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Intern Ambassador of Trekki NFT 2012 區塊鏈研究員|幣安廣場創作者 Ethereum、Avalanche、Optimism 信仰者 看過 500u 的 BTC 嗎?

從四大頂級項目的路線圖,看以太坊擴容方案的未來

Layer 2 擴容方案還有很多有趣的項目,像是之前講模塊化區塊鏈提到的 Celestia 和 Fuel,還有很多人在討論的 Scroll 和 Starknet 都很值得關注,而從上述文章內容可以看出,過往的擴容方案,最大的問題就是「中心化」和「缺陷」,這也讓項目發展上,遭受質疑不符合區塊鏈的核心價值。而我們也看到,文中四個 Layer 項目也的確都在積極改善這些問題,並提供更好的應用和服務。
圖片來源:Thor Hartvigsen, Derivative By soaringcrowz

本文轉譯自Thor Hartvigsen

前言

隨著以太坊升級時間越來越接近,以太坊生態相關的討論熱度越來越高,甚至幾個擴容方案都趁這段時間釋放消息,無論是 Arbitrum 的各項活動、Optimism 第二輪空投、zkSync 暗示即將發幣等,都讓幣圈和鏈圈躁動不已;而 Polygon 則是在去年末就開始宣布一連串振奮人心的合作。

本文就針對上述四個以太坊上的擴容方案的現況發展,並瞭解其未來路線圖想做什麼。讓自己更瞭解目前區塊鏈的發展趨勢吧!

聲明:本文已取得原文作者授權,作者為 Thor Hartvigsen(@ThorHartvigsen


文章內容

重要術語

首先先定義區塊鏈的模塊化,區塊鏈可以分為 4 個部分。當前的區塊鏈(以太坊、Solana 等)是單體區塊鏈(Monolithic),即由單一層處理所有部分。而模塊化區塊鏈是將這些層中的一個或多個外包給外部鏈的鏈。

圖片來源:Fuel

以太坊 Rollups(Layer 2)是一個單獨的區塊鏈,它擴展並繼承了以太坊的安全性。 而 Arbitrum 和 Optimism 等 Rollups 是執行層,並從以太坊主網(Eth-mainnet)繼承數據可用性、共識和結算。

圖片來源:Fuel

Rollups 有兩種類型:

  1. Optimism Rollups:使用欺詐證明(Arbitrum 和 Optimism)
  2. ZK Rollups:使用有效性證明(zkSync、Starknet、zk-EVM's)
  • 欺詐證明(Fraud Proof):資訊在「證明者(Prover)」和「驗證者(Verifier)」之間交換。假設所有交易都是有效的,並被添加到交易的批次檔案中,這些交易隨後由「觀察者(Watchers)」審查,以確保沒有惡意行為發生。
  • 有效性證明(Validity Proof):有效性證明是在 Rollups 而非在以太坊主網上計算(與欺詐證明相反)。「證明者」和「驗證者」之間依賴密碼學進行資訊交換,資訊是彼此共享的,但並不會透露。
補充:Rollups 還有一個很關鍵的點是序列機(Sequencer):Sequencer 是指定的節點,負責將用戶的交易提交到 Layer 2。進一步將 Rollups 交易包發佈到以太坊主網以更新 Rollups 狀態。

💙 Arbitrum
圖片來源:Arbitrum

目前,Arbitrum 使用的方式為:

  1. 一個單一的中心化序列機,負責接收使用者的交易並將交易批次發送回主網。
  2. 一組「白名單」用於協助 Arbitrum 驗證器讀取序列機的交易批次,並以欺詐證明的形式向以太坊主網提交「Arbitrum state-root」。任何驗證者都可以質疑在主網上結算的「state-root」,只要有一個誠實的驗證者,正確的 Layer 2 狀態就會發佈在主網上。

而之前也有人擔心驗證器被列入白名單。然而這個問題,自以太坊 Merge 完成以來,如果沒有任何驗證者在 7 天內提交「state-root」,則白名單功能將被忽略,這顯著提高了安全性。想知道更多,可以參考這一篇。

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路線圖:

  • Arbitrum 於 2022 年部署了 Nitro,這顯著降低了溝通和執行成本。
  • 未來,批次排序將由一個序列機委員會管理,而不是交由中心化處理。
  • Arbitrum 可能會推出一種代幣以提高網絡安全性。

🔴 Optimism
圖片來源:Optimism

Optimism 也是運行一個中心化的序列機,並透過特殊權限來排序交易和提交交易批次檔案。
與此同時,Optimism 團隊正在開發他們的交互式欺詐證明系統,以確保 Rollups 狀態的正確性。
因此,當前的欺詐證明機制已被暫時禁用,用戶只能依靠序列機將有效 Rollups 狀態發佈到以太坊主網。

然而,所有這一切都將隨著「OP Stack」而改變。Optimism 不僅僅是以太坊上的 Layer 2 Optimism Rollups。

OP Stack:「一個模塊化的開源藍圖,適用於各種高度可擴展和可互操作的區塊鏈,而不僅僅是 Rollups,也不僅僅是 Optimism 的。」
圖片來源:OP Stack

本質上,OP Stack 是構建區塊鏈和 Rollups 的框架。

開發人員可以合併 OP Stack 中的一個或多個模塊來構建可互操作的鏈。這些都將被稱為「OP-chains」,可以是 Layer 2、Layer 3 或完全不同概念的東西。

圖片來源:Thor Hartvigsen

OP Stack 將引入一組去中心化的序列機,而 OP-chains 可以整合這些序列機,這樣就不必擔心各自鏈的區塊生產。同時也允許引入更高等級且具互操作性的「可組合性原子跨鏈(atomic cross-chain composability)」。

這個雄心勃勃的路線圖的第一步是「Optimism Bedrock」,它將實現:

  • 以太坊等效(Ethereum equivalence)
  • 較低的Gas Fee
  • 模塊化(Modularity):通過能夠更換 OP Stack組件來為未來做好準備。Optimism 在技術上可以成為 ZK-Rollup
圖片來源:Thor Hartvigsen

🟣 Polygon
圖片來源:Polygon

Polygon 雖起源於 Layer 2,但隨著不斷發展,其本質上更類似於 EVM Layer 1。而 Polygon 自帶的 PoS 機制只是其眾多未來發展之一。

Polygon 正在構建四種不同,但都具有零知識(Zero-Knowledge)結構的鏈(使用有效性證明)。

其中一個是 Polygon Hermez,這是一個 zk-EVM。zk-EVM 可根據以太坊兼容性和性能分為四類。而 Polygon 的 zk-EVM 是類型 2。
類型 2 明顯比類型 4 與更相容於以太坊,但在性能方面不如類型 4。據稱 Polygon Hermez 指日可待了。

圖片來源:Thor Hartvigsen

而Polygon 的其他 zk 產品,包含:

  • Miden(基於 STARK 的 Rollups)
  • Zero(自定義證明技術)
  • Nightfall(注重隱私的 Rollups) Polygon 還在構建一個名為 Avail 的模塊化區塊鏈。它在充當數據可用性層的意義上類似於 Celestia。

去年作者也有對 Polygon 的發展做完整的整理,可以參考這一篇。

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🔁 zkSync
圖片來源:zkSync

Matter Labs 正在構建 zkSync 2.0,一種類型 4 的 zk-EVM,根據項目方最近在 Twitter 上的趣味暗示,主網啟動將有機會在近期實現,由於這是類型 4 的 zk-EVM,它具有更高的性能和可擴展性,但與以太坊的兼容性較差。

從理論上講,較低的兼容性使得從開發人員的角度來看更難以實施,並且對以太坊 DApps 在這裡部署也具有挑戰性。
然而,zkSync 構建了多種解決方案來解決這個問題,包括他們自己的虛擬機和語言。

zkSync 2.0 將分為兩個可互操作的鏈(zkRollup 和 zkPorter)。
zkPorter 是一個「意志」,較接近於 Layer 3,具有「可用性鏈下數據(off-chain data availability)」(數據在 Layer 2 zk-Rollup 上處理)。
也是由於這種設計,zkPorter 據稱可以提供 2 萬以上的 TPS,不過 Layer 3 的安全性略低於 Layer 2,好處是在擴展性方面,更高一籌。
舉例來說,Uniswap 在 Layer 2 上部署他們的智能合約,而 DApp 的使用者可以透過 zkPorter(Layer 3)完成交易,且費用極低。

圖片來源:Thor Hartvigsen

有關 Layer 3 的更多資訊,可以參考這一篇。

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而 zkSync 規劃的最後一塊拼圖是所謂的「HyperChains」,一個建立在 Layer 2 zk-EVM 之上並由其提供支持的 Layer 3。這些 HyperChains 作為「驗證(Validiums)」,具有更高的可擴展性和客製化(如應用鏈),但安全性略低於以太坊主網。

圖片來源:zkSync


結論

其實 Layer 2 擴容方案還有很多有趣的項目,像是之前講模塊化區塊鏈提到的 Celestia 和 Fuel,還有最近很多人在討論的 Scroll 和 Starknet 都很值得關注,而從上述文章內容可以看出,過往的擴容方案,最大的問題就是「中心化」和「缺陷」,這也讓項目發展上,遭受很多質疑,甚至被認為在不符合區塊鏈的核心價值。而我們也看到,文中四個 Layer 項目也的確都在積極改善這些問題,並提供更好的應用和服務。

剛好這四個 Layer 2,我都有實際操作過,Polygon 應該多數人都使用過,我就不特別提了,針對其他三者,無論是在操作體驗、交易速度及交易成本上,都很明顯優於以太坊主網,甚至我可以說,更優於我們一般人習慣的網路銀行操作,這也讓我對於區塊鏈發展更加看好,且更具信仰。

當然,一個產業的發展有利,那一定也有弊端,讓最多人詬病的或許就是安全性,Layer 2 比起以太坊主網,可能更容易遭受到駭客攻擊,造成風險損失,這是必須要特別注意的,加上 Layer 2 之間缺乏協調性,彼此要進行互相操作的可能性太低,這也讓開發者在開發上面臨更多的挑戰。

但,這不影響 Layer 2 的蓬勃發展,的確解決了很多過去以太坊面對的痛點,之後,只要能夠在前述弊端上進行調整跟優化,相信這個生態系會越來越好的。

圖片來源:soaringcrowz


參考資料

  1. Thor Hartvigsen《Layer 2 roadmaps》
  2. Arbitrum
  3. Optimism
  4. Polygon
  5. zkSync
  6. Thor Hartvigsen《A thread breaking down the basics of scaling》
  7. Thor Hartvigsen《A thread breaking down modular blockchains and Celestia + Fuel》
  8. 《A thread breaking down modular blockchains and Celestia + Fuel》中文翻譯
CC BY-NC-ND 2.0

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