以太坊Layer 2擴容之爭,四大方案優劣勢對比

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隨著以太坊網路的持續擁堵,眾多layer 2解決方案在近期扎堆上線以爭取市場份額,對此以太坊聯合創始人Vitalik Buterin於近日轉發了一條推文,並評論稱:“以太坊的layer 2擴容解決方案的初步部署基本成功,剩下的便是改進工作。”

此後,他還提到稱:“面臨的挑戰是,使用者需要用到錢包,將他們的幣存放在rollup或plasma中,這是一個採用挑戰問題,而不是技術挑戰。這需要加強保障,這樣使用者就能夠舒適地在layer 2系統中活動。如果設計正確的話,運營商不會消失,也無法凍結資金,但設計要考慮到,即便layer 2消失了,你也可以儘快地提取出資金。

因此,如果錢包檢測到運營商離線,它會提取你的幣並無縫切換為鏈上錢包。特別是ZK rollup理論上可以允許在幾分鐘內撤回,即使是在運營商不合作的情況下。

對於上面的評論,沒有了解過以太坊生態的讀者,可能會對rollup、plasma、ZK rollup這些專業名詞感到陌生,總的來說,這些方案都屬於layer 2解決方案(ZK rollup有點特殊,但也可以認為是layer 2),目的是解決以太坊網路的擴容問題。

根據ethgasstation網站的資料統計顯示,當前佔以太坊網路使用量最大的交易源自Tether的USDT穩定幣,其次則是一個龐氏騙局專案。而目前穩定幣的活動正處於高速增長的階段,因此以太坊網路的擁堵情況,急需要透過layer 2網路為主鏈分擔交易。

OMG網路先聲奪人,Vitalik向Tether CTO推薦rollup解決方案

比如OMG網路(原OmiseGO)先是宣佈 V1版本上線以太坊主網,隨後公佈了和Bitfinex及Tether的合作計劃,後者將支援使用OMG網路進行USDT的轉賬,以減少確認時間和手續費。

而OMG網路使用的方案,正是上面提到的plasma方案,這是由Vitalik和閃電網路作者Joseph Poon在2017年首次提出的一種以太坊layer 2擴容方案。

但實際上,plasma解決方案存在著較大的缺陷,相關的團隊(例如Plasma Group)也已從該解決方案中撤離,唯獨OMG網路在堅持開發這種方案。

因此,在看到Tether決定採用OMG網路後,Vitalik忍不住向Tether CTO推薦起了rollup家族的解決方案。

所謂rollup解決方案,是去年開始興起的一類layer 2擴容方案,目前主要分為了ZK Rollup和Optimistic rollup這兩個分支,而它們也是當前最有希望的以太坊layer 2擴容方案。

StarkWare並非採用ZK Rollup,方案重新命名為validium

當然,這裡Vitalik所提到的StarkWare,實際上它並沒有採用ZK Rollup解決方案(儘管其此前一直自稱是用ZK Rollup),在Vitalik的追問下,StarkWare成員Avihu Levy解釋了他們的設計:

而這樣的設計,顯然並不屬於rollup解決方案,但它與Plasma又有不同,對此,StarkWare聯合創始人Eli Ben-Sasson便建議將他們的方案命名為validium,以和ZK Rollup、Optimistic Rollup及Plasma方案進行區分。

四大以太坊layer 2解決方案的簡單對比

好了,擺在我們面前的以太坊layer 2 解決方案,一下從2個變成了4個,對於有選擇困難症的使用者而言,這顯然不是什麼好事,那它們到底有何不同呢?下面我們來簡單分析並對比下:

首先rollup方案和Plasma方案的最大不同,在於前者將交易的資料放到鏈上,而Plasma只是把鏈外的資料在以太坊鏈上進行一個公證,這會引發一個資料可用性的問題,這使得Plasma的使用者體驗很糟,也沒有辦法真正做到無需信任。

而rollup方案的兩個分支,ZK Rollup和Optimistic rollup,它們的區別主要是前者使用了零知識證明,後者使用了欺詐證明,在表現上,ZK Rollup(這裡主要指zkSNARK)對通用型智慧合約的支援較差,因此短期只適合代幣的轉移和原子互換,這也是它非常適合去中心化交易所(DEX)的原因,而Optimistic rollup則支援任意智慧合約邏輯的實現,因此非常適合複雜的defi應用。

而在可擴充套件性方面,ZK Rollup表現則要優於Optimistic rollup,前者理論上最高可達到Visa的2000 tps級別。

而關於安全性,Optimistic Rollup 模型基於兩個假設:

至少n個節點中有1個誠實節點執行所有 Optimistic Rollup 交易,並且在無效狀態轉換髮布時提交欺詐證明;(也稱為99%容錯共識)

Layer 1 網路有強大的抗審查性;

ZK Rollup 模型則基於:

Layer 1 網路有強大的抗審查性;

零知識證明的可信設定(目前一些新的零知識證明演算法已無需可信設定);

而在延遲方面,根據Loopring CTO Steve Guo的說法,ZK Rollup是要遠遠優於Optimistic Rollup的,zk Rollup只要證明遞交上鍊就意味著交易已最終結算,但Optimistic Rollup則需要等待一段很長的挑戰期(至少以天為單位),依賴於欺詐證明來保證最終結算性。

總的來說,ZK Rollup和Optimistic Rollup方案各有自己的權衡,如果單從簡單的ERC-20代幣(例如USDT)傳輸交易來看,zk Rollup方案明顯要更勝一籌。

最後說說StarkWare所採用的validium,簡單說,它是關掉了鏈上資料的可用性,而依賴於鏈外資料可用性解決方案(需要信任),好處是可以實現更好的可擴充套件性,根據Loopring的說法,這樣的選擇可以將理論tps擴充套件到1萬以上。

也就是說,從安全性、可擴充套件性和無需信任的綜合角度來看,zk rollup方案是目前最優的。

而單從可擴充套件性的角度來看,validium可能會有一些優勢,這或許是瞄準社交應用而準備的(例如StarkWare自己提到的Reddit社羣積分)。

透過上面的簡單分析,你會選擇哪種Layer 2解決方案呢?

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