以太坊研究者：為什么單片式 L1 區塊鏈是“死胡同”？_ROLL:BenjiRolls

我從來沒有寫過一篇關于“OptimisticRollupsvs.ZK-Rollups”的文章。它們都很棒。我的文章都是關于反對效率極低、無法擴展、不安全、缺乏彈性的單片式L1區塊鏈，我們已經看到了資本對這些L1網絡的荒謬配置。我唯一的目的是看到區塊鏈以技術、經濟和社會可持續的方式擴展到全球無所不在。單片式L1區塊鏈網絡不僅是不可持續的，實際上它們永遠也無法提供所需的吞吐量——而且與目標相差好幾個數量級。但這不再是一個問題了——我們需要模塊化的執行層&數據可用性抽樣來擴展區塊鏈。這一點從來沒有這么清楚過。我們越早認識到這一點并轉向這種方式，區塊鏈行業就會越好。是的，這只是我的觀點。和往常一樣，請將這篇文章視為業余愛好者的意識流漫談，而不是一篇專業的研究文章。

單片式L1區塊鏈(依然)極為低效

我從2020年開始撰寫關于Rollups的評論，并在去年的這個時候發表博文，當時主流的說法是“Cardano/其他L1智能合約平臺即將到來，用戶將會在一夜之間從以太坊大規模地遷往其他L1網絡。”之后的說法是“L2網絡是暫時的權宜之計，實現擴展的唯一方式是L1網絡。”然而，即使在2021年底進行最溫和的測試，這些替代性L1網絡的敘述也以驚人的速度瓦解：

幣安智能鏈(BSC)由于狀態膨脹而使其系統要求更高。其結果是，節點開始不同步，導致許多問題。這里的問題在于他們一開始指定的系統要求非常低——但他們沒有告知人們，系統要求會隨著狀態膨脹呈指數增長。現在，他們在沒有充分的審計或測試的情況下進行不計后果的網絡變更。當然，切換到Erigon并擁有多條鏈將提供增量效益，但總是會存在嚴重的限制。

Solana沒有犯這樣的錯誤，他們從一開始就對很高的系統要求非常開放。現在，我絕對不會對Solana的各種失敗和問題進行批評，因為這很大程度上是因為它是一個早期的beta產品。由于缺失一些特征而導致的bug和問題總是會出現在beta項目中，無論是Rollups、dapps還是單片式L1網絡都是如此，我只希望開發人員能夠修復這些問題。但問題是，隨著時間的推移，當Solana成熟了，久經測試消除了bugs，并實現了一個費用市場，它將需要提供一個遞增的吞吐量，并在技術和經濟可持續性上付出巨大的代價。Solana本質上是不可擴展的。OptimisticRollups是要比Solana要好得多的解決方案，并且會很快成熟。

PolygonPoS可以說是繼以太坊之后被采用最多的鏈。現在，PolygonPoS確實是一個“提交鏈”(commitchain)，而不是一個替代性L1鏈，但它仍然是一個單片鏈，并受到與L1網絡相同的低效率約束。PolygonPoS達到了它的極限，受到了垃圾交易的影響，提高了它們的最低Gas價格。但即使在那之后，還是有很多項目向它發送垃圾信息，導致Gas價格上漲了超過0.1美元。需要明確的是，這是一個比Solana或Cardano要好得多的結果，在Solana或Cardano中，在擁堵期間99%的交易都會失敗，只有微型MEV機器人會成功。值得贊揚的是，與其他單片式區塊鏈項目不同的是，Polygon團隊非常公開地承認了這些局限性，并將所有精力投入到ZK-Rollup中——這實際上將實現高可擴展性。行動勝于言語，Polygon團隊在零知識技術方面投入10億美元的行動值得稱贊。

數據：6月比特幣礦工收入和以太坊質押收入出現普跌:金色財經報道，據The Block數據顯示，比特幣礦工收入在六月份出現下跌，降幅達到14.5%，降至7.833億美元，同時以太坊質押收入也出現下降，六月跌幅為24%，降至約1.195億美元。此外六月以太坊網絡共銷毀了69,081枚ETH，價值相當于1.26億美元，銷毀量比五月減少了約一半。數據顯示，以太坊自2023年1月之后一直處于通縮狀態，自2021年8月上旬實施EIP-1559以來，以太坊總計銷毀了約342萬枚ETH，銷毀總價值約合98.9億美元。[2023/7/4 22:16:30]

說到Cardano，他們也是一個處于非常早期的beta產品，和Solana一樣，也必須實現費用市場。Cardano的系統要求仍然很低。最近，我看到Cardano社區對Rollup越來越感興趣，很高興看到這種情況！然而，在Cardano本身沒有實現數據可用性采樣之前，所有這些都是徒勞的。

我們看到還有許多其他項目沒有達到其大肆宣傳的效果。每當區塊空間飽和時，AvalancheC-Chain的費用就會飆升——我的意思是，這是單片區塊式鏈的一個基本特征。子網會導致安全性或去中心化的碎片化，并且將受到同樣嚴重的限制(即費用的飆升)。至于Avalanche的“onlinePurning”(在線修剪，這里的“修剪”是指節點壓縮過去的歷史交易)：讓我們拭目以待，但這似乎實現了Geth的“離線修剪”(offlinepurning)，并使其以更高的頻率進行修剪。這可能是Geth的一個很好的補充，但它絕對不能解決狀態膨脹的基本限制。我們已經看到了Harmony的失敗等等。但我也想強調的是這些正在為下一代構建可擴展性解決方案的項目：以太坊、Tezos、Celestia和PolygonAvail的數據可用性抽樣；Mina和Aleo的有效性證明；以及還有許多的Rollups方案，現在似乎每周都會出現新的Rollup！很明顯，我們已經進入了「模塊化架構」的時代——很少有人會認真地構建新的單單片式L1區塊鏈。在緊要關頭，Polkadot和NEAR等“原型模塊化”項目是中期解決方案，雖然不能解決上述許多問題，但仍保持了可持續性和安全性。如果你不關心可持續性和安全性，那么Dfinity/ICP正在構建有趣的東西。

我還想明確一點，單片式L1區塊鏈是有一條前進的道路的：升級到下一代技術。例如，Avalanche可以在底層實現一個“數據可用性抽樣子網”，該子網由整個驗證者集進行驗證，并引入模塊化的執行層。除非這是他們路線圖上的優先事項，否則我將繼續推動這種說法，直到這種轉變在整個行業普遍存在。

耐克RTFKT以3.5萬美元收購“DotSwoosh”以太坊域名:金色財經報道，耐克在周五以19.72ETH（約35,000美元）購買dotswoosh.eth之后，耐克的Web3部門RTFKT現在擁有10個以太坊名稱服務（ENS）域名。但正如一些人在推特上指出的那樣，耐克可能有計劃在未來使用該域來發布ENS子域。除了dotswoosh.eth，RTFKT還擁有artifacts.eth、rtfkt.eth、skinvial.eth、drmos.eth、mintvial.eth、dreamos.eth、spacedrip.eth、dripcoin.eth和m2tekno.eth。（decrypt）[2022/5/30 3:49:38]

現在，并不是每一條鏈都必須是一個Rollup或者有著某種形式的模塊化設計。在安全性不重要的情況下，以及希望實現某種在?Rollups中很難或不可能實現的新特性時，主權L1鏈仍然有其一席之地。當然，這在很大程度上是一個利基市場，但它是真實存在的。Cosmos生態系統在這方面做得很好，PolygonEdge也在構建引人注目的解決方案，盡管我希望看到這些鏈被證明是有效的，并且IBC(鏈間通信)也在進化以驗證有效性證明。跨L1區塊鏈的「橋」也是如此。但即便是在有效性方面被證明是完美的L1跨鏈橋，比如=nil;Foundation正在構建的「Mina?Ethereum橋」，仍然需要假設這條更脆弱的鏈(即Mina鏈)不會被攻擊；相比之下，Rollups「橋」能夠提供完整的安全保證，即使那條更脆弱的Rollup鏈被攻擊，你仍然可以繼承那條更強大的鏈的安全性。

最后，討論時機很重要。當前，OptimisticRollups還沒有準備好，所以使用這些非beta階段的單片式L1區塊鏈仍然是有意義的。應該注意的是，不管是OptimisticRollups還是單片式L1鏈，都存在不同程度的成熟度/不穩定性，因此你必須根據具體情況進行評估。但我不會在這篇文章中對此進行論述，我唯一的興趣是從長期來看，區塊鏈可以如何大規模、可持續地進行擴展。但OptimisticRollups正在迅速成熟，在成為可持續性解決方案這方面有著明確的途徑。只需要工程工作就可以實現——很有可能至少會有一個OptimisticRollup將實現完全的去中心化、實現數據壓縮、擁有高流動性的「橋」，并在一年的時間內擴大規模。一旦OptimisticRollups準備迎接其黃金時刻，那么所有單片式L1區塊鏈網絡的游戲就都結束了。

通過ICO融資超3000萬美元的Sparkster將超2200萬美元的以太坊交易為USDC:5月23日消息，2018年通過ICO融資超3000萬美元的“無代碼”軟件平臺Sparkster于周末將超2200萬美元的以太坊交易為USDC。該項目在2018年7月通過ICO融資后并未將SPRK代幣分配給投資者，且項目開發等方面進展一直處于停止狀態，其Github上一次活動還是在2019年3月，而周末發生轉賬的錢包上一次活動發生在2018年8月。Twitter用戶gregskril.eth表示希望Circle將這些USDC放入用于凍結的黑名單中。（CoinDesk）[2022/5/23 3:36:35]

在過去，我采取了非常長遠的觀點，因此，我可能從一個更積極的角度討論了ZK-Rollups。我一直認為ZK-Rollups將是游戲終局，并認為所有的OptimisticRollups將會要么轉變成ZK-Rollups，要么使用有效性證明(validityproofs)來取代其欺詐證明系統。但這可能是3年以后的事了。

上文第一部分的結論是：單片式L1區塊鏈是一條死胡同，在這一點上的證據是壓倒性的，所以我想把這一點徹底強調一下。以下是本文第二部分，將主要以以太坊為中心，因為以太坊是所有Rollups創新的所在地，而且以太坊有著最具雄心的可擴展性路線圖。

OptimisticRollups對比ZK-Rollups

現在，讓我們來討論一下OptimisticRollups和ZK-Rollups。順便說一下，最近我了解了Obscuro(一個TEERollup)和Urbit的NaiveRollup。Rollups的設計空間是一個空白畫布，因此可以有多種類型的Rollups！但是在這里，我特別討論的是基于欺詐證明(OptimisticRollups)和有效性證明(ZK-Rollups)的安全Rollups。

交易費

讓我們從特定于應用程序的Rollups開始：很明顯，ZK-Rollups在這方面領先。Loopring、zkSync等方案在支付領域被歡迎，其ERC-20代幣轉賬的費用在0.10美元左右。撰寫本文時，基于ZK-Rollup技術的去中心化交易所ZigZag上的固定費用是0.28美元，包括Gas費和交易費。同時，去中心化衍生品交易平臺dYdX平臺沒有面向用戶的Gas費用，但我們可以計算該平臺的交易費用：在交易量較高時，每筆交易他們都要向以太坊支付0.08美元的Gas費；在交易量較少的日子，則是在0.10美元左右。

以太坊信標鏈的驗證節點數量突破25萬:據歐科云鏈鏈上大師數據顯示，當前以太坊信標鏈上的驗證節點數量達到250063個，首次突破25萬，近30日信標鏈上的驗證節點數量增長7358個。[2021/10/26 20:58:21]

現在，OptimisticRollup很有可能能夠提供這一范圍的費用——實際上，Worldcoin項目計劃使用的Hubble(基于OptimisticRollup的L2網絡)的ERC-20轉賬費用目前低于0.10美元的范圍。我們繼續轉向智能合約Rollups——為什么當前Optimism和Arbitrum網絡上的費用如此之高？撰文時，根據Lefees.info的數據，Optimism上的代幣兌換費為0.85美元，而Arbitrum的為1.35美元，這實在是太高了！

答案很簡單：這些OptimisticRollups本身還沒有優化，而且大多數早期在OptimisticRollups上部署的dApps項目都是以太坊上原有項目的分叉版本，并不是針對OptimisticRollups而設計的。最近，通過專門針對OptimisticRollups而進行優化的AaveV3成功地降低了約10倍的費用！

但是還會有更多的優化。簽名聚合/壓縮將使得每筆交易直接節省約1,000Gas。調用數據(calldata)的基本壓縮可以直接節省2.5倍，且更多更先進的方案將會出現。隨著OptimisticRollups以及部署在其上的dApps的優化，OptimisticRollups的交易費用將很容易達到0.01-0.10美元的范圍。

等等，這是以太坊發展路線圖中的TheSurge階段(即通過分片(sharding)大幅提高Rollups的可擴展性)到來之前的情況！如果2022年末的以太坊上海硬分叉升級(這將是以太坊合并后的首次升級)進展順利，那么第一步將很可能是引入“攜帶blob的交易”(blob-carryingtransactions，這是Vitalik提議的一種新的交易格式)，這將使得calldata(調用數據)的成本降至大約為零，且并且OptimisticRollups實際上將變得更加便宜！

今天，ZK-Rollups有著較高的固定成本。當前，ZK-Rollups要更便宜，因為其調用數據成本超過了該固定成本；但是，隨著調用數據成本變得可以忽略不計，交易費將完全由ZK-Rollups的固定成本主導。而ZK-Rollups的運行成本要高得多。

以太坊企業聯盟推出三個工作組 旨在為企業提供區塊鏈解決方案:以太坊企業聯盟（EEA）已經在數字標識、能源和多平臺互操作性上創建了三個工作組，以利用以太坊技術在這些領域創造和交付具體的進展。自2017年2月推出以來，以太企業聯盟已擁有300多個成員，是目前全球最大的區塊鏈聯盟。工作組成員包括英特爾（Intel）、微軟（Microsoft）和萬事達卡（Mastercard）等公司，是企業和以太坊開發初創企業的集合體，甚至是政府聯合起來利用開源的以太坊技術為企業提供區塊鏈解決方案。[2017/12/28]

很明顯，現在有很多不同的證明系統，成本也不同，但通常的估計是0.01-0.02美元。這將是ZK-Rollups的一個最低成本。然而，如果它們愿意，OptimisticRollups可以自由地下降至更低：由于一個成熟的OptimisticRollups成本99%是調用數據成本，它們可以以微不足道的成本訪問~5200TPS的blobspace。

順便說一下，OptimisticRollups也將比Validiums方案(在鏈下保存其數據可用性)更便宜，因為這個最低成本也適用于Validiums！我相信zkPorter(這是一個Validium方案)的交易成本在0.01-0.03美元之間，而OptimisticRollups的成本可以遠低于這個水平。就我個人而言，出于交易質量的原因，我不建議使用這種方案，但在這種情況下，OptimisticRollups最終將獲得更高的“利潤”，可以重新分配給利益相關者，或將其用于公共產品融資、開發等等。

當然，最終，~5200TPS會飽和，如果有超過這個的巨大需求，調用數據成本將再次開始上升。但是，到那時，Danksharding將會推出，首先將這個空間擴展到125,000TPS，然后在數年內擴展到數百萬TPS。(順便說一下，在討論Rollups時，“TPS”數字是沒有意義的，但它用于說明目的是有用的。)長期來看，調用數據成本絕對不會成為瓶頸——瓶頸將是Rollups本身。重申一下，瓶頸將是Rollups本身，而不是以太坊。

長期來看，隨著ZK-Rollups的成熟，我們將有ASIC證明者，ZK-Rollups的成本也將變得微不足道。屆時，ZK-Rollups的優勢——最明顯的是即刻取款(無需等待)——將勝出。對于一些具有高度壓縮狀態增量的用例(如dYdX)，它們很快就會比OptimisticRollups便宜得多。

最終性(Finality)

說到這，一個常見的誤解是，OptimisticRollups有7天的敲定期。但實際上，OptimisticRollups將比ZK-Rollups更快地實現與L1相同的最終性(finality)。我們已經看到OptimisticRollups每5到10分鐘提交一個交易批次，所以這就是延遲。這7天是為了確保維持這一最終性，并假設至少有一個實體會維持該最終性。隨著OptimisticRollups的擴展，這些交易批次將更加頻繁地被提交，且當達到大約20TPS時，OptimisticRollups可以在每個區塊進行提交，此時OptimisticRollups的最終性將等于L1的最終性。由于ZK-Rollups的固定成本要高得多，在每個區塊進行提交將需要更多的活動(>100PTS)才能實現。然而，通過Vitallik提出的這個blob交易EIP(以太坊改進提案)，ZK-Rollups可以重新設計，將一些證明提交給blob，所以這可能不是一個問題。

那么，OptimisticRollups的這7天是什么呢？因為挑戰期是7天，所以有一種交易確實有7天的敲定期，即從OptimisticRollups取款至L1鏈。對于某些情況，比如跨鏈NFTs，這可能是一種挑戰。然而，我們已經看到了許多在OptimisticRollups上線的「橋」，且隨著OptimisticRollups的成熟，活動&流動性將提高，屆時這7天的挑戰期將不再是一個問題。更大的問題是ZK-Rollups支持了許多新用例和跨Rollup活動，而這些用例和活動是無法在OptimisticRollups上實現的。

比如，借助于Danksharding，ZK-Rollups可以同步調用L1,我甚至推測，如果我們通過crLists實現L1預確認，不同的ZK-Rollups之間的某種程度的可組合性將是可能的！OptimisticRollups被排除在這些新穎和創新的場景之外。附錄：雖然OptimisticRollups可以進行隱私交易，而ZK-Rollups將能夠以低得多的成本進行此類交易。

吞吐量

特定于應用程序的Rollups相當精簡，并且可以大規模擴展。如果我沒記錯，早在2020年年中，StarkEx就演示了9000-18000TPS。然而，對于智能合約Rollups來說，情況更加具有挑戰性。我們已經看到StarkNet只能夠比dYdX或ImmutableX的吞吐量更低，并將吞吐量優化作為一個最高優先級。因為Optimism和Arbitrum都是基于EVM客戶端，所以它們a)擁有經過實戰測試的代碼庫，b)相對優化的客戶端。幾天前，我詢問在需要并行性之前EVM可以擴展到什么程度，AlexeySharp認為Erigon可以擴展到500MGas/秒。因此，對于優化的基于EVM的OptimisticRollups有很大的空間，并且可以通過多線程客戶端或多個實例/遞歸Rollups提供更多的空間。?

這是我們爭論的焦點：因為OptimisticRollups有一個誠實的少數假設，你不能將系統需求推得太緊。要清楚的是，因為這是一個誠實的少數假設而不是單片式L1s的那種誠實的大多數假設，因此OptimisticRollups可以比任何單片式L1區塊鏈更安全。但是你仍然需要有一個限制，這個限制在默認情況下需要低于ZK-Rollups，因為ZK-Rollups可以很容易地通過有效性證明進行驗證。?

但是OptimisticRollups有一個解決方案——無狀態客戶端。我在Optimism的路線圖上看到了這一點，但我不記得在哪里了。使用無狀態客戶端，驗證OptimisticRollups非常容易，使用正確的工具驗證交易將非常簡單。此外，因為可以很容易地直接從L1重構Rollup的狀態，所以通過借助狀態過期，Rollups比L1更具有侵略性。一旦實現了無狀態性和高頻率狀態過期，Rollups將已經克服了狀態膨脹的嚴重問題！此外，你還擁有像FuelV2這樣的新解決方案，它通過類似UTXO(未花費交易輸出)的系統進行并行化。?

話雖如此，通過遞歸有效性證明，ZK-Rollups仍然是實現網絡最大吞吐量的更優雅的解決方案。很有可能的是，在StarkNet自身日趨成熟的同時，我們看到特定于應用程序的ZK-Rollups在其之上構建了巨大的吞吐量，且作為一個整體，StarkNet的規模遠遠超過任何OptimisticRollups。然而，其中的權衡是原子可組合性——除非ZK-Rollups團隊的向導很快發現這一點！?

總結

最終，這一切都與時間線有關。

對于特定于應用程序的鏈而言，ZK-Rollups已經是大多數情況下的最佳解決方案。這對于任何使用過dYdX、zkSync、Loopring或ImmutableX的人來說都是非常明顯的。會有一些權衡，但所有這些都將在今年年底前完成(比如dYdXV4)。

智能合約：單片式L1鏈還有一年的時間保持相關性。對于這些單片式L1鏈來說，不祥預兆已成定局，除了緊急轉向使用欺詐證明，有效性證據和DA(數據可用性)證明，別無他途。

OptimisticRollups將比ZK-Rollups擴展得更快。OptimisticRollups的很多代碼庫已經成熟，一旦定序和可升級性實現了去中心化，OptimisticRollups將準備好被大規模采用。到2022年底，OptimisticRollups可能會迎來低于一美分的Gas費用，完全實現去中心化，并且本質上有著與以太坊L1一樣的安全性和最終性，并擁有足夠的流動性用于快速取款。且隨著2023年無狀態性(statelessness)和狀態到期(stateexpiry)的實施，OptimisticRollups將繼續改善。

ZK-Rollups將繼續演化、成熟和久經測試，優化證明時間，轉移到GPU證明者并最終轉向ASIC證明者。它們新穎的虛擬機和定序器節點也將隨著時間的推移而成熟和擴展。到2023年底，我預計ZK-Rollups將趕上并取代OptimisticRollups。但OptimisticRollups將繼續發揮作用直至2024/25年，到那時，我預計大多數OptimisticRollupsor將成為ZK-Rollups，或至少使用有效性證明取代它們的欺詐證明系統。

我曾說過多次，我的時間范圍是5-10年。但是Rollups和DAS(數據可用性抽樣)的發展是如此之快，我現在認為它的結局就在眼前，并且將在5年內發生。

撰文：Polynya

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