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UPS:以太坊研究者Polynya:為什么單片式 L1 區塊鏈是“死胡同”?

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Time:1900/1/1 0:00:00

原文作者:Polynya原文編輯:南風,Unitimes

我從來沒有寫過一篇關于“OptimisticRollupsvs.ZK-Rollups”的文章。它們都很棒。我的文章都是關于反對效率極低、無法擴展、不安全、缺乏彈性的單片式L1區塊鏈,我們已經看到了資本對這些L1網絡的荒謬配置。我唯一的目的是看到區塊鏈以技術、經濟和社會可持續的方式擴展到全球無所不在。

單片式L1區塊鏈網絡不僅是不可持續的,實際上它們永遠也無法提供所需的吞吐量——而且與目標相差好幾個數量級。但這不再是一個問題了——我們需要模塊化的執行層&數據可用性抽樣來擴展區塊鏈。這一點從來沒有這么清楚過。我們越早認識到這一點并轉向這種方式,區塊鏈行業就會越好。是的,這只是我的觀點。和往常一樣,請將這篇文章視為業余愛好者的意識流漫談,而不是一篇專業的研究文章。

單片式L1區塊鏈極為低效

我從2020年開始撰寫關于Rollups的評論,并在去年的這個時候發表博文,當時主流的說法是“Cardano/其他L1智能合約平臺即將到來,用戶將會在一夜之間從以太坊大規模地遷往其他L1網絡。”之后的說法是“L2網絡是暫時的權宜之計,實現擴展的唯一方式是L1網絡。”然而,即使在2021年底進行最溫和的測試,這些替代性L1網絡的敘述也以驚人的速度瓦解:

Binance智能鏈由于狀態膨脹而使其系統要求更高。其結果是,節點開始不同步,導致許多問題。這里的問題在于他們一開始指定的系統要求非常低——但他們沒有告知人們,系統要求會隨著狀態膨脹呈指數增長。現在,他們在沒有充分的審計或測試的情況下進行不計后果的網絡變更。當然,切換到Erigon并擁有多條鏈將提供增量效益,但總是會存在嚴重的限制。

Solana?沒有犯這樣的錯誤,他們從一開始就對很高的系統要求非常開放。現在,我絕對不會對Solana的各種失敗和問題進行批評,因為這很大程度上是因為它是一個早期的beta產品。由于缺失一些特征而導致的bug和問題總是會出現在beta項目中,無論是Rollups、dapps還是單片式L1網絡都是如此,我只希望開發人員能夠修復這些問題。

但問題是,隨著時間的推移,當Solana成熟了,久經測試消除了bugs,并實現了一個費用市場,它將需要提供一個遞增的吞吐量,并在技術和經濟可持續性上付出巨大的代價。Solana本質上是不可擴展的。OptimisticRollups是要比Solana要好得多的解決方案,并且會很快成熟。

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PolygonPoS?可以說是繼以太坊之后被采用最多的鏈。現在,PolygonPoS確實是一個“提交鏈”(commitchain),而不是一個替代性L1鏈,但它仍然是一個單片鏈,并受到與L1網絡相同的低效率約束。PolygonPoS達到了它的極限,受到了垃圾交易的影響,提高了它們的最低Gas價格。但即使在那之后,還是有很多項目向它發送垃圾信息,導致Gas價格上漲了超過0.1美元。

需要明確的是,這是一個比Solana或Cardano要好得多的結果,在Solana或Cardano中,在擁堵期間99%的交易都會失敗,只有微型MEV機器人會成功。值得贊揚的是,與其他單片式區塊鏈項目不同的是,Polygon團隊非常公開地承認了這些局限性,并將所有精力投入到ZK-Rollup中——這實際上將實現高可擴展性。行動勝于言語,Polygon團隊在零知識技術方面投入10億美元的行動值得稱贊。

說到?Cardano,他們也是一個處于非常早期的beta產品,和Solana一樣,也必須實現費用市場。Cardano的系統要求仍然很低。最近,我看到Cardano社區對Rollup越來越感興趣,很高興看到這種情況!然而,在Cardano本身沒有實現數據可用性采樣之前,所有這些都是徒勞的。

我們看到還有許多其他項目沒有達到其大肆宣傳的效果。每當區塊空間飽和時,AvalancheC-Chain?的費用就會飆升——我的意思是,這是單片區塊式鏈的一個基本特征。子網會導致安全性或去中心化的碎片化,并且將受到同樣嚴重的限制(即費用的飆升)。

至于Avalanche的“onlinePurning”(在線修剪,這里的“修剪”是指節點壓縮過去的歷史交易):讓我們拭目以待,但這似乎實現了Geth的“離線修剪”(offlinepurning),并使其以更高的頻率進行修剪。

這可能是Geth的一個很好的補充,但它絕對不能解決狀態膨脹的基本限制。我們已經看到了Harmony的失敗等等。但我也想強調的是這些正在為下一代構建可擴展性解決方案的項目:以太坊、Tezos、Celestia和PolygonAvail的數據可用性抽樣;Mina和Aleo的有效性證明;以及還有許多的Rollups方案,現在似乎每周都會出現新的Rollup!

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很明顯,我們已經進入了「模塊化架構」的時代——很少有人會認真地構建新的單單片式L1區塊鏈。在緊要關頭,Polkadot和NEAR等“原型模塊化”項目是中期解決方案,雖然不能解決上述許多問題,但仍保持了可持續性和安全性。如果你不關心可持續性和安全性,那么Dfinity/ICP正在構建有趣的東西。

我還想明確一點,單片式L1區塊鏈是有一條前進的道路的:升級到下一代技術。例如,Avalanche可以在底層實現一個“數據可用性抽樣子網”,該子網由整個驗證者集進行驗證,并引入模塊化的執行層。除非這是他們路線圖上的優先事項,否則我將繼續推動這種說法,直到這種轉變在整個行業普遍存在。

現在,并不是每一條鏈都必須是一個Rollup或者有著某種形式的模塊化設計。在安全性不重要的情況下,以及希望實現某種在?Rollups中很難或不可能實現的新特性時,主權L1鏈仍然有其一席之地。當然,這在很大程度上是一個利基市場,但它是真實存在的。Cosmos?生態系統在這方面做得很好,PolygonEdge?也在構建引人注目的解決方案,盡管我希望看到這些鏈被證明是有效的,并且IBC(鏈間通信)也在進化以驗證有效性證明。

跨L1區塊鏈的「橋」也是如此。但即便是在有效性方面被證明是完美的L1跨鏈橋,比如=nil;Foundation正在構建的「Mina<>Ethereum橋」,仍然需要假設這條更脆弱的鏈不會被攻擊;相比之下,Rollups「橋」能夠提供完整的安全保證,即使那條更脆弱的Rollup鏈被攻擊,你仍然可以繼承那條更強大的鏈的安全性。

最后,討論時機很重要。當前,OptimisticRollups還沒有準備好,所以使用這些非beta階段的單片式L1區塊鏈仍然是有意義的。應該注意的是,不管是OptimisticRollups還是單片式L1鏈,都存在不同程度的成熟度/不穩定性,因此你必須根據具體情況進行評估。但我不會在這篇文章中對此進行論述,我唯一的興趣是從長期來看,區塊鏈可以如何大規模、可持續地進行擴展。

但?OptimisticRollups正在迅速成熟,在成為可持續性解決方案這方面有著明確的途徑。只需要工程工作就可以實現——很有可能至少會有一個OptimisticRollup將實現完全的去中心化、實現數據壓縮、擁有高流動性的「橋」,并在一年的時間內擴大規模。一旦OptimisticRollups準備迎接其黃金時刻,那么所有單片式L1區塊鏈網絡的游戲就都結束了。

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在過去,我采取了非常長遠的觀點,因此,我可能從一個更積極的角度討論了ZK-Rollups。我一直認為ZK-Rollups將是游戲終局,并認為所有的OptimisticRollups?將會要么轉變成ZK-Rollups,要么使用有效性證明(validityproofs)來取代其欺詐證明系統。但這可能是3年以后的事了。

上文第一部分的結論是:單片式L1區塊鏈是一條死胡同,在這一點上的證據是壓倒性的,所以我想把這一點徹底強調一下。以下是本文第二部分,將主要以以太坊為中心,因為以太坊是所有Rollups創新的所在地,而且以太坊有著最具雄心的可擴展性路線圖。

OptimisticRollups對比ZK-Rollups

現在,讓我們來討論一下OptimisticRollups和ZK-Rollups。順便說一下,最近我了解了Obscuro(一個TEERollup)和Urbit的NaiveRollup。Rollups的設計空間是一個空白畫布,因此可以有多種類型的Rollups!但是在這里,我特別討論的是基于欺詐證明?(OptimisticRollups)和有效性證明?(ZK-Rollups)的安全Rollups。

交易費

讓我們從特定于應用程序的Rollups?開始:很明顯,ZK-Rollups在這方面領先。Loopring、zkSync?等方案在支付領域被歡迎,其ERC-20Token轉賬的費用在0.10美元左右。撰寫本文時,基于ZK-Rollup技術的去中心化交易平臺?ZigZag?上的固定費用是0.28美元,包括Gas費和交易費。

同時,去中心化衍生品交易平臺?dYdX?平臺沒有面向用戶的Gas費用,但我們可以計算該平臺的交易費用:在交易量較高時,每筆交易他們都要向以太坊支付0.08美元的Gas費;在交易量較少的日子,則是在0.10美元左右。

現在,OptimisticRollup很有可能能夠提供這一范圍的費用——實際上,Worldcoin項目計劃使用的?Hubble?(基于OptimisticRollup的L2網絡)的ERC-20轉賬費用目前低于0.10美元的范圍。我們繼續轉向智能合約Rollups——為什么當前?Optimism和Arbitrum?網絡上的費用如此之高?撰文時,根據Lefees.info的數據,Optimism上的Token兌換費為0.85美元,而Arbitrum的為1.35美元,這實在是太高了!

美聯社將使用以太坊合約來發布總統競選的相關內容:11月3日,距離美國大選投票通道關閉還剩不到24小時。美聯社確認將使用以太坊智能合約來發布總統競選的相關內容,內容包括投票更新、選舉報告與競選結果等。

根據美聯社開發者網站,美聯社使用Everipedia的OraQle軟件來發布美國大選競選電話。作為開發者,用戶可以在Ethereum或EOS.io上使用智能合約。

美聯社使用這個Ethereum公鑰來發布美國總統競選電電話:0x436ee8cb3a351893b77f8b57c9772daec3a96445.

美國總統競選電話的Ethereum Oracle智能合約可以找到:0x0792724900B551d200D954a5Ed709d9514d73A9F。

用于測試美國總統競選電話的Kovan Testnet Oracle智能合約可以在0x12B7B8Dea45AF31b6303E00C735332A8b6752856處找到。

美國總統、參議院、眾議院和州長競選電話的EOS賬號:associapress。[2020/11/3 11:32:39]

答案很簡單:這些OptimisticRollups本身還沒有優化,而且大多數早期在OptimisticRollups上部署的dApps項目都是以太坊上原有項目的分叉版本,并不是針對OptimisticRollups而設計的。最近,通過專門針對OptimisticRollups而進行優化的?AaveV3?成功地降低了約10倍的費用!

但是還會有更多的優化。簽名聚合/壓縮將使得每筆交易直接節省約1,000Gas。調用數據(calldata)的基本壓縮可以直接節省2.5倍,且更多更先進的方案將會出現。隨著OptimisticRollups以及部署在其上的dApps的優化,OptimisticRollups的交易費用將很容易達到0.01-0.10美元的范圍。

等等,這是以太坊發展路線圖中的TheSurge階段(即通過分片(sharding)大幅提高Rollups的可擴展性)到來之前的情況!如果2022年末的以太坊上海硬分叉升級(這將是以太坊合并后的首次升級)進展順利,那么第一步將很可能是引入“攜帶blob的交易”(blob-carryingtransactions,這是Vitalik提議的一種新的交易格式),這將使得calldata(調用數據)的成本降至大約為零,且并且OptimisticRollups實際上將變得更加便宜!

今天,ZK-Rollups有著較高的固定成本。當前,ZK-Rollups要更便宜,因為其調用數據成本超過了該固定成本;但是,隨著調用數據成本變得可以忽略不計,交易費將完全由ZK-Rollups的固定成本主導。而?ZK-Rollups的運行成本要高得多。

DTC Capital投資者:以太坊決策相對分散是對以理過程的全民公決:以太坊生態系統長期以來一直在談論ProgPoW。從理論上講,以太坊的治理歸根結底是礦工,但是代碼來自核心開發人員,核心開發人員沒有權力將代碼強加于礦工,因此對以太坊的決策是相當分散的。DTC Capital的投資者、ProgPoW的反對者Spencer Noon表示,我認為這更像是對以太坊治理過程的全民公決,像這樣有爭議的問題,任何有爭議的事情,這就是你如何加強你的治理。如果ProgPoW沒有出現這種情況,就會出現其他問題。(CoinDesk)[2020/3/6]

很明顯,現在有很多不同的證明系統,成本也不同,但通常的估計是0.01-0.02美元。這將是ZK-Rollups的一個最低成本。然而,如果它們愿意,OptimisticRollups可以自由地下降至更低:由于一個成熟的OptimisticRollups成本99%是調用數據成本,它們可以以微不足道的成本訪問~5200TPS的blobspace。

順便說一下,OptimisticRollups也將比Validiums方案更便宜,因為這個最低成本也適用于Validiums!我相信?zkPorter的交易成本在0.01-0.03美元之間,而OptimisticRollups的成本可以遠低于這個水平。就我個人而言,出于交易質量的原因,我不建議使用這種方案,但在這種情況下,OptimisticRollups最終將獲得更高的“利潤”,可以重新分配給利益相關者,或將其用于公共產品融資、開發等等。

當然,最終,~5200TPS會飽和,如果有超過這個的巨大需求,調用數據成本將再次開始上升。但是,到那時,Danksharding?將會推出,首先將這個空間擴展到125,000TPS,然后在數年內擴展到數百萬TPS。長期來看,調用數據成本絕對不會成為瓶頸——瓶頸將是Rollups本身。重申一下,瓶頸將是Rollups本身,而不是以太坊。

長期來看,隨著ZK-Rollups的成熟,我們將有ASIC證明者,ZK-Rollups的成本也將變得微不足道。屆時,ZK-Rollups的優勢——最明顯的是即刻取款(無需等待)——將勝出。對于一些具有高度壓縮狀態增量的用例(如dYdX),它們很快就會比OptimisticRollups便宜得多。

最終性(Finality)

說到這,一個常見的誤解是,OptimisticRollups有7天的敲定期。但實際上,OptimisticRollups將比ZK-Rollups更快地實現與L1相同的最終性(finality)。我們已經看到OptimisticRollups每5到10分鐘提交一個交易批次,所以這就是延遲。這7天是為了確保維持這一最終性,并假設至少有一個實體會維持該最終性。

隨著OptimisticRollups的擴展,這些交易批次將更加頻繁地被提交,且當達到大約20TPS時,OptimisticRollups可以在每個區塊進行提交,此時OptimisticRollups的最終性將等于L1的最終性。由于ZK-Rollups的固定成本要高得多,在每個區塊進行提交將需要更多的活動(>100PTS)才能實現。然而,通過Vitallik提出的這個blob交易EIP(以太坊改進提案),ZK-Rollups可以重新設計,將一些證明提交給blob,所以這可能不是一個問題。

那么,OptimisticRollups的這7天是什么呢?因為挑戰期是7天,所以有一種交易確實有7天的敲定期,即從OptimisticRollups取款至L1鏈。對于某些情況,比如跨鏈NFTs,這可能是一種挑戰。然而,我們已經看到了許多在OptimisticRollups上線的「橋」,且隨著OptimisticRollups的成熟,活動&流動性將提高,屆時這7天的挑戰期將不再是一個問題。更大的問題是ZK-Rollups支持了許多新用例和跨Rollup活動,而這些用例和活動是無法在OptimisticRollups上實現的。

比如,借助于Danksharding,ZK-Rollups可以同步調用L1,我甚至推測,如果我們通過crLists實現L1預確認,不同的ZK-Rollups之間的某種程度的可組合性將是可能的!OptimisticRollups被排除在這些新穎和創新的場景之外。附錄:雖然OptimisticRollups可以進行隱私交易,而ZK-Rollups將能夠以低得多的成本進行此類交易。

吞吐量

特定于應用程序的Rollups相當精簡,并且可以大規模擴展。如果我沒記錯,早在2020年年中,StarkEx就演示了9000-18000TPS。然而,對于智能合約Rollups來說,情況更加具有挑戰性。我們已經看到StarkNet只能夠比dYdX或ImmutableX的吞吐量更低,并將吞吐量優化作為一個最高優先級。因為Optimism和Arbitrum都是基于EVM客戶端,所以它們a)擁有經過實戰測試的代碼庫,b)相對優化的客戶端。

幾天前,我詢問在需要并行性之前EVM可以擴展到什么程度,AlexeySharp認為Erigon可以擴展到500MGas/秒。因此,對于優化的基于EVM的OptimisticRollups有很大的空間,并且可以通過多線程客戶端或多個實例/遞歸Rollups提供更多的空間。

這是我們爭論的焦點:因為OptimisticRollups有一個誠實的少數假設,你不能將系統需求推得太緊。要清楚的是,因為這是一個誠實的少數假設而不是單片式L1s的那種誠實的大多數假設,因此OptimisticRollups可以比任何單片式L1區塊鏈更安全。但是你仍然需要有一個限制,這個限制在默認情況下需要低于ZK-Rollups,因為ZK-Rollups可以很容易地通過有效性證明進行驗證。

但是OptimisticRollups有一個解決方案——無狀態客戶端。我在Optimism的路線圖上看到了這一點,但我不記得在哪里了。使用無狀態客戶端,驗證OptimisticRollups非常容易,使用正確的工具驗證交易將非常簡單。

此外,因為可以很容易地直接從L1重構Rollup的狀態,所以通過借助狀態過期,Rollups比L1更具有侵略性。一旦實現了無狀態性和高頻率狀態過期,Rollups將已經克服了狀態膨脹的嚴重問題!此外,你還擁有像FuelV2這樣的新解決方案,它通過類似UTXO(未花費交易輸出)的系統進行并行化。

話雖如此,通過遞歸有效性證明,ZK-Rollups仍然是實現網絡最大吞吐量的更優雅的解決方案。很有可能的是,在StarkNet自身日趨成熟的同時,我們看到特定于應用程序的ZK-Rollups在其之上構建了巨大的吞吐量,且作為一個整體,StarkNet的規模遠遠超過任何OptimisticRollups。然而,其中的權衡是原子可組合性——除非ZK-Rollups團隊的向導很快發現這一點!

總結

最終,這一切都與時間線有關。

對于特定于應用程序的鏈而言,ZK-Rollups已經是大多數情況下的最佳解決方案。這對于任何使用過dYdX、zkSync、Loopring或ImmutableX的人來說都是非常明顯的。會有一些權衡,但所有這些都將在今年年底前完成(比如dYdXV4)。

智能合約:單片式L1鏈還有一年的時間保持相關性。對于這些單片式L1鏈來說,不祥預兆已成定局,除了緊急轉向使用欺詐證明,有效性證據和DA(數據可用性)證明,別無他途。

OptimisticRollups將比ZK-Rollups擴展得更快。OptimisticRollups的很多代碼庫已經成熟,一旦定序和可升級性實現了去中心化,OptimisticRollups將準備好被大規模采用。到2022年底,OptimisticRollups可能會迎來低于一美分的Gas費用,完全實現去中心化,并且本質上有著與以太坊L1一樣的安全性和最終性,并擁有足夠的流動性用于快速取款。且隨著2023年無狀態性(statelessness)和狀態到期(stateexpiry)的實施,OptimisticRollups將繼續改善。

ZK-Rollups將繼續演化、成熟和久經測試,優化證明時間,轉移到GPU證明者并最終轉向ASIC證明者。它們新穎的虛擬機和定序器節點也將隨著時間的推移而成熟和擴展。到2023年底,我預計ZK-Rollups將趕上并取代OptimisticRollups。但OptimisticRollups將繼續發揮作用直至2024/25年,到那時,我預計大多數OptimisticRollupsor將成為ZK-Rollups,或至少使用有效性證明取代它們的欺詐證明系統。

我曾說過多次,我的時間范圍是5-10年。但是Rollups和DAS(數據可用性抽樣)的發展是如此之快,我現在認為它的結局就在眼前,并且將在5年內發生。

感謝Reddit用戶u/proof_of_lake的校對。

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