CoinEx研究院:白話講解以太坊Layer2

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近日,飛漲的以太坊價格和火熱的defi生態將以太坊網路手續費推上新的歷史高點,以太坊擴容尤其是layer2方案的討論也愈加激烈,layer2作為解決以太坊網路擁堵問題的呼聲也隨之水漲船高。 以太坊擴容方案分為兩個基本類別,一類是將以太坊網路的工作任務拆分給節點,也就是eth2要實現的分片;另外一類是讓使用者把大部分交易都放在以太坊鏈下的layer2協議裡,透過打包彙總交易提交到以太坊網路。layer2擴容方案再細分大致又有四類,分別是state channels(狀態通道)、sidechains(側鏈)、rollups和plasma。? 如圖,這些擴容方案整理成了一張表,包含技術簡介和優缺點。但其實乍一看,很多人還是很難理解,這裡舉個例子來說明究竟是怎麼回事。 在加密世界裡,有一家受歡迎的銀行叫以太坊,它只有一個營業廳,平均每秒只能處理數十筆業務,所以銀行有個霸王規定,誰給的手續費高就先處理誰的業務。結果在業務繁忙時段,成千上萬人過來這家銀行辦理業務,營業廳必然出現擁堵現象,排隊手續費也水漲船高。 針對這個問題,各種號稱超越以太坊的銀行應運而生,它們宣稱可以同時處理幾千筆甚至百萬筆業務,可是並沒有多少人願意轉去其他這些銀行,因為這些銀行上面的生態太弱,沒有大家常用的金融、生活和購物消費等服務。 (市場上存在很多所謂的以太坊殺手專案,號稱tps幾千上萬,但是它們的生態相對以太坊太弱,使用者量不足。) 那麼以太坊這家銀行也意識到擁堵問題的嚴重性,於是它提出了eth2.0計劃,打算將原本的1個營業廳拓展成最終的1024個營業廳,並且營業廳之間聯網互通,這樣業務處理能力將大大提升。但由於這個計劃巨集大,於是它又被拆分成三期建設計劃,2020年底才剛啟動最開始第0期,整個計劃預計2022年都未必能完工。 (eth2.0是以太坊網路layer1的擴容方式,透過分片將工作分配給不同的節點,第0階段在2020年底啟動,但是據說最終實現最終的第2階段技術難度很高,能否在2022年底完成是一個疑問。) 遠水救不了近火,大家又紛紛為以太坊銀行出謀劃策。他們提出“狀態通道”的方案,對於某些業務,例如寬頻服務繳費不需要經常跑營業廳,使用者可以提前將一筆錢存入和服務商一個聯合賬戶,使用者開支票來支付寬頻費。服務商不需要每次都去營業廳排隊兌現支票,他只需要將新一期費用累加起來,讓使用者作廢舊支票,開一張新支票。最後,服務商再直接把最新支票交給銀行一次性處理多期費用,這樣就可以節省給營業廳的手續費。 這種方案也有風險,就是使用者需要經常籤支票,或者支票有可能被人盜取了。 (狀態通道是鎖定資產到智慧合約的通用型擴充套件方案,有很好隱私性和即時性,但是這種方案只能應用於某些情況,而且交易需要智慧合約多籤參與者同時線上驗證,交易需要參與者多次更新驗證。對於頻繁交易驗證,意味著高額交易費。另外有多籤參與者代理人攻擊風險。) 於是有人提出了另外的一個叫“側鏈”的方案。使用者可以將錢從以太坊銀行存入類似“xx寶”的賬戶裡,換取對應的其內部積分,積分可以直接獨立進行各種日常消費,並在這類公司內部系統結算,有需要的時候再將積分提現回銀行。這個想法挺美好,但在加密世界裡,這類公司還屬於創業階段,團隊人數少,公司資產可能還沒使用者存過來的資金更值錢。雖然這類方案聲稱會透過各種辦法加強資金安全,但依然存在資產安全性的風險。 (側鏈獨立於以太坊主鏈,與以太坊主鏈平行執行。側鏈大幅降低主網計算壓力,有成本低,開發時間短等。但由於側鏈獨立執行,安全性也完全脫離以太坊主鏈,多數側鏈驗證者少,共識機制偏弱,很容易出現資產安全問題。) 為了解決側鏈的安全性問題,又產生了plasma方案。在這個方案裡,任何人可以根據其業務需求在以太坊銀行內建立一個特殊賬戶,這類賬戶公開透明,定期向銀行彙總其內部結算結果,賬戶內資金轉出都需要經過七天的公示期,任何使用者只要發現資金轉出有異樣都可以進行舉報。如果舉報成功可以得到獎勵,而這筆轉出交易也會取消。例如遊戲公司開設了這類賬戶,使用者將錢存入後就直接兌換成了對應的遊戲代幣,享受快捷順暢的遊戲體驗。但這個方案的缺點是提現時間長,而且因為內部交易記錄並不透明有做假賬的風險。 (plasma 是另一種側鏈,利用智慧合約與默克爾樹依附主鏈建立無數子鏈。保證子鏈與以太坊主鏈有同等安全性前提下,增加子鏈間互動與通訊。解決了 plasma 安全性問題,同時減少主鏈擁堵。由於 plasma 採用“欺詐證明”(fraud poof),為保證資產安全側鏈提取資產到以太坊主鏈有鎖定期,一般七到十四天時間,對於小額資產高頻交易使用者並不友好。) 前面這幾種方案討論了幾年,都沒有能被外界廣泛採用,而以太坊擁堵現象隨著各種應用出現得越來越頻繁,一種新的改良擴容方案又出現了——rollups。和前一個方案plasma相比,rollups會由操作人/協調人來收集並打包線下的所有交易記錄,透過各種壓縮技巧把記錄提交給營業廳,這樣使用者就可以從營業廳的公開賬本進行審計檢查是否有假資料。 根據資料審計方法的不同,rollups又演化出了optimsitic rollups和zk rollups。optimsitic rollups提交給營業廳的資料是沒有經過審計的,因而和plasma一樣預留了7天的緩衝期,好處是它內部結算系統是和銀行一樣的通用會計準則,商家的各種應用可以容易對接。而zk rollups提交給營業廳的資料是經過審計的,但目前只能支援轉賬、交易這些功能。 (optimistic rollups 相容evm ,預先提交交易沒有證明,任何人都可以提交欺詐證明。通用運算靈活,資料鏈上儲存,使用者體驗好。但與 plasma 一樣,交易等待時間長,網路吞吐量較其他方案有限,另外還有安全擔憂。而zk rollups是多筆交易聚合為單筆的二層網路解決方案,採用 snark 或 stark 零知識證明演算法作為有效性證明。交易費用低,相比 optimistic rollup 和 plasma 速度更快,zk rollups去中心化強,吞吐量和擴充套件性更好,無需欺詐證明。目前只有交易、轉賬這些簡單的功能。) 目前rollups也有不同的專案在做layer2,生態越強的專案在未來可以獲得更多layer1過來的流動性,下面是媒體整理的擴容方案生態全景。 雖然layer2這個賽道尤其是rollups還屬於早期,但是以太坊2.0落地還有1、2年時間,這個時期正是layer2的大好時機。以太坊的開發社羣也已經把rollups作為擴容核心,包括synthetix、uniswap和aave這些defi龍頭都計劃採用rollups方案,創始人vatilik稱 “ rollups 是一個強大的新型的 layer2 擴容方案,並有望在短期和中期(也可能是長期)成為以太坊擴容的基石。另社羣尤為興奮的一點原因在於,rollups 與之前出現的 layer2 擴容方案不同,rollups 能夠支援通用的 evm 程式碼,允許現有 dapp 輕鬆遷移”。以太坊二層網路成功部署後,其他公鏈就不能再講tps這個故事了,它們或許可以從其他方面來嘗試挑戰以太坊。 參考文獻 一圖縱覽以太坊 layer 2 擴容賽道主力選手 https://www.chainnews.com/articles/8**449193499.htm vitalik:以太坊上的 rollups 如何使用鏈上合約進行 layer-2 擴容 https://www.chainnews.com/articles/049679662293.htm 以太坊 layer 2 生態如何站隊? https://www.chainnews.com/articles/387527892118.htm 做成了 nft 卡牌,immutable 還想做基於 zk rollup 的 nft 交易平臺 https://www.chainnews.com/articles/927471355515.htm 本文來自coinex官方

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