以太坊研究人员报告称,使用 EIP-8411 的分段广播设计,模拟 1 MiB 执行有效载荷的传播时间中位数不到 1 秒,而将有效载荷作为一条消息发送时,传播时间大约为 5 秒。
要点
测试将 1 MiB 有效载荷的中值传播时间从 5 秒缩短到 1 秒以下。
EIP-8411 将执行有效载荷拆分成多个块,节点可以在完全完成之前对其进行验证和转发。
执行投标中的默克尔根允许节点独立验证每个接收到的有效载荷段。
原型测试使用了 500 个模拟节点、家庭建筑商带宽、地理延迟和 10 个随机网络种子。
以太坊开发者将于今天(2026 年 9 月 17 日)在 ACDC 大会上讨论将 Hegotá 纳入以太坊的 EIP-8411。
以太坊研究院于9月17日发布了最新的测试结果,详细介绍了一个原型系统,该系统将执行载荷拆分成更小的片段,以便节点在接收完整载荷之前可以验证并转发每个片段。这些结果来自模拟和原型客户端代码,而非以太坊主网的测量数据。
该提案目前仍是以太坊 EIP 仓库中的网络 EIP 草案。其当前设计将 EIP-7732 引入的单个 execution_payload gossip 主题替换为 execution_payload_chunks 主题,并通过包含在构建器执行竞价中的 Merkle 根提交各个部分。
以太坊 EIP-8411 取消了整个有效载荷等待
以太坊现有的 Gossip 模型可能需要节点接收并验证大型消息,然后才能将其转发给其他节点。EIP-8411 的研究人员将由此产生的延迟描述为存储转发问题,因为完整的有效载荷必须先跨越一个网络节点才能开始下一个节点的传输。
在分段传播中,构建器将有效载荷分割成固定大小的片段。每个片段都包含一个与执行请求中提交的根节点关联的默克尔包含证明。接收节点可以检查其中一个片段,并在其余片段仍在到达时开始转发该片段。
此外,以太坊魔法师论坛上的 EIP 讨论将计划中的变更描述为用可独立验证的数据块替换 EIP-7732 的单个有效载荷消息。该草案目前提议使用 64 个数据块和一个 Merkle 证明结构,将每个数据块绑定到原始有效载荷承诺。研究人员表示,Merkle 承诺是基本分段所需的主要共识层级新增功能。最新的研究原型保留了现有的 gossipsub 线格式、网络网格结构、对等节点度和评分系统,同时改变了有效载荷块的发布和转发方式。
以太坊的文档目前将执行有效载荷描述为由执行客户端生成并贯穿共识过程的交易和状态相关数据。验证者通过共识协议网络接收提议的区块,然后将执行数据发送给其执行客户端进行验证。
模拟结果显示,五秒内平均内存占用减少了 1 MiB
9月17日报告中最强劲的性能数据来自一项受控模拟。研究人员模拟了500个节点,使用地理网络延迟、50 Mbps的上传容量和100 Mbps的下载容量,有效载荷为1 MiB,来自一家房屋建筑商,且不包含高带宽数据中心节点。
在这种设置下,将有效载荷作为一条完整的 gossipsub 消息发送,大约需要 5 秒才能到达一半的接收节点,到达尾部则接近 6 秒。经过优化的分段版本,中值时间接近 0.75 秒,尾部接近 1 秒。
研究人员强调,这些测量数据来自一个模拟平台,该平台运行真实的 Prysm 和 go-libp2p-pubsub 代码,并针对模拟网络和虚拟时钟进行测试。每次测量都使用了十种随机网络配置。主网的实际状况可能与模型拓扑、带宽和流量假设有所不同。
他们的基本一级方案结合了分段和批量发布技术。报告称,使用 16 KiB 分段后,1 MiB 有效载荷的中位传播时间从 5 秒降至 1 秒以内,而尾部延迟也从大约 6 秒降至略高于 1 秒。
批量发布改变了源发送数据片段的方式。构建者不再像以往那样在开始发送下一个片段之前发送完上一个片段的所有副本,而是提前将不同的片段分发给不同的对等节点,从而允许有效载荷的多个部分同时开始在网络中传输。研究人员表示,与目前的完整消息发送方式相比,Tier 1 需要大约多接收三分之一的字节。这种权衡源于发送许多独立标识的数据片段以及用于通告这些片段的额外控制消息。
更高级的层级可以减少重复的网络流量
第二层方案旨在解决重复数据问题。节点不再将每个数据段推送给所有符合条件的网格节点,而是可以将数据段推送给一部分节点,同时向其他节点通报其可用性。节点仅在需要时才请求缺失的数据段。
该原型系统结合了其作者所谓的“纪律拉取”机制。节点首先向一个对等节点请求一段数据,等待预设的超时时间,如果第一个对等节点未能成功交付,则转向另一个数据源。
研究表明,在有效载荷大小为 1 MiB 的情况下,通过规范化的拉取操作,可以将每个节点接收到的流量减少到大约 1.5 个有效载荷副本,而控制较差的方案则会导致更多的重复流量。研究人员发现,当可用上传带宽有限时,减少重复流量就显得尤为重要。
这种方法带来了另一个权衡。恶意节点或过载节点可能会发布某个数据段,然后拒绝提供。研究人员测试了一种数据段保留场景,其中一些节点发布了数据段,但未能响应请求。在更高的保留级别下,经过调整的基于拉取的架构显示出尾延迟上升。作者测试了更短的超时时间和多个可能的请求来源,作为限制这种风险的方法。
第三层增加了里德-所罗门纠删码。有效载荷被压缩,并添加额外的奇偶校验片段进行编码,然后分割成多个片段。节点在收集到足够的片段后即可重构有效载荷,而无需等待每个原始片段。
研究人员表示,在他们的测试中,编码模型具有最低的尾延迟,并且即使部分数据段被截断,该模型仍能正常工作。但代价是发布源端需要更高的带宽,因为奇偶校验数据会增加发送的数据量。
EIP-8411 目前正面临 Hegotá 纳入讨论
EIP-8411 目前尚未在以太坊上启用。该提案于 9 月 4 日在 GitHub 上发布,目前仍处于待审核的网络 EIP 草案阶段。该提案需要 EIP-7732,即以太坊固有的提案者-构建者分离机制。
以太坊开发者已请求将 EIP-8411 列入 Hegotá 的 PFI(提案纳入)名单。Hegotá 是 Glamsterdam 之后预计推出的网络升级。在9 月 10 日的全体核心开发者会议讨论中,开发者表示,该提案应由共识层开发者会议审议,因为此次变更主要影响共识网络。
该请求是在 Hegotá PFI 的正常截止日期之后提出的。其支持者提议用 EIP-8411 来替代 EIP-8142,后者曾探讨过将数据块放入 blob 中,但对构建者端的 KZG 证明和数据可用性子网的重用提出了担忧。
ACDC #187 议程安排于 9 月 17 日 14:00 UTC 讨论 EIP-8411 PFI。截至本报告发布时,该通话尚未举行,因此尚未记录将 EIP-8411 纳入 Hegotá 的决定。
开发者们一直在精简 Hegotá 的功能集,包括账户抽象、扩展性、抗审查性以及其他协议方面的工作。EIP-8411 进入这一流程的时间比许多其他提案都要晚,目前仍需核心开发者决定是否采纳。
该网络提案与以太坊提升 Layer 1 容量的工作密切相关。更高的 gas 上限会导致更大的执行负载,从而增加验证者在固定共识期限内必须接收的数据量。在验证者表示支持提高 gas 上限后,以太坊的 gas 上限在 2025 年底达到了 6000 万。
Vitalik Buterin 将更高的 Layer 1 容量、PeerDAS 以及未来的 ZK-EVM 工作描述为以太坊扩容计划的一部分。与此同时,更快的有效载荷传输速度也在研究之中,因为更大的网络消息会对节点带宽和传播时限造成更大的压力。
原型代码已提供,但仍处于实验阶段
研究人员已发布了 Prysm 和 go-libp2p-pubsub 的原型实现。推荐的 Prysm 分支 variant-a 包含一系列通过 `--enable-segmented-payload-gossip` 标志实现的更改,而配套的 libp2p 分支则实现了研究中使用的转发和请求策略。
作者明确指出,他们的研究方向是“一种框架,而非提案”。论文中测量的一些特性,包括高级纠删码配置,仍然是测试环境的实验性组件,并不一定属于EIP-8411最低规范的范畴。
研究人员提出的未解问题包括控制消息流量增加、处理许多较小消息的 CPU 成本、替代段映射、队列管理、定时器调整以及更新的以 QUIC 为中心的网络协议栈是否会产生不同的结果。
作者计划进一步比较变体 A 使用的单主题设计、部分消息方法以及为各个数据段分配独立 gossip 主题的模型。目前的样机仍将 16 KiB 的数据段作为推荐的基准,因为仿真结果表明,较小的 8 KiB 数据段在增加控制流量的同时,并不能进一步降低延迟。
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