Vitalik:以rollup為中心的以太坊路線圖

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Optimism團隊不久前釋出了其測試網的第一階段,及其通向主網的路線圖。除此之外,Fuel也在推進測試網程序,Arbitrum也已經登陸測試網。在ZK rollup領域中,Loopring、Zksync以及基於Starkware技術的Deversifi已經正式在主網上線,並且聚集了一定的使用者。隨著OMG network推出其主網bata版本,plasma也有所進展。與此同時,eth2鏈上的gas費已經達到了新高,以至於非金融類dapps被迫停止執行,其他應用也只能在測試網中執行。Eth2的發展目標之一就是增強擴容性,我們已經非常接近eth2前期階段了,但要為應用提供基礎層擴容性,我們還需要等到數年之後eth2最後一個主要階段 (譯者注:即階段2) 的實現。諷刺的是,eth2作為rollups資料可用性層的可用性在階段1就能實現,而在許久之後eth2才能真正用於“傳統”的L1應用。將這些事實結合起來,我們可以得出一個結論:以應對近期和中期的擴容性需求,整個以太坊生態系統需要將發力點集中到rollups上 (以及plasma和通道技術)。如果以此為前提,我們就能得知以太坊中心開發和生態系統發展應該優先考慮的問題,而這多多少少與當前的發展路徑有所不同。那麼我們應該優先考慮哪些問題呢?短期:推進Eth2基礎建設以支援Rollups
在短期內,這樣做的一個主要結果在於:針對以太坊基礎層的擴容工作將主要集中於擴大區塊的資料容量,而不是最佳化鏈上計算或IO操作的效率。Rollup擴容性的決定性因素在於該鏈能包含多少資料,如果能夠在當前約60 kB/秒的基礎上有所提升,rollups的擴容性則能得到進一步最佳化。在基礎層上,以下因素需要持續重視:➤ EIP 2929:在當前gas情況下保證以太坊區塊鏈能夠抵禦DoS攻擊➤ EIP 1559:一是推動ETH銷燬,二是最佳化交易效率,並且幾乎能夠確保交易被打包到下一個區塊中 (rollups仍然需要等待確認)➤ 新的橢圓曲線預編譯,以實現對ZK rollups程式設計的完全支援➤ 無狀態客戶端的相關工作,包括從十六進位制樹轉換為二進位制樹等 (無論我們如何使用以太坊區塊鏈,無狀態客戶端都非常有意義)
賬戶抽象 (account abstraction) 不太迫切,因為無論L1是否支援,我們都能在L2上實現。還有其他“巧妙的基礎層功能”目前相對來說都沒那麼重要。Eth2客戶端可以被重新定義為optimistic rollup客戶端。Optimistic rollups仍然需要全節點,並且如果rollup的內部狀態轉換規則本質上仍然是以太坊式的,只是進行了一些修改 (例如Optimism的目標),那麼我們可以使用現有程式碼來執行全節點。目前eth2+eth2合併工作已經實現將共識引擎從狀態轉換引擎中分離出來,而這項工作也有助於達成該目標。請注意,這也意味著類似TurboGeth的專案仍然非常重要,高吞吐量的rollup客戶端 (而非eth2客戶端) 將成為最大受益者。短期:調整基礎設施以支援Rollups目前,使用者的賬戶、ENS域名、以及應用等等都在L1上,這些都需要改變。我們要將使用者的主要賬戶、餘額、資產等等都放在L2中。隨之而來的是以下幾個需求:➤ ENS需要對在L2上註冊和轉移的域名提供支援,此處是一個可能的相關提案。
➤ Layer 2協議應該被整合到錢包中,而不是網頁版的dapp中。目前,整合了L2的dapp或是類dapp (例如整合zksync的Gitcoin) 都要求使用者完全信任該dapp,這導致安全性大打折扣。要維持當前的信任模型,L2成為錢包本身的一部分 (metamask, status等等) 是最理想的情況。這類支援應該進行標準化,因此支援zksync支付的應用也能隨即相容內建zksync的錢包。➤ 加大跨L2轉移的工作力度,目標是能夠即時、無縫進行跨L2鏈的資產轉移。➤ 對Yul或其他中間編譯語言進行更加明確的標準化。以太坊的基礎層EVM和Optimism rollup所使用的OVM作為編譯目標稍有不同,但都可以由Solidity編譯而成。為了使生態系統存在不同的編譯目標,但同時還要接受不同的語言,避免Solidity的單一化使用,因此更明確地對所有高階語言都能編譯的中間語言 (例如Yul) 進行標準化或許是有意義的。我們也可以考慮對形式驗證友好的中間語言,能夠處理諸如變數之類的概念,還能保證基本不變數,從而使所有被編譯的高階語言都更易進行形式驗證。以Rollup為中心帶來的經濟可持續性
加密貨幣專案必須具備經濟上的可持續性,這是無法迴避的事實,在2020年這意味著數百萬甚至數千萬的融資金額。其中的一部分能夠由公共物品募資平臺提供 (如Gitcoin Grants或以太坊基金會),但這些機制的規模不足以覆蓋這個等級的融資。但是Layer 2專案能夠透過釋出自己的代幣來解決這個問題,前提是其代幣具備真正的經濟價值,即未來L2所捕獲到的價值。如果路線圖以rollup為中心,隨之而來的另一個好處是為L2協議留出了開闊的空間,這些L2協議有能力透過收費或是MEV形式來獲取發展資金,無論是直接還是間接地 (即代幣發行)。以太坊基礎層非常需要保持中立,這就使得在協議內進行公共物品募資 (public good funding) 變得十分困難,但L2具備自己的公共物品募資機制,這樣一來爭議就會大大減少。因此,在這個方面留出空間對於整個以太坊長期的經濟可持續性來說可能是一個不錯的戰略舉措。除了募資問題,具有創造力的研發人員通常都傾向於在他們自己的領域中擁有影響力,而不是針對以太坊的整體協議進行無足輕重的爭辯。此外,有許多現有的專案正在嘗試建立各種平臺。以rollup為中心的路線圖使得所有這些專案有機會成為以太坊生態系統的一部分,同時仍能保留高度的經濟和技術自主權。長期視野
除了上文提到的短期考慮外,路線圖以rollup為中心還可能意味著我們要重新構想eth2的長遠未來:每個人都可以進行處理的強安全性單一執行分片,以及可擴容的資料可用性層。要理解為什麼是這樣,需考慮以下因素:➤ 當前以太坊的TPS約為15➤ 如果大家都遷移到rollups上,TPS很快可以達到3000➤ 一旦階段1到來,rollups的資料儲存遷移到eth2分片鏈上,理論上TPS最高能達到10萬左右➤ 最後,階段2實現之後為eth2分片鏈提供本地計算,TPS達到......1000-5000
在我看來,階段2最終到來時,基本上沒有人會在意。無論我們是否願意,所有人都已經適應了以rollup為中心的世界,到了那時,比起將大家召回沒有任何強處且擴容性低20-100倍的基礎鏈,繼續沿著這條路走下去會更加容易。這意味著eth2的“phase 1.5 and done”道路,精簡基礎層並且工作有所側重,即共識和資料可用性。實際上這對於eth2來說是更好的發展方向,因為分片資料可用性相對分片EVM計算要安全得多。雖然分片EVM計算的不誠實多數證明 (dishonest-majority-proof) 驗證需要欺詐證明,這需要有潛在風險且嚴格的2 epoch同步假設,但在非同步情況下,資料可用性取樣 (如果使用ZKP或多項式承諾) 是安全的。這將有助於以太坊擁有比其他分片型L2鏈更強壯的安全模型,而這些分片型L2鏈都朝著某種形式的分片執行方向發展;eth2將是功能強大的基礎層,強大到足以提供功能逃逸速度 (functionality escape velocity) 就足夠了。長期來看eth2的工作重點有哪些?➤ 將不同分片的出塊時間錯開,從而保證每幾百毫秒內都會有某個分片提議區塊。這使得在多個分片上執行的rollups擁有極低的延遲性,而鏈本身沒有超低延遲的風險
➤ 最佳化並鞏固共識演算法➤ 對EVM進行改動,使其對欺詐證明驗證更加友好 (例如,這可能意味著某種“框架”功能,可防止程式碼脫離沙盒,或允許將SLOAD / SSTORE重新對映,使其能夠使用除賬戶儲存之外的其他資料來源)➤ 對一切進行ZK-SNARK折衷方案如果你並沒有被說服接受“phase 1.5 and done”這個發展方向,也有自然的折衷方案:使用少量分片作為執行層 (例如4-8個),其他的分片則作為資料層。目標是使執行分片的數量足夠低,以至於在特殊情況下,常規計算機將能夠對所有分片進行完全驗證,但是與當前的基礎層相比,其空間仍然要大得多。基礎層空間不能被最小化太多,因為使用者和應用程式仍然有需求,例如:在rollups之間切換、提交欺詐證明、在ZK rollups中提交零知識證明、釋出ERC20代幣根合約 (確保大多數使用者將在rollups中活動,但基礎合約必須有安放之處)。如果每筆交易的成本為140美元,則大大破壞了使用者體驗。因此,如果有必要的話,使用4-8個執行分片可以顯著減輕負擔。一臺計算機裝置仍然可以驗證所有分片。
如今,驗證每13秒產生的eth2區塊大約需要200-500毫秒,因此在短時間內驗證這種執行的八個執行緒是完全可行的。我們可以想象客戶端採取這些規則:如果網路延遲很低,或者委員會人數> 80%,則可以依靠欺詐證明和委員會,而在特殊情況下直接驗證所有分片。參考資料:Vitalik Buterin在ETHOnline上的相關演講:https://www.youtube.com/watch?v=r0jtV9mxdI0&list=PLXzKMXK2aHh4sF0ZlCE49Frl4VJq3ME_V&index=12

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