LAYER:給區塊鏈擴容難嗎？從比特幣到以太坊

DeFi業務的增長從2020年起飛，TVL從$600M到$25B，增長了40倍。從一個現象就能直觀感受：DEX去年從每日數千筆到達數十萬筆規模，Uniswap的單日交易量甚至一度超過了老牌中心化交易所Coinbase。

以太坊上的交易量不斷攀升，區塊容量卻開始吃緊，而礦池選擇GasPrice競價排序交易使其利益最大化。同時考慮到DeFi業務技術上存在搶跑攻擊，用戶心理上存在FOMO等問題，導致最終大家愿意付出更高的價格讓交易跑得飛快。高價礦工費，使我們離普惠金融的初衷漸行漸遠。

那么以太坊為什么不選擇直接提升區塊容量，承載更多交易呢？原因很簡單，區塊鏈核心限制在于「每一筆交易都要由網絡中每一個節點驗證處理」，那么當區塊大小擴大幾倍時，則會讓更多小型節點退出，逐漸走向中心化。

給區塊鏈擴容難嗎？

早在2010年時中本聰就已經探討過擴容問題，最初中本聰在比特幣源碼中設定區塊容量為32M，但后來區塊交易量一直很小，就把容量設置為了1M。他自己也認為如果有擴容需求，那么在代碼中設定區塊高度自動升級區塊容量就好了。

數據：World App錢包數量突破100萬:7月31日消息，據Dune數據顯示，World App錢包數量已突破100萬，現為達到1,007,045（不包括尚未遷移至Optimism的預發布錢包），其中持有WLD代幣的Optimism錢包數量為337,444。[2023/7/31 16:08:19]

但是后來比特幣擴容卻不是那么順利，主要分歧在于是采用「隔離見證和閃電網絡」，還是「增加區塊容量」。前者認為「區塊容量增大要求更高帶寬和存儲，會使節點逐漸走向中心化」，希望借助隔離見證和閃電網絡這兩項技術完成擴容，不增加區塊容量。

注：這也是為什么Eth2希望采用PoS降低節點門檻，從而讓更多人可以成為驗證人，使其完成去中心化世界賬本的理想。

當然這最后已經不是技術問題了，而是上升到了意識形態之戰，經歷香港共識的出爾反爾與不信任，最終走向硬分叉的道路，形成目前BitcoinCore和BitcoinClassic兩條擴容路線。

當前NFT市場情緒指數為19，等級為“Cold”:金色財經報道，據NFTGo數據顯示，當前NFT市場情緒指數為19，等級為“Cold”。近24小時NFT市場買家地址數量為11,134個，賣家地址數量為12,635個。近30天盈利地址數量為324,895個，虧損地址數量為206,954個。

注：NFT市場情緒指數（實驗性）是根據波動率、交易量、社交媒體和谷歌趨勢計算得出的。[2022/10/23 16:35:54]

比特幣擴容過程就像一場戲劇，我們可以看到諸如SegWit、SchnorrSignature、LightningNetwork等擴容技術落地實現，但還未有質的改變。

SegWit：交易數據壓縮至25%；

SchnorrSignature：單簽名數據壓縮至50%；多重簽名：多筆交易壓縮成單筆交易體積；

LightningNetwork：缺少點對點小額支付場景，資產規模僅有1000BTC。

《最終幻想》將在Polkadot上發行NFT:7月21日消息，作為有史以來最成功的視頻游戲系列之一，《最終幻想》游戲開發商Square Enix與區塊鏈游戲公司Enjin達成合作并將在波卡區塊鏈上發布系列NFT，不過該NFT不會是一款純粹的數字產品，而是與最終幻想VII的實體動作人物和交易卡相關聯，以紀念這款Play Station游戲誕生25周年。

Square Enix將于2023年春季首次發布實體交易卡包，每個卡包內有4張交易卡，售價為4美元，這些交易卡可用于兌換Efinity平臺上鑄造的NFT。（decrypt）[2022/7/21 2:27:47]

后來閃電網絡白皮書的作者JosephPoon轉戰以太坊社區，與Vitalik在2017年發布Plasma白皮書，試圖解決以太坊的擴容問題。

Plasma主張將交易的計算和存儲搬到Layer2，然后將多筆交易壓縮成一個區塊，并將區塊的默克爾根提交到Layer1Plasma合約，從而提高吞吐量和降低交易成本。

Band Protocol現已上線BitTorrent Chain(BTTC):據官方消息，Band Protocol現已上線BitTorrent Chain(BTTC)。Band Protocol是數據治理協議，在 Web3 架構上扮演查詢功能，透過良好設計的預言機，可將真實世界的鏈下信息傳遞給區塊鏈上的智能合約，釋放DeFi與Dapp的無限潛力。

BitTorrent Chain是異構鏈跨鏈互操作擴容協議，采用 POS（Proof of Stake）共識機制 ，通過側鏈進行智能合約的擴展。首發支持 Ethereum 、TRON 、BNB Chain公鏈跨鏈，未來將逐步支持更多公鏈。[2022/6/16 4:32:15]

Layer2依賴Layer1Plasma合約作為安全信任和仲裁層，如果Layer2出現問題/作惡，那么用戶可以借助Layer1Plasma合約退出資金。退出資金要等待約2周的挑戰期，在此期間任何人都可以提交「欺詐性證明」證明退出無效，從而獲得獎勵。反之，若無問題則等待挑戰期結束，順利退出。

數據：近24小時全網爆倉逾13億美元:6月14日消息，幣coin數據顯示，過去1小時全網爆倉1.65億美元。過去24小時全網爆倉達11.9億美元，其中比特幣爆倉達2.99億美元，以太坊爆倉達4.29億美元。[2022/6/14 4:25:15]

Vitalik稱Plasma是sidechainsthathaveanon-custodialproperty，究其原因主要是用戶需要信任SideChain機制，而無法保障自己資金的所有權，但Plasma通過交互式欺詐性證明可以讓用戶隨時申請退出資金，即便Plasma子鏈出現問題/作惡。?

Plasma曾是社區的希望，我們可以看到許多Plasma變體實現諸如OmiseGo、Matic、Loom等，但因為一些缺陷，它并沒有獲得社區最終的青睞：

缺少數據可用性，用戶不得不依賴Plasma可信任節點數據或不斷監控網絡是否作惡，無法獲得同等于Layer1的安全性。

提款周期長，依賴長達兩周的欺詐性證明挑戰期，如果有人作惡，同時挑戰期內無人發現并提交作惡(欺詐)證明，那么用戶資金存在損失風險。

上面這段話可能有些難以理解，我們來舉個數據可用性的例子：

當你去賭場玩德州撲克時，你從柜臺(Layer1)將美元換取籌碼，然后你開始隨便找了一張桌子玩了幾個小時德州(Layer2交易)，當你贏到盆滿缽滿的時候，你準備起身到柜臺兌換籌碼。此時賭場的壞人給你當頭一棒，你失去了記憶(數據不可用)，牌桌上的荷官當作什么事情沒有發生過一樣，重新開始剛才的牌局，騙走你本應贏到的籌碼。

從過去比特幣和以太坊擴容情況來看，我們逐漸找到了理想擴容方案應該有的樣子

保持區塊容量大小，避免走向中心化；

支持數據可用性，用戶可以從L1上重建交易狀態；

隨著2019年以太坊硬分叉升級-Istanbul，我們離理想擴容方案越來越近，此次升級包含兩個Layer2友好的EIP提案

EIP-1108：使SNARKs和STARKs驗證運算更便宜；

EIP-2028：降低CalldataGas消耗量，以便L2數據采用Calldata形式低成本上鏈。

Layer2Rollup的現狀

什么是Rollup？?

Rollup有不少中文譯名，其中一個打趣的翻譯是「春卷」，你可以想象將食物卷起來一口吃下去的感覺。實際上，Rollup就是將交易數據壓縮放到Layer1上，從而實現同樣的區塊容量可以塞下更多交易，將30TPS擴容到3000TPS級別，再搭配上Eth2Sharding擴容，效果可以媲美當下Visa的水準。

如何壓縮數據？

壓縮是Rollup的精華，巧妙的壓縮技巧可以塞下更多的交易，同時壓縮數據上鏈可以提供「數據可用性」，保障用戶資產安全。

一筆簡單的以太坊交易(比如發送ETH)通常消耗約110字節。然而，在Rollup上發送ETH僅消耗約12字節。我們以收款地址和交易簽名舉例：

To：使用「索引」來代替20字節的地址(例如：一個地址是「狀態樹」中的第4,527個地址，我們就可以用索引4,527來表示它)；

Signature：利用零知識證明的特性，將數千筆交易簽名轉化為零知識證明，通過檢查證明的有效性，從而證實數千筆交易有效。

Rollup方案對比

Rollup方案主要分為兩種：ZKRollup和OptimisticRollup。前者采用有效性證明，后者采用欺詐性證明，這兩種證明方式背后的理念是不同的：

有效性證明：采用數學的方式保障資金安全、用戶體驗流暢和隱私，但短期內無法支持通用的EVM計算；

欺詐性證明：支持通用EVM計算(方便以太坊項目遷移)，但短期內無法采取零知識證明，所以折衷選擇欺詐性證明，保障資金安全。

最后，本文為了講述Layer2發展歷程提及了一些過往不同的擴容方案，但這并不意味這些方案的思路是失敗的。這其中除了技術問題，商業可行性也是值得深思的，正如Vitalik對這兩種Rollup方案的評價：

短期內，OptimiticRollup很可能在通用的EVM計算中勝出，而ZKRollup則可能在簡單的支付、交易和其他特定應用場景中勝出。但從中長期來看，隨著ZK-SNARK技術的改進，ZKRollup最終將在所有場景中勝出。

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