在以太坊容量不足的時候,線性擴容一直是社羣最願意接受的擴容方案(區塊的 Gas limit 不斷增大)。線性擴容不停地緩解容量緊缺的問題,同時不斷地侵蝕以太坊的去中心化程度,它從來不是終極方案,而更像階段性的止疼藥,有著有限的效果和不明顯卻日益加劇的副作用。
但是,線性擴容提供的處理能力在以太坊試圖支撐圈外應用時捉襟見肘。我們以 Reddit 對擴容方案 Demo 的要求做基本測算。具體地,我們將所有互動行為簡化為普通轉賬,將這些要求平攤到 5 天的時間之中。那麼 Demo 則被要求每天處理 6 萬筆交易,這一規模尚且可以被 Rollup (3000 TPS)消化,然而當 Demo 投入真正使用階段中時,其使用者規模將遠遠大於 10 萬。
當使用者規模觸及一億時,每日需要處理的交易將達到 6000 萬筆,在理想情況下仍然佔用以太坊全天約 1/4 的處理能力,而這僅是支援 Reddit 這一個場景的開銷。以太坊在若要在未來承載更多實際應用場景就必須擁有指數級別的可擴充套件性。
指數級別的可擴充套件性來自對鏈上資料可用性的犧牲,我們必須允許擴容方案不將全部鏈外交易記錄在主鏈之上。例如,Plasma 類方案僅將側鏈區塊的 Merkle Root 記錄在主鏈之上,使得側鏈上所有的交易分享到主鏈的安全性,而一個 Merkle Root 可以作為無限筆交易的特徵值。側鏈上的交易數量增加並不會導致側鏈在主鏈上記錄資訊的增大,理論上,這種擴容方案所帶來的處理能力上升是沒有上限的,我們稱之為指數擴容。
作為對鏈上資料可用性的補償,我們仍然需要做的是將所有鏈外具體的交易記錄存到一個主鏈節點可以索引到的儲存空間之中,去中心化儲存網路的發展正在推動這一變革。
在本次 Reddit 社羣積分擴容方案徵集到的 22 個方案中,多數擁有指數級別可擴充套件性,對這些側鏈方案的橫向比較可以從兩個方向入手:
1. 側鏈功能性(Functionality)。例如對 EVM 相容度(EVM ecosystem compatibility),Reddit 社羣積分系統需要實現的功能除 ERC20 轉賬之外仍有鑄幣、銷燬等需要執行合約的操作;側鏈的去中心化治理、進一步擴容的潛力、側鏈間互操作性等。
2. 與以太坊主鏈的互操作性(Interoperability with Ethereum)。簡而言之即跨鏈橋的安全性、成本和延遲。
在以上兩個技術方向的比較中,我們認為 Matic 和 NEAR 提供了較優的解決方案。
Matic 應用 Plasma 的結構與以太坊共享安全性,它週期性地向主鏈寫入最近區塊的 Merkle Root。Matic 在技術上的獨特之處在於將側鏈從 UTXO 改為 Acount 模型,使之可以更好地執行 EVM,可以更好地支援 Reddit 規定的合約操作和其它未來可能的應用邏輯。
NEAR 是一條獨立的公鏈,通常我們不會將之與 xDai Chain 等側鏈專案進行橫向比較,但在具體的應用場景中,NEAR 實際上已經實現了對側鏈功能的全部覆蓋。功能性方面,NEAR 可以完全相容 EVM,並且有著相對 xDai 等側鏈更為完備的驗證人淘換機制。
在對以太坊的轉接橋設計上,NEAR 剛剛釋出了 Near-ETH 彩虹橋(ETH-NEAR Rainbow Bridge)作為兩條鏈之間的去中心化的轉接橋。
這個方案與我們熟悉的多籤託管方案不同,它並非將資產託管給幾個社羣信任的機構(實際上,對跨鏈資產託管機構的信任限制了跨鏈資產的總額),而是在兩條鏈上分別以智慧合約的形式部署了另一條鏈的輕客戶端(Light clients),以驗證另一條鏈上的交易。
由於資產在橋兩端的鎖定和發行由智慧合約控制,任何人都可以在兩條鏈上部署跨鏈橋,NEAR 正在設計合理的收費機制以補貼智慧合約高昂的執行開銷。
此外,OMG Network 開發了類似於 Metamask 的社羣積分 Chrome extension,在滿足基本技術指標的情況下使使用者在瀏覽器中可以方便地領取獎勵或者轉賬,提供了最好的易用性。
狀態通道方案提供商 Connext 由於無法在 Layer 2 支援智慧合約以及提供清晰的全域性賬本,轉而開發了 Spacefold,為支援 EVM 的 Layer 2 側鏈間 ERC20 轉賬提供解決方案。這一設計在不同側鏈間假設狀態通道,打破了這一賽道激烈的競爭格局,而使得不同側鏈可以像不同分片一樣被容納到更廣闊的網路之中。
縱覽以太坊擴容藍圖
由於不同的場景下的資料所需要的安全性不同,我們認為以太坊網路的必然走向是層次化。Layer 1 必須以去中心化為首要目的,來保證整個網路底層賬戶的資產安全。
過多的冗餘必然抬高 Layer 1 的使用成本,而將不同安全性要求的業務擠壓到若干條採用不同擴容方案的側鏈之上,DeFi 應用由於其涉及眾多資產,可能更偏好開銷較大的 Rollup 側鏈,而 Reddit 積分這些場景獨立、使用者量巨大的系統則更偏好 Plasma 等方案。
一般來說,側鏈的容量上限越高,其安全性越差,交易成本越低,越趨近目前的網際網路應用取向。側鏈之間可以實現跨鏈,但結算仍然需要在 Layer 1 完成。
同時,Layer 1 會作為各條側鏈間資產清算,實現互操作性的基石。這樣的網路結構實際上與波卡「中繼鏈+平行鏈」的體系非常類似,不過具體側鏈與主鏈如何錨定、資產如何跨鏈等實際問題的解決完全交由社羣。在達爾文主義的視角下,社羣最終會在競爭中選出最優方案。