要求验证者下载整个区块，现在的 danksharding 则利用数据可用性抽样技术。
由于区块存在部分可用的情况，因此任何时候我们都需要重构区块的时候保证同步。在区块确实部分可用时，节点之间通信，将区块拼凑出来。
KZG 承诺和数据欺诈证明的比较：#
可以看到 KZG 承诺能确保拓展和数据是正确的，而欺诈证明引入第三方进行观察。最明显的区别是，欺诈证明需要一个时间间隔来给观察者进行反应，从而报告欺诈，这时候需要满足节点直接的同步，以整个网络能够及时收到欺诈证明。KZG 则明显的比欺诈证明更快，其使用数学方法来确保数据的正确，而不需要一个等待时间。
Celestia 自身的缺陷在于使用大区块，要求验证者下载全部数据，这个也是以太坊 danksahrding 的 proto 方案。那么为了解决会出现的问题，celestia 未来也会选择数据可用性抽样的方法，那么就需要用到 kzg 承诺。
无论是 kzg 还是欺诈证明都需要同步。因为存在概率发生区块不可用的情况。