所有區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)都存在可擴(kuò)展性不可能三角問題。 L1 網(wǎng)絡(luò)推動(dòng)可擴(kuò)展性的難度越大，運(yùn)行完整節(jié)點(diǎn)的最低硬件要求就越高。 當(dāng)無法輕松運(yùn)行完整節(jié)點(diǎn)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)會(huì)變得更加中心化。 很明顯，以太坊長(zhǎng)期以來一直將安全性和去中心化放在基礎(chǔ)層的可擴(kuò)展性之上。 隨著轉(zhuǎn)向以Rollup為中心的路線圖，以太坊正在利用其基礎(chǔ)層（特別是其龐大的全節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)）來提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)可用性來代替 L1 可擴(kuò)展性，同時(shí)保持安全性和去中心化。


可擴(kuò)展性的不可能三角。

我們今天習(xí)慣使用的以太坊網(wǎng)絡(luò)上的大部分執(zhí)行（DeFi、NFT 等）未來將轉(zhuǎn)移到Rollup而不是發(fā)生在主網(wǎng)上。雖然 L1 專注于速度和安全性而不是去中心化有悖于這個(gè)行業(yè)的精神，但同樣的不可能三角問題不適用于Rollup。Rollup繼承了主網(wǎng)以太坊的安全性。通過以太坊處理的困難部分，Rollup能夠?qū)Ｗ⒂诔蔀榭赡艿淖罴褕?zhí)行層。

您現(xiàn)在可能已經(jīng)聽說過 Optimism 和 Arbitrum，它們都屬于Optimistic Rollup。即將出現(xiàn)的另一種Rollup是ZK-rollup。目前已經(jīng)有一些 ZK-rollup 實(shí)例，但它們都沒有提供通用的計(jì)算 EVM 兼容性或 zkEVM。這種情況不會(huì)持續(xù)太久，因?yàn)?zkSync 2.0、Scroll、StarkNet 和其他公司都在處理這種情況并且進(jìn)展很快。

那么為什么這很重要呢？當(dāng)以太坊從單一鏈轉(zhuǎn)變?yōu)槟K化系統(tǒng)時(shí)，它改變了擴(kuò)容競(jìng)爭(zhēng)的態(tài)勢(shì)。正如 polynya 之前所說，L1 智能合約區(qū)塊鏈不再直接與以太坊競(jìng)爭(zhēng)；他們正在與Rollup競(jìng)爭(zhēng)。我相信與 EVM 兼容的通用 ZK-rollup 的出現(xiàn)不僅會(huì)導(dǎo)致Optimistic Rollup被淘汰，還會(huì)導(dǎo)致所有其他 L1 智能合約區(qū)塊鏈被淘汰。

現(xiàn)實(shí)情況是，隨著競(jìng)爭(zhēng)的實(shí)現(xiàn)和專注于執(zhí)行效率的自由，Rollup將以極快的速度迭代到自己的最佳版本。由于它們都可能經(jīng)歷快速變化，因此在本文中，我不會(huì)嘗試支持某一特定的 ZK Rollup。相反，我將在合并后、分片后的以太坊世界中強(qiáng)調(diào) ZK-rollup 的功能和可能性。

安全

Rollup的豐富安全保證實(shí)現(xiàn)了一些有趣的動(dòng)態(tài)。

escapeHatch()
如果您將資金放在 Polygon PoS 或 Solana 上，并且網(wǎng)絡(luò)離線了數(shù)小時(shí)，那么在停機(jī)期間您將對(duì)自己深陷其中的資金無能為力。 與使用“側(cè)鏈”或替代智能合約鏈不同，主網(wǎng)Rollup合約包含“逃生艙口”——escapeHatch()，這是不可更改的函數(shù)，即使Rollup網(wǎng)絡(luò)離線，用戶也可以將Rollup 資金退出回主網(wǎng)。 您始終可以根據(jù)需要手動(dòng)向主網(wǎng)以太坊Rollup合約提交交易，包括使用您的資金退出Rollup。


理想情況下，退出Rollup不會(huì)感覺像在飛行途中逃出飛機(jī)……這應(yīng)該是一個(gè)相對(duì)舒適的過程。

中心化排序器和證明器（為什么它們不那么可怕）
我知道在我的介紹中我說過我會(huì)涵蓋Rollup必須提供的“最好的”部分......在有人在這里吹噓之前，我會(huì)澄清一個(gè)顯而易見的問題：理想的情況是排序器和證明器的完全去中心化。但是，最初情況并非如此。大多數(shù)Rollup將以不同程度的中心化啟動(dòng)，并從那里開始逐步去中心化 。也就是說，Rollup中的中心化排序器比 L1 鏈中的中心化要安全得多，這一事實(shí)值得強(qiáng)調(diào)。

當(dāng)使用中心化排序器或證明器的Rollup時(shí)，您會(huì)在信任和抗審查方面做出妥協(xié)，但不會(huì)影響安全性。排序器運(yùn)營(yíng)商無法竊取您的資金，您可以隨時(shí)撤回到主網(wǎng)以太坊。實(shí)際上，您主要依賴中央排序器來保持活力。

我們之前都聽過關(guān)于某某區(qū)塊鏈?zhǔn)恰皵?shù)據(jù)中心鏈”的笑話。使用 ZK-rollups，您實(shí)際上可以擁有一個(gè)充滿超高規(guī)格機(jī)器的數(shù)據(jù)中心，專門用于證明，并且這不會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成生存風(fēng)險(xiǎn)。

去中心化排序器和證明器
值得慶幸的是，由于能夠在需要時(shí)觸發(fā)逃生艙口并且無法竊取資金，因此Rollup開發(fā)人員可以嘗試各種方案而不必?fù)?dān)心災(zāi)難性后果。去中心化排序器和證明器的設(shè)計(jì)空間相當(dāng)大。在最終形式中，我希望排序器和證明器對(duì)公眾普遍開放，并采取各種形式的經(jīng)濟(jì)激勵(lì)措施（代幣、股權(quán)、懲罰等）來確保理性行為。我們可以支持多個(gè)，而不是只有一個(gè)裝滿證明者的中央倉庫！更重要的是，我們將擁有一個(gè)由企業(yè)、Rollup開發(fā)人員和業(yè)余愛好者組成的分布式網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)行證明器。


數(shù)據(jù)可用性


數(shù)據(jù)可用性是指每個(gè)以太坊節(jié)點(diǎn)需要維護(hù)的數(shù)據(jù)。在需要不可更改性的情況下，鏈上數(shù)據(jù)存儲(chǔ)很有價(jià)值，但是，以太坊上的數(shù)據(jù)容量是有限的且需要大量資源來維護(hù)；存儲(chǔ)不便宜！

一旦以太坊轉(zhuǎn)向具有數(shù)據(jù)分片的模塊化系統(tǒng)，Rollup將享受大量的數(shù)據(jù)容量，并且只會(huì)隨著時(shí)間的推移而增加。完整節(jié)點(diǎn)和驗(yàn)證器的絕對(duì)數(shù)量意味著以太坊將擁有最高容量的數(shù)據(jù)可用性。

以太坊數(shù)據(jù)分片
分片是對(duì)以太坊的多階段升級(jí)。分片將充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求的負(fù)載平衡器，從而在Rollup執(zhí)行層獲得巨大的可擴(kuò)展性好處。重要的是，這也避免了對(duì)全節(jié)點(diǎn)的高要求，從而使網(wǎng)絡(luò)保持去中心化。

最初，將有 64 個(gè)數(shù)據(jù)分片或“分片鏈”。最終，將有 1,024 個(gè)數(shù)據(jù)分片。數(shù)據(jù)分片不處理交易或智能合約；相反，它們將為Rollup提供額外的數(shù)據(jù)容量。


后分片時(shí)代的以太坊，

Rollup 充當(dāng)交易壓縮的一種形式，偶爾會(huì)向主網(wǎng)以太坊發(fā)布單個(gè)狀態(tài)根更新，其中包含在 rollup 層發(fā)生的許多不同交易的結(jié)果。因?yàn)樗麄儽仨殞⑦@些狀態(tài)根更新發(fā)布到主網(wǎng)上，所以Rollup gas 費(fèi)用會(huì)受到區(qū)塊空間需求的波動(dòng)；通常會(huì)轉(zhuǎn)嫁給Rollup用戶的成本（更多內(nèi)容會(huì)在Amortization章節(jié)中介紹）。一旦分片生效，網(wǎng)絡(luò)容量將增加近 20 倍。這將使Rollup操作更便宜、更快。

協(xié)同地，作為Rollup的最終鏈意味著以太坊用戶也可以從只有 ZK-rollup 可以提供的替代數(shù)據(jù)可用性解決方案中受益。

Volitions
Volitions 屬于 ZK-rollup，包含一個(gè) rollup 鏈和一個(gè) validium 實(shí)例。 Volitions 像 ZK-rollups 一樣將狀態(tài)根和證明提交給以太坊，但它們的不同之處在于它們?cè)试S用戶選擇他們是否想要或需要通過 Volition 的 rollup 來利用鏈上數(shù)據(jù)可用性或通過 Volition 的鏈下數(shù)據(jù)可用性有效性。這是一種權(quán)衡，僅適用于 ZK-rollup ；Optimistic Rollup中沒有Volitions。

意志的一個(gè)例子是 zkSync 2.0：


zkSync volition，來自：Matter Labs?

zkSync 的 validium 稱為 zkPorter。在此方案中，數(shù)據(jù)可用性由 zkPorter 驗(yàn)證器保護(hù)。 Matter Labs 聲稱這可以實(shí)現(xiàn)超過 20,000 tp/s 的速度，并將gas成本降低 100 倍。值得記住的是，ZK-rollup 上交易容量的最終上限實(shí)際上是一個(gè)受其證明者計(jì)算和存儲(chǔ)能力限制的函數(shù)。我敢打賭，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，20,000 tp/s 實(shí)際上可能是一個(gè)保守的估計(jì)。

Adamantium
這里還有像 Adamantium 這樣的提議，一種去信任的鏈下數(shù)據(jù)可用性解決方案，或 TODA，它們進(jìn)一步尋求創(chuàng)新數(shù)據(jù)可用性空間。 可以說，他們屬于一種volition的范疇。 該提案中的一個(gè)片段：

“……Adamantium，一種自治數(shù)據(jù)可用性協(xié)議……保留了鏈下數(shù)據(jù)可用性的擴(kuò)展優(yōu)勢(shì)，同時(shí)消除了對(duì)任何愿意用戶的所有信任假設(shè)。愿意做什么？就選擇在線；如果他們不在線，他們的資金不會(huì)被盜，也不會(huì)被凍結(jié)——相反，資金會(huì)從 L2 轉(zhuǎn)移回用戶控制下的以太坊地址?！?br>
與 volitions 一樣，此解決方案僅適用于 ZK-rollups。



交易成本和吞吐量


Rollup的交易成本已經(jīng)相當(dāng)?shù)?，但還不夠低。值得慶幸的是，在此過程中還有更多優(yōu)化，這將大大降低 gas 成本。此外，還將部署許多技術(shù)來提高交易吞吐量。

Rollup軍隊(duì)
鑒于主網(wǎng)上Rollup的輕量級(jí)性質(zhì)，可能會(huì)有數(shù)百個(gè)Rollup并行運(yùn)行，每個(gè)Rollup都能夠支持?jǐn)?shù)十萬用戶，每個(gè)用戶都有自己巨大的吞吐量，所有這些都由以太坊提供支持和保護(hù)。如果一個(gè)Rollup已飽和（RPC 或排序器在負(fù)載下屈曲等），就會(huì)跳到另一個(gè)Rollup并開始交易。如果您需要，也可以分叉一個(gè)Rollup并自己部署它的副本。

有效性證明攤銷（Validity Proof Amortization）
有效性證明攤銷是指 ZK-rollup 上每批交易中的交易數(shù)量，因?yàn)樗c驗(yàn)證的 gas 總成本有關(guān)。

在這種情況下，我將為您提供一種快速內(nèi)化攤銷概念的方法。請(qǐng)記住，為簡(jiǎn)單起見，這個(gè)例子在數(shù)學(xué)上并不準(zhǔn)確。我提供的公式只是為了說明；實(shí)際上，Rollup交易成本的細(xì)分并不是那么簡(jiǎn)單。也就是說，在我們想象的場(chǎng)景中：

更新狀態(tài)根需要累積 5,000,000 gas
就像主網(wǎng)一樣，用戶在進(jìn)行Rollup交易時(shí)需要支付 gas 費(fèi)
每筆交易的價(jià)格遵循一個(gè)公式 x = 5000000 / y，其中 x 是每筆交易的價(jià)格，y 是任何給定批次中的交易數(shù)量
你應(yīng)該能夠推斷出：

200 批交易的單筆交易成本為 25,000 gas
100,000 批交易的單筆交易成本為 50 gas，基本上可以忽略不計(jì)
隨著越來越多的人提交批次，交易的攤銷成本變得更便宜。這與整體區(qū)塊鏈完全相反，比如今天的以太坊，隨著活躍用戶數(shù)量的增加，對(duì)區(qū)塊空間的需求也會(huì)增加，從而導(dǎo)致gas價(jià)格飆升。

攤銷的一個(gè)例子：StarkEx 提供了一種稱為 SHARP 的機(jī)制，是“Shared Prover”的縮寫，它在所有 StarkEx 部署中攤銷成本。

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