以太坊 Layer2:元宇宙創新之基石、區塊鏈應用的鑰匙

買賣虛擬貨幣

摘要

經過幾年的發展,Layer2(二層網路)從理論雛形進入到應用落地階段,其成熟將為更大規模的區塊鏈應用,乃至元宇宙落地奠定基礎。本文從幾種主流方案出發,以發展潛力最大的OptimisticRollups和Zero-KnowledgeRollups等幾個典型的二層網路解決方案為案例,對Layer2發展進行深入剖析。

Layer2旨在解決區塊鏈主網可拓展性問題,主流的ETH Layer2方案按技術原理可分為Plasma、Rollups和Sidechains,它們在實現邏輯、安全性、可拓展性和去中心化程度等方面各有優劣。

基於OptimisticRollups的代表:採用的互動式欺詐證明的Arbitrum。以太坊主網(L1)好比是管理者全校學生的作業情況的系統,而為減輕以太坊的直接工作量,Arbitrum將每個班的作業打包(即rollup塊)後統一錄入以太坊主網。而作業具體情況是否有欺詐則採用多輪欺詐證明來解決爭議。這就好比設定了幾位檢查委員,按照演算法去檢查包內作業的真實情況,檢查委員要以押上個人學分(即以太坊上的ETH代幣抵押)來確保公正處理爭議。經過一週的爭議視窗期後,最終以太坊才最終確認作業的批改情況。因此,Arbitrum使用者將資產從L1轉到L2則相當於以太坊主網轉賬一樣是實時的,但是從L2撤回資產到L1則要經過一週的視窗期時間。Arbitrum的DeFi生態發展進入了良性迴圈。隨著總鎖倉價值和使用者數量的雙增,越來越多的DeFi專案也樂於部署在ArbitrumOne主網上;而專案的增長也有利於進一步吸引資金和使用者進入ArbitrumOne。未來,ArbitrumOne仍是最值得關注的Layer2方向之一。

基於ZK-Rollups的代表專案:可與傳統CEX交易所匹敵的dYdX。基於Zero-Knowledge Rollups原理的Layer2專案衍生出了兩種技術路線,分別是ZK-SNARKs和ZK-STARKs。它們的代表專案有zkSync、StarkEX和StarkNet。dYdX V3是架構在StarkEx系統之上的去中心化永續合約。自從2021年8月3日公佈了其平臺治理計劃以來,其交易量增長迅猛,高峰時單日交易量一度達到了93億美元,成為全網交易量最大的DEX(去中心化交易所)。藉助於StarkEx服務,使得dYdX可以採取訂單簿模式交易撮合——這是資本市場最為熟悉的交易撮合模式,同時確保撮合效率。dYdX解決了ETH網路上合約交易者面臨的痛點。在ETH Layer2網路上進行合約交易,既可以媲美在ETH主網的安全保障,又可享受接近中心化交易所的結算速度和低廉的手續費。dYdX的交易撮合效率與傳統中心化交易所(CEX)幾乎無異。

就目前的技術而言,無論何種Layer2路線都無法真正實現與ETH主網相同的安全性:

其中,Sidechains的安全性最弱。首先,在共識實現機制上,Sidechains的安全性遠遜於ETH主網。其次,側鏈上的DeFi專案可能存在更多智慧合約漏洞;

Rollups的安全隱患包括智慧合約漏洞、博弈機制失靈、人為交易排序和密碼學漏洞等。在ArbitrumOne的伺服器中存在中心化的交易排序器,如果運營商利用它搶先打包交易,即使其他節點率先提交“欺詐證明”,驗證節點的保證金也會落入運營商的手裡。

風險提示:區塊鏈商業模式落地不及預期;監管政策的不確定性。

一、核心觀點

1.1 本文核心觀點和內容

市場普遍擔心區塊鏈的併發性、可拓展性會成為限制其上應用落地的瓶頸,尤其對於公鏈生態而言,尚不能支援大規模、高複雜性應用。以以太坊為例,作為全球最大規模的公鏈生態,一直在討論如何升級、擴容,而對主網的改動難度較大,Layer2(二層網路)成為可行方案,也是下一階段其上的元宇宙生態能否繁榮的基礎。

經過幾年的發展,Layer2(二層網路)從理論雛形進入到應用落地階段。本報告對幾種主流方案出發,以發展潛力最大的OptimisticRollupsRollups和Zero-KnowledgeRollups等幾個典型的以太坊二層網路解決方案為案例,對Layer2行業發展進行深入剖析。

Layer2對Dapp(去中心化應用)的發展推動效果是明顯的。就DEX(去中心化交易)來說,由於效能較低的主鏈限制,促進了AMM(自動化做市)的崛起,但對於交易使用者來說(尤其是量化、期貨合約使用者),訂單簿撮合模式顯然是最為方便的。Layer2顯然是實現鏈上訂單簿型交易所的最佳方案,這方面典型的案例是dYdX,其訂單簿撮合效率與CEX(中心化交易所)幾乎無異,且使用者在鏈上完成註冊,整個交易過程透明可信。

最後,我們對Layer2潛在的風險與發展方向做了簡單探討。Layer2難以達不到主網的安全程度,同時也存在不同於主網的安全風險。同時,其上衍生的各類大規模應用也逐步進入監管的視野。

二、以太坊Layer2是什麼?

以以太坊網路為例,數以千計的Dapp(去中心化應用)執行其上,而底層的一致共識區塊鏈網路則出現了較為嚴重的擁堵現象,為分擔底層網路的負擔,Layer2(二層網路)想在二層網路上解決各類應用的執行速度和擴充套件性等問題。本節以以太坊的二層網路為例進行梳理。

2.1 以太坊Layer2是拓展區塊鏈效能的重要方案

以太坊(ETH)Layer2是一類拓展以太坊區塊鏈效能的方案,其基本思路是透過在“主鏈外”的二層網路上進行計算、交易等業務處理,以獲得較快速的響應、高擴充套件性和低費用,並將最終的狀態變更結果反饋到“主鏈上”,從而減少“主鏈上”的負擔,實現區塊鏈網路的可拓展性。

對於任意一條區塊鏈網路,都存在著安全性、可拓展性和去中心化的“不可能三角”問題。ETH Layer2則可視為針對這一問題的“中間解”,即在犧牲部分安全性的條件下,保留去中心化性質,極大地增強區塊鏈網路可拓展性的方案。而二層網路上面的資料結果會反饋到主鏈上獲得共識。

2.2以太坊為什麼需要Layer2?

隨著以太坊使用者的激增和無數Dapp的興起,以太坊的效能不足問題愈發明顯。由於以太坊區塊容量和每個區塊Gas上限的限制,使得其TPS僅能達到15左右,這就導致了交易確認時間過長、高峰時網路擁堵嚴重和網路手續費(gas fee)居高不下等問題,進而阻礙了低淨值使用者的進入、小額高頻交易和許多長尾專案的發展。而在ETH 2.0遙遙無期的情況下,ETH Layer2是當下以太坊擴容的最佳方案。

例如,根據gasnow網站的統計,在2021年上半年,ETH GasPrice幾乎一直保持在100以上、個別時段達到了200以上、最高峰時甚至接近400。這些資料意味著在ETH網路上進行一筆基礎的兌換操作時,需要花費價值約140美元的gasfee,這一數字對於一些小額高頻交易者和低淨值使用者來說是難以負擔的。而ETH Layer2透過將交易的具體運算放在“鏈下”完成後再將最終結果傳回“鏈上”,可以大大降低所消耗的gasfee,從而降低了使用者的使用成本。

2.3 以太坊Layer2的技術原理有哪些?

主流的ETH Layer2方案按技術原理可分為Plasma、Rollups和Sidechains,它們在實現邏輯、安全性、可拓展性和去中心化程度等方面各有優劣。

1.Plasma

Plasma實際上是以太坊對比特幣閃電網路的模仿,它最早由以太坊核心開發者Vitalik和比特幣閃電網路開發者Joseph Poon在他們的論文《Plasma: Scalabe Autonomous Smart Contracts》中提出。Plasma的實現邏輯是,將交易的具體計算和儲存轉移到子鏈上,僅將最終的狀態變更結果記錄在主鏈上。如果使用者對提交上鍊的結果存在異議,可以在規定的“挑戰期”內提供“欺詐證明”,一旦“欺詐證明”被主鏈節點驗證有效,正確的結果將會覆蓋錯誤的,挑戰者也可獲得原驗證節點的部分押金。

理論上來說,Plasma可以達到無限的拓展空間,但在實踐中,其安全性存在較大風險。由於交易的具體內容儲存在鏈下,除個別驗證節點外,其他節點無法獲得原始的交易資料,倘若所有的驗證節點同時怠機,使用者在子鏈上的資金將無法取回。受限於此,Plasma方案在ETH Layer2中的應用不如其他方案。

2.Rollups

Rollups即彙總交易的意思,是ETH Layer2的主要發展方向之一。相較於Plasma,Rollups在可拓展性方面略遜一籌,但在安全性方面有了極大地提升。Rollups的改進之處在於將原始的交易資料也記錄在主鏈上,使得任何節點都可根據交易資料成為新的驗證節點。如此一來,使用者不再依賴於特定的驗證節點,哪怕原始的驗證節點怠機,使用者也可正常提取資金。

Rollups可進一步被細分為OptimisticRollups和ZK-Rollups。

OptimisticRollups即樂觀彙總交易,依靠驗證節點和挑戰者間的博弈保障資金安全。驗證節點將交易資料和最終狀態變更結果打包上鍊後,會進入一個“挑戰期”,期間資金將被鎖定,無法轉移。如果其他節點發現驗證節點提交的結果和交易記錄有出入,即可提交“欺詐證明”,使得正確的狀態變更結果將錯誤的覆蓋,並獲得原驗證節點的押金。在“欺詐證明”被證實前,其他節點預設原驗證節點提交的狀態變更結果是正確的,所以這類Rollups被稱為樂觀彙總交易。

OptimisticRollups的優點在於開發門檻較低,可以相容較複雜的智慧合約。例如由OffChainLabs團隊開發的ArbitrumOne,已經相容了許多ETH主網上的熱門DeFi專案,包括Balancer、Curve、Uniswap和Sushiswap等。

OptimisticRollups的缺點在於可能發生的安全風險和漫長的“挑戰期”。OptimisticRollups的安全性依賴於挑戰者和驗證節點間的博弈,實際上是由驗證節點的押金而非程式碼擔保的。在博弈過程中,有可能會受到“審查攻擊”,即驗證節點串通礦工不打包挑戰者的“欺詐證明”,一旦“挑戰期”結束,錯誤的結果將無法回滾,使用者的資金就有被盜的風險。為保障潛在的挑戰者有充足的時間監督驗證節點,“挑戰期”一般被設定為7-14天,這一漫長的過程對於追求資本效率的使用者來說是無法容忍的。

Zk-Rollups(ZeroKnowledgeRollups),即零知識彙總交易,依靠密碼學原理保障資金安全。Zk-Rollups選取的是“有效證明”的思路,其實現邏輯是,驗證節點會將一個“零知識證明”一同打包上鍊,其他節點只需要運算該證明即可認定驗證節點提交的狀態變更結果是正確無誤的。這樣做的好處是,運算“零知識證明”要比直接運算每筆交易簡單、快捷得多,而且其正確性是由密碼學原理保證的,而非驗證節點的押金所擔保的。

Zk-Rollups的優點在於摒棄了OptimisticRollups 中“挑戰期”的設定,使得主鏈與子鏈間資金轉移的速度極快。Zk-Rollups的缺點在於技術不成熟導致的安全隱患和較差的相容性。在一些零知識證明演算法中,如簡潔非互動零知識證明,演算法中一些與安全相關的隨機數是由初始節點選取的,倘若有惡意節點儲存了這些隨機數,就可以生成虛假的零知識證明,從而盜取子鏈上的資金。此外,由於生成“零知識證明”要比具體運算每筆交易複雜得多,對於一些複雜的智慧合約,尚沒有通用的、簡單的生成方法,使得Zk-Rollups暫時還無法相容大部分DeFi專案。目前,Zk-Rollups的Layer2網路僅能夠實現“轉賬”、“期貨交易”和“鑄造NFT”的操作。

3.Sidechains(側鏈)

Sidechains(側鏈)指相容以太坊虛擬機器、與以太坊網路並行執行的的獨立區塊鏈。側鏈不是以太坊網路的子鏈或直接的二層網路,為了提升交易吞吐量並加快交易確認速度,它們所採用的共識模型一般也與以太坊不同。例如BSC(Binance Smart Chain)和Polygon(Matic)網路,它們採用的都是權益證明(ProofofStake)共識機制,而非工作量證明(ProofofWork)。儘管側鏈在可拓展性和效率上有了顯著提升,但其安全性和去中心化程度都要弱於以太坊網路。

三、以太坊Layer2各方案的發展狀況如何?

3.1 Plasma、閃電網路的發展情況

閃電網路是比特幣的二層網路,其原理是在比特幣錢包地址間構建點對點的支付通道,再由支付通道共享節點來搭建支付網路。與Plasma類似,二層網路中的交易不會被記錄在主鏈上,只有提取資金時才將餘額變更結果上傳至主鏈。同樣地,提取閃電網路中的資金需要等待一段時間的挑戰期,如果期間支付通道的另一方提出異議並提供“欺詐證明”,則可獲得另一方的保證金並覆蓋錯誤的餘額變更結果。

閃電網路的發展狀況要比ETH Plasma好得多,無論是在使用者數量還是應用場景方面。截止至2021年10月,閃電網路擁有15566個節點和73076條支付通道。薩爾瓦多在正式支援比特幣作為該國的法定貨幣後,也推薦其國民使用閃電網路進行日常支付或轉賬。根據閃電網路錢包服務商ChivoWallet顯示的資料,累計有超過220萬的薩爾瓦多公民使用過閃電網路錢包,而這一數字已經超過了薩爾瓦多任何一家銀行的使用者量。除此之外,著名社交平臺推特也在2021年9月23日宣佈支援使用者透過閃電網路向博主支付比特幣小費。這一舉動無疑也可為閃電網路帶來更多的使用者和交易。

Plasma可以視作以太坊開發者對比特幣閃電網路的借鑑,但這一模式並不適合以太坊網路,所以其發展幾乎停滯。以太坊網路與比特幣網路並不完全相同,以太坊是一個虛擬機器,其地址的賬戶狀態可被任意節點呼叫,Plasma中的每筆交易都會影響整個二層網路的賬戶狀態。在閃電網路中,使用者僅需要盯住與自己共同構建支付通道的節點沒有提交虛假的餘額變更結果即可保證安全;在Plasma中,使用者需要關注整個二層網路的交易和狀態變更,而監控如此龐大的資料量對於普通使用者來說是難以實現的。

3.2 Sidechains(側鏈)遇到了增長瓶頸

Sidechains由於開發的便利性優勢,最先承接了ETH的溢位價值。ETH網路的擁擠和Rollups方案緩慢的研發進度為側鏈的爆發創造了條件。2020年6月,隨著Compound開啟“流動性挖礦”和“借貸挖礦”,所謂的“DeFi之夏”掀開了序幕,越來越多的專案、使用者和資金湧向了ETH;與此同時,ETH主網交易確認速度慢、gas fee過高和交易吞吐量不足的缺點愈發暴露明顯。側鏈的開發者們果斷地抓住了這次機會,推出了相容以太坊虛擬機器的區塊鏈網路,移植了以太坊上熱門Dapp的智慧合約,配合各種營銷策略,迅速吸引到了許多ETH溢位的使用者、資金和專案。

最具代表性的側鏈包括BSC(BinanceSmartChain)和Polygon(Matic)網路。

BSC是由幣安交易所資助開發,採用了權益證明共識機制的智慧區塊鏈,也是最早上線的ETH側鏈之一。相較於ETH,BSC以犧牲去中心化程度為代價,換取了更快的交易確認速度、更大的交易吞吐量和更低的gas fee;同時,有著全世界現貨交易量最大的中心化交易所幣安的隱性背書,BSC在獲得使用者流量的同時也打消了使用者的安全顧慮。於是乎,自2021年2月以來,BSC上的使用者量、總鎖倉價值和專案量都實現了快速增長,一躍成為總鎖倉價值僅次於ETH的智慧區塊鏈,並遠遠甩開了其他ETH側鏈競爭者。

Polygon是一種生態系統,可用於建立與以太坊相容的區塊鏈網路和拓展解決方案,其主網正式上線於2021年5月。相較於BSC,Polygon主網的交易確認速度和手續費低廉程度有過之而無不及,也吸引到了不少的使用者和專案,其總鎖倉價值在所有ETH側鏈中僅次於BSC。

Sidechains的價值捕獲能力目前已遇到了增長瓶頸。以BSC為例,將其總鎖倉價值走勢與ETH對比可以發現,在“5.19”去槓桿之前,BSC跟隨ETH一路上漲,甚至在一些時段增速更快;而在“5.19”之後,當ETH總鎖倉價值突破前高時,BSC卻幾乎停滯,並沒有表現出曾經的強勢。而Polygon儘管其總鎖倉價值在“5.19”之後不但沒有回落還實現了增長,但由於其絕對體量較小,即使將它與BSC相加,所有以太坊側鏈的總鎖倉價值距離歷史高點仍有不小距離。

側鏈遇上增長瓶頸的原因包括:短時間湧現出其他效能更強、費用更低的非以太坊側鏈區塊鏈網路分流;更為值得關注的是,在去中心化、安全和技術方面更先進的RollupsLayer2網路分流。首先,不同於工作量證明共識機制,權益證明共識機制不具備算力這一客觀參考指標來衡量其網路的抗衝擊能力,哪怕一些側鏈有著中心化機構的背書,它們能夠凝聚的共識和承載的價值都是有限的。其次,非以太坊側鏈區塊鏈網路的異軍突起也分流了不少側鏈的使用者。例如,Solana和Terra的總鎖倉價值在9月份和10月份都曾突破100億美元。最後,被部分使用者譽為“Real Layer2”的RollupsLayer2網路陸續上線,使得側鏈的發展空間進一步被壓縮。

3.3 Rollups發展潛力大、爆發迅速

Rollups或將超越Sidechains,成為被普遍接受的Layer2方案。相對於Sidechains,Rollups是更安全、更去中心化的解決方案。過去一段時間,受限於Rollups方案在技術上尚未成熟,ETH生態的溢位價值被Sidechains所捕獲;最近,隨著基於Rollups原理的Layer2主網正式上線,使用者、資金和專案已展現迴流趨勢。

例如,自從基於Optimistic Rollups技術的ETH Layer2主網ArbitrumOne在2021年9月1日正式上線以來,其使用者數量和總鎖倉價值都實現了飛速增長。不僅如此,ETH主網上的許多頭部專案也已在ArbitrumOne上線,例如1INCH、Uniswap、Sushiswap、Curve和Balancer等,使得其生態日趨完整。

總體而言,ArbitrumOne的總鎖倉價值和使用者量保持了增長的趨勢。在9月12日,兩項資料都實現了暴漲,隨後幾天儘管總鎖倉價值突破在25億美元后又回落到15億美元,但後續仍保持了穩步增長的勢頭,逐步穩定在20億美元以上;使用者量的增速雖然有所下降,但整體趨勢仍是向上的,並且突破了20萬大關。

四、以太坊Layer2的代表專案有哪些?

4.1基於OptimisticRollups的代表專案

Arbitrum是一款由OffChainLabs團隊開發的、基於OptimisticRollup技術的ETHLayer2專案,也是所有RollupsLayer2專案中發展最好的,其使用者量、專案數量和總鎖倉價值均是第一。根據DeFiLlama的統計資料,Arbitrum上總鎖倉價值排名前十的專案中,Sushiswap、Anyswap、Curve和Abracadabra的鎖倉量均達到了3億美元。

以總鎖倉價值最高的Sushiswap為例,WETH/MIM(以太坊與穩定幣)交易對資金池的深度已達2.2億美元,基本可以將單筆百萬美元級別的交易滑點控制在1%內。

Arbitrum在技術上更具優勢,它採用的互動式欺詐證明是更高效、靈活的,可以最小化鏈上仲裁節點的工作量。互動式欺詐證明的方法基於對爭議的剖析,假如驗證節點一共擔保了N個步驟的交易,挑戰者將與驗證節點在鏈下進行多輪互動,直至將雙方存在爭議的部分縮至最小範圍,再提交給鏈上仲裁節點解決。

可以這樣理解Arbitrum執行機制:以學校作業管理系統為比喻(每份作業就好比鏈上的交易任務),以太坊主網(L1)管理者全校學生的作業情況,而為減輕以太坊的直接工作量,學校每個班設定一個課代表負責收取並批改每份作業,打包(即rollup塊)後統一錄入以太坊主網。而作業具體情況是否有欺詐則採用多輪欺詐證明來解決爭議。這就好比設定了幾位檢查委員,按照演算法去檢查每個包內作業的真實情況,檢查委員要以押上個人學分(即以太坊上的ETH代幣抵押)來確保公正。經過一週的爭議視窗期後,最終以太坊才最終確認作業的批改情況。

因此,Arbitrum使用者將資產從L1轉到L2則相當於以太坊主網轉賬一樣是實時的,但是從L2撤回資產到L1則要經過一週的視窗期時間。

Arbitrum的生態發展進入了良性迴圈。隨著總鎖倉價值和使用者數量的雙增,越來越多的專案也樂於部署在ArbitrumOne主網上;而專案的增長也有利於進一步吸引資金和使用者進入ArbitrumOne。未來,ArbitrumOne仍是值得關注的Layer2專案之一。

4.2基於Zero-KnowledgeRollups的代表專案

基於Zero-Knowledge Rollups原理的Layer2專案衍生出了兩種技術路線,分別是ZK-SNARKs(Zero-Knowledge SuccintNon-interactive Arguments of Knowledge;簡潔非互動零知識證明)和ZK-STARKs(Zero-Knowledge Scalable Transparent Arguments of Knowledge;簡潔全透明零知識證明)。它們的代表專案有zkSync、StarkEX和StarkNet。

ZK-STARKs被認為是ZK-SNARKs的改進版本,旨在解決ZK-SNARKs的許多缺點。首先,在ZK-SNARKs中,一些與安全相關的隨機數是需要初始節點選取的,如果有惡意節點儲存了這些初始資料,它就可以利用初始資料生成虛假的證明,從而偷走使用者在Layer2的資金;但在ZK-STARKs中,並不需要設定初始化可信值,而透過雜湊函式碰撞進行更精密的對稱加密方式。此外,在ZK-SNARKs中,所需的計算越多,驗證者和證明者之間的通訊量也就越大;但在ZK-STARKs中,驗證者和證明者之間的通訊量相對於計算的任何增量都是保持不變的,所以ZK-STARKs的整體資料量遠小於ZK-SNARKs。

4.2.1 基於Zero-KnowledgeRollups的zkSync

zkSync是由MatterLabs團隊開發的一個基於Zero-KnowledgeRollups原理的ETH Layer2網路,它採用的有效證明方式是ZK-SNARKs。

zkSync網路中最主要的產品是zkWallet,它是使用者在Layer2網路中的錢包,目前只相容“轉賬”這一特定的交易行為。zkWallet的優點是在同時進行多筆轉賬時,僅需要支付一次gasfee,幫助使用者節省轉賬成本。例如,使用者在Gitcoin Grants為眾籌專案批次捐款時,可以至多一次性完成50筆轉賬操作。根據官方公佈的資料,zkWallet累計完成了近400萬筆交易,包括第8-11輪Gitcoin Grants中98%的交易。

除了zkWallet之外,MatterLabs也在積極開發zkEVM,它是一種以相容零知識證明計算的方式執行智慧合約的虛擬機器。目前已在測試網上線了支援Uniswap的zkSync2.0,這也是ZK-Rollups Layer2網路首次相容主網上的專案。

4.2.2 StarkEX、StarkNet和dYdX的發展情況

StarkEX和StarkNet都是由StarkWare公司開發的產品,前者是ETH Layer2可拓展引擎,後者是ETH Layer2網路,它們採用的有效證明方式都是ZK-STARKs。

StarkEx是一個較為成熟的平臺,自2020年6月起已部署在ETH主網上,截止到2021年10月5日,累計完成了2700萬筆交易和800億美元的交易額。作為ETH Layer2可拓展引擎,它允許DeFi專案將它們的應用程式部署、執行在StarkEx服務上,併為它們的交易結果生成零知識證明,最終將原始交易資料、狀態變更結果和相應的證明記錄在ETH主網上。

StarkEx系統具有鏈上元件和鏈下元件。鏈下元件負責記錄各賬戶的實時狀態,執行系統中的交易並生成相應的零知識證明,再將交易後的狀態變更結果和相應的證明傳送到鏈上元件。鏈上元件負責保管系統內的資產,驗證鏈下元件上傳的證明的有效性,並將狀態變更結果記錄在ETH主網上。

在使用StarkEx服務的專案中,dYdXV3是交易量最大、使用者數量最多的,也是執行在ETH Layer2 上的專案的典型代表。

dYdXV3是架構在StarkEx系統之上的去中心化永續合約交易所。自從2021年8月3日公佈了其平臺治理代幣的分發計劃以來,其交易量增長迅猛,高峰時單日交易量一度達到了93億美元,成為全網交易量最大的DEX(去中心化交易所)。

藉助於StarkEx服務,使得dYdX可以採取訂單簿模式進行交易撮合——這是資本市場最為熟悉的交易磋磨模式,同時確保撮合效率。dYdXV3解決了ETH網路上合約交易者面臨的痛點。在ETH Layer2網路上進行合約交易,既可以得到媲美在ETH主網上交易的安全保障,又可以享受到接近中心化交易所的結算速度和低廉的手續費。使用者存入dYdX的資金實際上都被鎖定在dYdX部署在ETH主網的智慧合約中,並且隨時都可以提取;而交易的結算則發生在Layer2網路上,使用者只需要在存入和取出資金時支付gasfee,並不需要為每筆交易都支付,也就大大節省了交易成本。從體驗上來看,dYdX的交易撮合效率與傳統中心化交易所(CEX)幾乎無異。

對於ETH網路的使用者,使用dYdXV3的學習成本並不高,可以快速上手,使用者利用錢包簽名即可註冊。與在ETH主網上進行交易時需要私鑰持有者簽名確認類似,使用者在Layer2網路上的交易也需要由“starkKey”簽名確認。所以,初次使用時,使用者首先透過以太坊地址連線到dYdX的智慧合約,智慧合約會將使用者的以太坊地址與特定的“starkKey”繫結,在此之後使用者才可將資金轉入dYdX部署在ETH主網的智慧合約中。等到Layer2網路中的應用程式接受存款後,使用者即可使用其資金進行交易。

不同於CEX的交易邏輯,dYdX引入“交易即挖礦”的邏輯,使用者只需要在dYdX上進行合約交易即可獲得獎勵。其具體模式是,以28天為一個週期,按照使用者的交易積分佔比,將3835616個DYDX代幣作為獎勵分配。交易積分的計算公式實際上是一個柯布—道格拉斯生產函式,交易手續費的權重為70%,平均持倉量的權重為30%。例如,某使用者在某期分發中貢獻了1000美元的交易手續費,其平均持倉量為100000美元,那麼他的交易積分=10000.7*1000000.3=125.89*31.62=3980.64。假如,本期所有產生的交易積分為1000000,那麼他可以分配到DYDX的數量=3835616*(3980.64/1000000)=15268.21個。在這樣的分配模式下,只要使用者能夠分配到的DYDX的市值高於所花費的手續費,他就有動力繼續刷高自己的交易積分,進而推動了dYdX平臺交易額和未平持倉量的上漲。

StarkNet是一個較新的專案,但代表了StarkWare公司未來的開發方向。StarkNet已在測試網上釋出了3個版本,並計劃在2021年11月正式上線部署於ETH主網的StarkNetAlpha。根據官方的公開文件,StarkNetAlpha將支援EVM架構的智慧合約,從而實現Layer2與主網的可互動性,拓展Zk-RollupsLayer2網路的相容性。

StarkNetAlpha的業務實現邏輯與StarEx類似,但可以實現更好的相容性。開發者可以將部署在ETH主網的智慧合約移植到StarkNetAlpha上,使用者則可按相同的操作邏輯進行合約互動;最終,所有的交易資料、狀態變更結果和相應的零知識證明都會被StarkNetAlpha的節點上傳至主網。

五、以太坊Layer2的潛在風險與發展方向?

就目前的技術而言,無論何種Layer2方案都無法真正實現與ETH主網相同的安全性。

其中,Sidechains的安全性最弱。首先,在共識實現機制上,Sidechains的安全性遠遜於ETH主網。區塊鏈網路的核心要義是去中心化和不可篡改,而側鏈恰恰是在這方面做出了犧牲,導致攻擊者篡改側鏈賬本的成本顯著低於篡改以太坊賬本。其次,側鏈上的DeFi專案可能存在更多智慧合約漏洞。由於ETH主網上的智慧合約多是開源的,於是乎,有許多程式碼開發能力不強的仿盤團隊將其簡單改動後移植至側鏈上。哪怕這些仿盤專案最初可以獲得第三方審計公司出具的審計報告,但在後續的迭代版本中,出現新的智慧合約漏洞的情況也十分常見。

Rollups的安全隱患包括智慧合約漏洞、博弈機制失靈、人為交易排序和密碼學漏洞等。首先,無論是OptimismRollups還是ZK-Rollups,都是利用智慧合約將使用者存入Layer2網路的資金鎖定在主網上,如果智慧合約本身存在漏洞或被惡意篡改,使用者的資金就有可能被盜。此外,OptimismRollups的博弈機制未必有效,潛在的挑戰者未必能夠審查驗證節點發布的所有狀態變更結果,一旦挑戰期結束,即使狀態變更結果與交易記錄不符,錯誤的結果也無法回滾,Layer2中的資金就有可能被盜。再者,OptimismRollups的交易排序是可被人為控制的。例如ArbitrumOne的伺服器中有一箇中心化的交易排序器,如果運營商利用它搶先打包交易,即使其他節點率先提交“欺詐證明”,驗證節點的保證金也會落入運營商的手裡。最後,ZK-Rollups依靠的密碼學原理也有可能存在漏洞。ZK-STARKs發展時間較短,屬於較新的和實驗性的密碼學原理,需要更長時間來證明其安全性;ZK-SNARKs中的“有毒廢料”更是一直被詬病的漏洞。

在“區塊鏈網路不可能三角”的框架下,首先應當保證的是安全性,其次是去中心化程度,最後才是可拓展性,對於ETH Layer2也不例外。綜合比較各Layer2方案,從長遠角度來說,採用ZK-STARKs的Zk-Rollups是最為均衡的。首先,從安全性角度考量,Rollups優於Sidechains,Zk-Rollups優於Optimism Rollups,ZK-STARKs優於ZK-SNARKs。其次,從去中心化程度角度考量,ZK-Rollups依靠的密碼學原理是客觀事實,經得起反覆驗證,不需要透過博弈機制保障其有效性,也消除了中心化的交易排序問題。最後,從可拓展性角度考量,雖然目前Zk-Rollups的相容性不如Optimism Rollups,但隨著技術的成熟,Zk-Rollups的Layer2網路陸續上線,實現對ETH主網上DeFi專案的相容,屆時Layer2網路的高交易吞吐量將使可拓展性得到極大提升。

免責聲明:

  1. 本文版權歸原作者所有,僅代表作者本人觀點,不代表鏈報觀點或立場。
  2. 如發現文章、圖片等侵權行爲,侵權責任將由作者本人承擔。
  3. 鏈報僅提供相關項目信息,不構成任何投資建議

推荐阅读