撰文：Justin Mart & Connor Dempsey
編輯：南風
截至 2021 年底，以太坊已經發展到支援 DeFi、NFTs、遊戲等領域的數千個應用。整個以太坊網路每年處理價值數萬億美元的事務，當前有價值超過 1700 億美元的資產被鎖定在該平臺上。
但以太坊的去中心化設計將其可以處理的交易量限制在每秒 15 筆。由於以太坊的受歡迎程度遠遠超過這個吞吐量，這帶來的結果是漫長的等待以及每筆交易的費用高達 200 美元。最終，這使許多使用者望而卻步，並限制了以太坊網路目前能夠處理的應用程式型別。
如果基於智慧合約的區塊鏈想要成長為能夠支撐數十億使用者使用其金融和 Web 3 應用程式，就需要可擴充套件性解決方案。值得慶幸的是，“裝甲部隊”已經開始到來，最近有許多被提議的解決方案已經上線。
競爭還是互補？
可擴充套件性解決方案的目標是增加可公開訪問的智慧合約平臺能夠處理的交易量，同時保持足夠的去中心化。需要記住的是，透過由單一實體管理的中心化解決方案來擴充套件智慧合約平臺是輕而易舉的 (Visa 每秒可以處理 45,000 筆交易)，但這又讓我們回到了原點：一個由一小撮強大的中心化參與者掌控的世界。
解決這一問題的方法有兩種：(1) 構建與以太坊競爭的全新網路，使其能夠處理更多的活動；或者 (2) 構建與以太坊互補的網路，使其能夠處理以太坊的過剩容量。大體來說，它們可以分為以下幾個類別：
L1 (第一層) 區塊鏈網路 (與以太坊相競爭)
側鏈 (稍微與以太坊互補)
L2 (第二層) 網路 (與以太坊互補)
雖然它們在架構和方法上各不相同，但目標是相同的：讓使用者在無需支付高昂費用或經歷長時間等待的情況下實際使用這些網路 (比如與 DeFi、NFTs 等進行互動)。下圖劃分了當前的智慧合約可擴充套件性格局：
下面我們分別來闡述一下這些方案：
L1 區塊鏈網路
以太坊是一條 L1 區塊鏈，也即一個同時執行交易和保護資金安全的獨立網路。想要使用 Uniswap 等 DeFi 應用來將 100 USDC 兌換為 DAI？以太坊是所有這一切發生的場所。
其他競爭性的 L1 網路能做以太坊所做的一切事情，區別在於這些全新的 L1 網路系統的設計能夠實現更高的吞吐量，從而降低了交易費用，但它們通常都是以增加網路的中心化為代價。
在過去 10 個月裡，一些新的 L1 網路陸續上線，在此期間這些網路上的 TVL (鎖倉總價值) 從 0 美元飆升至合計 750 億美元左右，目前主要由 Solana、Avalanche、Terra 和幣安智慧鏈 (BSC) 引領，且它們都擁有不斷增長的生態系統，TVL 均超過 100 億美元。如下圖所示：
上圖：2021年以來，除以太坊之外的其他主要 L1 網路的 TVL 增長情況。
所有 L1 網路都在相互競爭以吸引開發者和使用者。但在沒有任何以太坊的工具和基礎設施 (這些工具和基礎設施使構建和使用應用變得容易) 的情況下，實現這一目標是很困難的。為了填補這一缺口，許多 L1 區塊鏈網路採用了相容 EVM (以太坊虛擬機器) 的策略。
EVM 即以太坊虛擬機器，它本質上是執行計算以完成交易的「大腦」。這些以太坊之外的 L1 網路透過使自己相容於 EVM，這樣以太坊上的開發者就可以很輕鬆地將他們現有的以太坊應用部署到這些新的 L1 網路中，實際上只需要複製貼上程式碼即可。使用者也可以輕鬆地使用現有的錢包應用來訪問這些相容於 EVM 的 L1 網路，從而對使用者而言，網路遷移變得簡單。
以 BSC 為例。透過釋出一個相容於 EVM 的網路，並調整共識機制以實現更高的吞吐量和更加便宜的網路成本，BSC 在去年夏季見證了許多 DeFi 應用的使用量激增，這些應用與現有的受歡迎的以太坊應用 (比如 Uniswap、Curve 等) 相類似。與此同時，Avalanche、Fantom、Tron 和 Celo 等網路也採取了同樣的方式。
不同的是，目前 Terra 和 Solana 不支援 EVM 相容性。
上圖左邊為相容 EVM 的 L1 網路的 TVL；右邊為不相容 EVM 的 L1 網路的 TVL。資料截至10月26日。
專注於互操作性的區塊鏈網路
另一類稍有不同的 L1 網路是像 Cosmos 和 Polkadot 這樣專注於互操作性的區塊鏈生態系統。這些專案不是構建新的獨立區塊鏈，而是構建讓開發者建立應用專用型區塊鏈的標準，從而使得這些區塊鏈能夠彼此通訊。例如，這種系統可以允許某個專注於遊戲的區塊鏈網路上的代幣在另一個專注於社交的區塊鏈網路上的應用中使用。
目前，使用 Cosmos 標準來搭建的區塊鏈網路中共計保護著價值超過 1000 億美元的資產，這些區塊鏈網路最終可以互操作。與此同時，Polkadot 最近也迎來了一個里程碑 (注：Polkadot 最近開始了其平行鏈插槽拍賣)，也將以類似的方式統一其區塊鏈生態系統。
簡言之，以太坊現在有多樣化的直接競爭對手，而且還會有更多競爭對手。
側鏈
誠然，側鏈與上述新的 L1 區塊鏈之間的區別是模糊的。側鏈與其他相容於 EVM 的 L1 區塊鏈非常相似，除了側鏈的目的是處理以太坊的過剩容量，而不是作為一個整體與以太坊相競爭。側鏈的生態系統與以太坊社羣緊密相連，以互補的方式託管以太坊應用。
比如，當前熱門的「邊玩邊賺」遊戲 Axie Infinity 使用的側鏈 Ronin 就是一個典型例子。Axie Infinity 是一款最初在以太坊上構建的 NFT 遊戲，但由於以太坊的高費用使得玩這款遊戲變得非常昂貴，因此該遊戲背後的開發團隊建立了以太坊側鏈 Ronin，從而允許玩家將他們的 NFTs 和代幣從以太坊轉移至一個低費用的環境。這使得更多使用者能夠負擔得起玩這款遊戲，並推動了該遊戲的大受歡迎。自 2021 年 2 月 Axie Infinity 遷移至 Ronin 側鏈以來，該遊戲的日活使用者呈現快速增長，如下圖所示：
上圖：Axie Infinity 遷移至 Ronin 側鏈以來的日活使用者呈現快速增長。
截至撰文時，使用者已經從以太坊轉移了超過 75 億美元到 Ronin 上來玩 Axey Infinity。
Polygon PoS
像 Ronin 這樣的側鏈是應用專用型的，而像 Polygon PoS 等其他側鏈則適用於更通用的應用。當前，Polygon PoS 側鏈是行業領導者，撰文時該網路上的 TVL 超過了 50 億美元，部署了超過 100 個 DeFi 和遊戲類應用，包括人們熟知的 Aave 和 Sushiswap，以及 Uniswap 的克隆版本 Quickswap。
同樣，Polygon PoS 看起來與其他相容於 EVM 的 L1 區塊鏈沒有什麼不同，但它是作為擴充套件以太坊的框架的一部分，而不是與以太坊競爭。Polygon 團隊表示，在未來，以太坊網路仍然是主要用於高價值交易和價值儲存的區塊鏈，而日常交易將轉移至 Polygon 的低成本區塊鏈上。(Polygon PoS 還透過一個稱為「檢查點」(checkpointing) 的過程與以太坊保持著一種特殊的關係。)
由於交易費用不到一便士，Polygon 的未來願景似乎是可行的。在激勵計劃的幫助下，使用者紛紛湧向 Polygon PoS，該網路日均交易量超過了以太坊 (儘管垃圾郵件交易誇大了這個數字)，如下圖所示：
上圖：2021年1月以來，Polygon PoS 網路中的日交易量 (綠線) 對比以太坊網路的日交易量 (藍線)
L2 網路 (Rollups)
L1 區塊鏈和側鏈都存在一個明顯的挑戰：確保區塊鏈網路的安全。為此，他們必須向一批新的礦工或 PoS 驗證者支付費用，從而使他們驗證和確保交易安全，通常這是以網路原生代幣的通脹來實現 (比如 Polygon 的 MATIC 和 Avalanche 的 AVAX 等)。然而，這也帶來了明顯的缺點：
擁有一種原生代幣自然會使你的生態系統更有競爭力，而不是與以太坊互補；
驗證和保護交易是一項複雜和具有挑戰性的任務，你的網路將無限期地負責這項任務。
但如果我們可以在繼承以太坊的安全性的基礎上來建立可擴充套件的生態系統，這不是更好嗎？這就是我們接下來要講述的 L2 網路，具體來說就是 Rollups 網路。簡而言之，L2 網路是位於以太坊之上的獨立生態系統，其安全性依賴於以太坊。
關鍵的是，這意味著 L2 不需要有本地代幣——所以它們不僅對以太坊更有互補性，它們本質上是以太坊的一部分。以太坊的路線圖甚至表示以太坊2.0將以“Rollup 為中心”，以此表達對這一理念的重視。
Rollups 如何運作？
L2 網路通常被稱為 Rollups，因為它們會將交易“捲起來”以捆綁的方式在一個新的 (鏈下) 環境中執行，然後將更新的交易資料傳送回以太坊 (鏈上)。與其讓以太坊網路單獨處理 1000 筆來自 Uniswap 的交易 (這很昂貴！)，Rollups 會將交易分批次地在鏈下完成計算，之後再將計算結果提交至以太坊上 (這更便宜！)。
那麼，當計算結果被髮布到以太坊上時，以太坊要如何知道這些資料是正確和有效的呢？以太坊如何阻止人們釋出不正確的資訊？這些問題正是區分兩種不同型別的 Rollups 的關鍵：Optimistic Rollups 和 ZK-Rollups。
1) Optimistic Rollups
當向以太坊提交計算結果時，Optimistic Rollups 會“樂觀地”假設它們是有效的。換句話說，Optimistic Rollups 網路會讓其運營者釋出他們想要釋出的任何資料 (包括潛在的不正確/欺詐性資料)，並假設這些資料是正確的！
但是 Optimistic Rollups 也有方法來對抗欺詐。作為一種制衡，任何向以太坊主網發起的提款都有一個時間視窗 (約7天) 等待期，任何人都可以在此期間檢查是否有欺詐行為 (請記住，區塊鏈是透明的，任何人都可以檢視正在發生的事情)。如果其中一個觀察者可以透過數學方法證明發生了欺詐行為 (也即透過提交欺詐證明 (fraud proof))，那麼 Optimistic Rollups 將恢復 (撤銷) 任何欺詐性交易，並懲罰惡意參與者和獎勵該觀察者 (這是一個很聰明的激勵系統！)
當然其缺點是，當你在 Optimistic Rollups 網路和以太坊網路之間轉移資金時，會有一個短暫的延遲，用於檢視是否有任何觀察者發現任何欺詐行為。在某些情況下，這可能長達一週時間，但我們預計這些延遲會隨著時間的推移而減少。
關鍵點在於，Optimistic Rollups 本質上是與以太坊聯絡在一起的，並且當前已經準備好幫助以太坊擴容。因此，隨著許多領先的 DeFi 專案部署/轉移到主要的 Optimistic Rollups 網路 (包括 Arbitrum 和 Optimistic Ethereum)，我們已經看到了強勁的初期增長。
Arbitrum & Optimistic Ethereum
Off-chain Labs 的 Arbitrum 網路以及 Optimism 的 Optimistic Ethereum 網路，是當前實現了 Optimistic Rollups 的兩個主要專案。值得注意的是，這兩個專案都仍處於早期階段，因此它們背後的團隊都仍對各自的網路保持著中心化的控制水平，但都計劃隨著時間的推移來實現去中心化。
據估計，一旦成熟，Optimistic Rollups 可以提供 10 - 100 倍的可擴充套件性提升。甚至在早期，Arbitrum 和 Optimism 上的 DeFi 應用就已經積累鎖倉了數十億的網路價值。
Optimism 在 DeFi 採用方面更早一些，該網路上部署的 7 個 DeFi 應用的合計 TVL 超過了 3 億美元 (見下圖)，其中最知名的是 Uniswap、Synthetix 和 1inch。
上圖：Optimism 網路的 TVL 增長情況
Arbitrum 則更進一步，在該網路上 60 多個應用 (包括熟悉的 DeFi 協議，如 Curve、Sushiswap 和 Balancer 等) 的 TVL 合計大約為 25 億美元。如下圖所示：
上圖：Arbitrum 網路的 TVL 增長情況。
Arbitrum 也被 Reddit 選為其擴充套件性解決方案，作為這個社交媒體平臺為其 3 億月活躍使用者的社羣積分進行代幣化的努力。
2) ZK Rollups
如前所述，Optimistic Rollups 假設交易是有效的，併為他人證明欺詐而留出時間。相比之下，ZK-Rollups 則實際上向以太坊網路證明交易是有效的。
除了提交被捆綁交易的計算結果，ZK-Rollups 還向一個以太坊智慧合約提交一個「有效性證明」(validity proof)。顧名思義，有效性證明讓以太坊網路驗證這些交易的有效性，從而使得中繼者 (relayer) 不可能欺騙系統。這就消除了像 Optimistic Rollups 那樣存在欺詐證明視窗期，因此在以太坊網路和 ZK-Rollups 之間轉賬實際上是即時的。
雖然即時結算且沒有視窗等待期聽起來很棒，但 ZK-Rollups 並不是沒有權衡。首先，生成有效性證明需要大量計算，因此需要高效能的機器來完成；其次，圍繞有效性證明的複雜性使得 ZK-Rollups 更難以相容 EVM，因此限制了可以部署在 ZK-Rollups 上的智慧合約型別。正因如此，Optimistic Rollups 要先一步進入市場，並且更有能力解決目前以太坊的可擴充套件性問題；但從長遠來看，ZK-Rollups 可能成為一種更好的技術解決方案。
ZK Rollup 的採用
ZK-Rollup 的格局很深，有多個團隊和實現正在進行中或處於生產中。一些知名的參與者包括 Starkware、Matter Labs、Hermez 和 Aztec 等。當前，ZK-Rollups 主要支援相對簡單的應用，比如支付或交易所 (因為目前 ZK-Rollups 能夠支援的應用類別有限)。比如，衍生品交易所 dYdX 使用了由 Starkware 團隊開發的 ZK-Rollup 方案 StarkEx，該方案支撐了近 500 萬筆的周交易量和 dYdX 超 10 億美元的 TVL。
上圖：dYdX 協議的 TVL 增長趨勢。
然而，真正值得稱讚的 ZK-Rollups 方案是完全相容於 EVM 的 ZK-Rollups，這將使其能夠支援流行的通用應用程式 (比如所有的 DeFi 應用)，並且無需像 Optimistic Rollups 那樣存在取款延遲。這方面的主要參與者是 Matter Labs 的 zkSync 2.0、Starkware 的 StarkNet、Polygon Hermez 的 zkEVM 和 Polygon Miden，它們目前都正在致力於主網釋出。(與此同時，Aztec 專注於將 ZK (零知識) 證明應用於隱私。)
許多業內人士 (包括以太坊聯合創始人 Vitalik Buterin) 都將 ZK-Rollups 與以太坊2.0的結合作為擴充套件以太坊的長期解決方案，這主要是因為 ZK-Rollups 能夠在不犧牲安全性和去中心化的情況下基本上每秒處理數十萬筆交易。即將推出的完全相容於 EVM 的 ZK-Rollups 將是以太坊發展過程中需要關注的關鍵事件之一。
碎片化的世界
從長遠來看，如果智慧合約平臺想要擴充套件到數十億使用者，上述這些可擴充套件解決方案是必要的。然而，在短期內，這些解決方案可能會給使用者和運營者帶來重大挑戰。從以太坊導航到這些網路需要使用跨鏈橋，這對使用者來說是複雜的，並帶有潛在的風險。例如，一些跨鏈橋 (比如 Poly Network) 已經成為駭客攻擊的目標
更重要的是，多鏈世界打破了可組合性，並使流動性碎片化。比如 Sushiswap 目前在以太坊、BSC、Avalanche、Polygon 和 Arbitrum 上實現；Sushiswap 的流動性曾經集中在一個網路 (即以太坊) 上，而現在分佈在五個不同的網路上。
以太坊應用一直受益於可組合性——例如，以太坊上的 Sushiswap 可以與 Aave 或 Compound 等其他以太坊應用組合。隨著這些應用擴充套件到新的網路，在其他 L1、側鏈或者 L2 網路上實現的應用不再能夠與在另一個網路上實現的應用進行組合，限制其可用性，給使用者和開發者帶來挑戰。
不確定的未來
像 Avalanche 或 Solana 這樣的新 L1 區塊鏈網路會繼續成長並與以太坊競爭嗎？像 Cosmos 或 Polkadot 這樣的區塊鏈生態系統會快速增長嗎？側鏈會繼續與以太坊和諧執行，承擔其過剩容量嗎？或者與以太坊2.0相結合的 Rollups 會勝出嗎？沒有人能肯定。
雖然未來是不確定的，但每個人都可以感到安慰的是，有這麼多聰明的團隊致力於解決開放的、無許可的區塊鏈網路所面臨的最具挑戰性的問題。正如寬頻最終幫助網際網路支援了許多革命性的應用 (比如 YouTube 和 Uber)，我們相信最終也能從同樣的角度來看到那些獲勝的可擴充套件性解決方案。
***本文僅代表原作者觀點，不構成任何投資意見或建議。
