以太坊:全景式解讀區塊鏈的擴容格局_ROL

截至 2021 年底，以太坊已經發展到支持 DeFi、NFTs、游戲等領域的數千個應用。整個以太坊網絡每年處理價值數萬億美元的事務，當前有價值超過 1700 億美元的資產被鎖定在該平臺上。

但以太坊的去中心化設計將其可以處理的交易量限制在每秒 15 筆。由于以太坊的受歡迎程度遠遠超過這個吞吐量，這帶來的結果是漫長的等待以及每筆交易的費用高達 200 美元。最終，這使許多用戶望而卻步，并限制了以太坊網絡目前能夠處理的應用程序類型。

如果基于智能合約的區塊鏈想要成長為能夠支撐數十億用戶使用其金融和 Web 3 應用程序，就需要可擴展性解決方案。值得慶幸的是，“裝甲部隊”已經開始到來，最近有許多被提議的解決方案已經上線。

可擴展性解決方案的目標是增加可公開訪問的智能合約平臺能夠處理的交易量，同時保持足夠的去中心化。需要記住的是，通過由單一實體管理的中心化解決方案來擴展智能合約平臺是輕而易舉的 (Visa 每秒可以處理 45,000 筆交易)，但這又讓我們回到了原點：一個由一小撮強大的中心化參與者掌控的世界。

解決這一問題的方法有兩種：(1) 構建與以太坊競爭的全新網絡，使其能夠處理更多的活動；或者 (2) 構建與以太坊互補的網絡，使其能夠處理以太坊的過剩容量。大體來說，它們可以分為以下幾個類別：

L1 (第一層) 區塊鏈網絡 (與以太坊相競爭)

側鏈 (稍微與以太坊互補)

L2 (第二層) 網絡 (與以太坊互補)

雖然它們在架構和方法上各不相同，但目標是相同的：讓用戶在無需支付高昂費用或經歷長時間等待的情況下實際使用這些網絡 (比如與 DeFi、NFTs 等進行交互)。下圖劃分了當前的智能合約可擴展性格局：

下面我們分別來闡述一下這些方案：

以太坊是一條 L1 區塊鏈，也即一個同時執行交易和保護資金安全的獨立網絡。想要使用 Uniswap 等 DeFi 應用來將 100 USDC 兌換為 DAI？以太坊是所有這一切發生的場所。

其他競爭性的 L1 網絡能做以太坊所做的一切事情，區別在于這些全新的 L1 網絡系統的設計能夠實現更高的吞吐量，從而降低了交易費用，但它們通常都是以增加網絡的中心化為代價。

礦企Stronghold 6月份挖出約225枚比特幣:7月5日消息，比特幣礦企Stronghold宣布6月份挖出約225枚比特幣，加上4月和5月的比特幣產量，相當于2023年第二季度挖礦超過626個比特幣。

此前消息，礦企Stronghold宣布其比特幣挖礦業務的算力已達到3.0 EH/s。[2023/7/5 22:19:42]

在過去 10 個月里，一些新的 L1 網絡陸續上線，在此期間這些網絡上的 TVL (鎖倉總價值) 從 0 美元飆升至合計 750 億美元左右，目前主要由 Solana、Avalanche、Terra 和幣安智能鏈 (BSC) 引領，且它們都擁有不斷增長的生態系統，TVL 均超過 100 億美元。如下圖所示：

上圖：2021年以來，除以太坊之外的其他主要 L1 網絡的 TVL 增長情況。

所有 L1 網絡都在相互競爭以吸引開發者和用戶。但在沒有任何以太坊的工具和基礎設施 (這些工具和基礎設施使構建和使用應用變得容易) 的情況下，實現這一目標是很困難的。為了填補這一缺口，許多 L1 區塊鏈網絡采用了兼容 EVM (以太坊虛擬機) 的策略。

EVM 即以太坊虛擬機，它本質上是執行計算以完成交易的「大腦」。這些以太坊之外的 L1 網絡通過使自己兼容于 EVM，這樣以太坊上的開發者就可以很輕松地將他們現有的以太坊應用部署到這些新的 L1 網絡中，實際上只需要復制粘貼代碼即可。用戶也可以輕松地使用現有的錢包應用來訪問這些兼容于 EVM 的 L1 網絡，從而對用戶而言，網絡遷移變得簡單。

以 BSC 為例。通過發布一個兼容于 EVM 的網絡，并調整共識機制以實現更高的吞吐量和更加便宜的網絡成本，BSC 在去年夏季見證了許多 DeFi 應用的使用量激增，這些應用與現有的受歡迎的以太坊應用 (比如 Uniswap、Curve 等) 相類似。與此同時，Avalanche、Fantom、Tron 和 Celo 等網絡也采取了同樣的方式。

不同的是，目前 Terra 和 Solana 不支持 EVM 兼容性。

穩定幣USDC在24小時內錄得267.3億美元的全球交易額:金色財經報道，據統計，穩定幣USDC在24小時內錄得267.3億美元的全球交易額。周六，USDC與美元脫鉤，跌至0.877美元的低點。因此，Binance、Coinbase、Crypto.com和Bitpay等加密公司暫停了USDC支付和自動轉換。

然而，盡管中心化交易所停止了USDC轉換，但USDC占24小時全球加密交易907億美元的29%。根據coingecko數據，過去一天，dex交易平臺的結算額為156.6億美元，僅在Uniswap就在過去一天錄得101.3億美元的交易，其中超過55%的掉期交易涉及USDC與包裝以太坊以及USDT。[2023/3/13 12:59:33]

上圖左邊為兼容 EVM 的 L1 網絡的 TVL；右邊為不兼容 EVM 的 L1 網絡的 TVL。數據截至10月26日。

另一類稍有不同的 L1 網絡是像 Cosmos 和 Polkadot 這樣專注于互操作性的區塊鏈生態系統。這些項目不是構建新的獨立區塊鏈，而是構建讓開發者創建應用專用型區塊鏈的標準，從而使得這些區塊鏈能夠彼此通信。例如，這種系統可以允許某個專注于游戲的區塊鏈網絡上的代幣在另一個專注于社交的區塊鏈網絡上的應用中使用。

目前，使用 Cosmos 標準來搭建的區塊鏈網絡中共計保護著價值超過 1000 億美元的資產，這些區塊鏈網絡最終可以互操作。與此同時，Polkadot 最近也迎來了一個里程碑 (注：Polkadot 最近開始了其平行鏈插槽拍賣)，也將以類似的方式統一其區塊鏈生態系統。

簡言之，以太坊現在有多樣化的直接競爭對手，而且還會有更多競爭對手。

側鏈

誠然，側鏈與上述新的 L1 區塊鏈之間的區別是模糊的。側鏈與其他兼容于 EVM 的 L1 區塊鏈非常相似，除了側鏈的目的是處理以太坊的過剩容量，而不是作為一個整體與以太坊相競爭。側鏈的生態系統與以太坊社區緊密相連，以互補的方式托管以太坊應用。

比如，當前熱門的「邊玩邊賺」游戲 Axie Infinity 使用的側鏈 Ronin 就是一個典型例子。Axie Infinity 是一款最初在以太坊上構建的 NFT 游戲，但由于以太坊的高費用使得玩這款游戲變得非常昂貴，因此該游戲背后的開發團隊創建了以太坊側鏈 Ronin，從而允許玩家將他們的 NFTs 和代幣從以太坊轉移至一個低費用的環境。這使得更多用戶能夠負擔得起玩這款游戲，并推動了該游戲的大受歡迎。自 2021 年 2 月 Axie Infinity 遷移至 Ronin 側鏈以來，該游戲的日活用戶呈現快速增長，如下圖所示：

Solana生態NFT項目DeGods計劃在明年Q1橋接到以太坊:12月26日消息，Solana生態NFT項目DeGods今日宣布將在 2023 年第一季度正式橋接到以太坊。橋接的具體信息將在準備就緒和測試后發布。與此同時，將在 1 月份發布第三季路線圖。今日早間報道，Solana生態NFT項目y00ts擬于明年一季度橋接至Polygon。[2022/12/26 22:08:49]

上圖：Axie Infinity 遷移至 Ronin 側鏈以來的日活用戶呈現快速增長。

截至撰文時，用戶已經從以太坊轉移了超過 75 億美元到 Ronin 上來玩 Axey Infinity。

像 Ronin 這樣的側鏈是應用專用型的，而像 Polygon PoS 等其他側鏈則適用于更通用的應用。當前，Polygon PoS 側鏈是行業領導者，撰文時該網絡上的 TVL 超過了 50 億美元，部署了超過 100 個 DeFi 和游戲類應用，包括人們熟知的 Aave 和 Sushiswap，以及 Uniswap 的克隆版本 Quickswap。

同樣，Polygon PoS 看起來與其他兼容于 EVM 的 L1 區塊鏈沒有什么不同，但它是作為擴展以太坊的框架的一部分，而不是與以太坊競爭。Polygon 團隊表示，在未來，以太坊網絡仍然是主要用于高價值交易和價值存儲的區塊鏈，而日常交易將轉移至 Polygon 的低成本區塊鏈上。(Polygon PoS 還通過一個稱為「檢查點」(checkpointing) 的過程與以太坊保持著一種特殊的關系。)

由于交易費用不到一便士，Polygon 的未來愿景似乎是可行的。在激勵計劃的幫助下，用戶紛紛涌向 Polygon PoS，該網絡日均交易量超過了以太坊 (盡管垃圾郵件交易夸大了這個數字)，如下圖所示：

上圖：2021年1月以來，Polygon PoS 網絡中的日交易量 (綠線) 對比以太坊網絡的日交易量 (藍線)

L1 區塊鏈和側鏈都存在一個明顯的挑戰：確保區塊鏈網絡的安全。為此，他們必須向一批新的礦工或 PoS 驗證者支付費用，從而使他們驗證和確保交易安全，通常這是以網絡原生代幣的通脹來實現 (比如 Polygon 的 MATIC 和 Avalanche 的 AVAX 等)。然而，這也帶來了明顯的缺點：

美股短線下挫，納指、標普500指數均跌超2.6%:行情顯示，美股短線下挫，納指、標普500指數均跌超2.6%，道指跌近2.5%。[2022/9/24 7:17:31]

擁有一種原生代幣自然會使你的生態系統更有競爭力，而不是與以太坊互補；

驗證和保護交易是一項復雜和具有挑戰性的任務，你的網絡將無限期地負責這項任務。

但如果我們可以在繼承以太坊的安全性的基礎上來創建可擴展的生態系統，這不是更好嗎？這就是我們接下來要講述的 L2 網絡，具體來說就是 Rollups 網絡。簡而言之，L2 網絡是位于以太坊之上的獨立生態系統，其安全性依賴于以太坊。

關鍵的是，這意味著 L2 不需要有本地代幣——所以它們不僅對以太坊更有互補性，它們本質上是以太坊的一部分。以太坊的路線圖甚至表示以太坊2.0將以“Rollup 為中心”，以此表達對這一理念的重視。

L2 網絡通常被稱為 Rollups，因為它們會將交易“卷起來”以捆綁的方式在一個新的 (鏈下) 環境中執行，然后將更新的交易數據發送回以太坊 (鏈上)。與其讓以太坊網絡單獨處理 1000 筆來自 Uniswap 的交易 (這很昂貴！)，Rollups 會將交易分批次地在鏈下完成計算，之后再將計算結果提交至以太坊上 (這更便宜！)。

那么，當計算結果被發布到以太坊上時，以太坊要如何知道這些數據是正確和有效的呢？以太坊如何阻止人們發布不正確的信息？這些問題正是區分兩種不同類型的 Rollups 的關鍵：Optimistic Rollups 和 ZK-Rollups。

Optimistic Rollups

當向以太坊提交計算結果時，Optimistic Rollups 會“樂觀地”假設它們是有效的。換句話說，Optimistic Rollups 網絡會讓其運營者發布他們想要發布的任何數據 (包括潛在的不正確/欺詐性數據)，并假設這些數據是正確的！

但是 Optimistic Rollups 也有方法來對抗欺詐。作為一種制衡，任何向以太坊主網發起的提款都有一個時間窗口 (約7天) 等待期，任何人都可以在此期間檢查是否有欺詐行為 (請記住，區塊鏈是透明的，任何人都可以查看正在發生的事情)。如果其中一個觀察者可以通過數學方法證明發生了欺詐行為 (也即通過提交欺詐證明 (fraud proof))，那么 Optimistic Rollups 將恢復 (撤銷) 任何欺詐性交易，并懲罰惡意參與者和獎勵該觀察者 (這是一個很聰明的激勵系統！)

阿迪達斯與英格蘭克勞利鎮足球俱樂部合作的NFT項目“WAGMI United”已募集超300萬英鎊:金色財經報道，據英國太陽報消息，阿迪達斯與英格蘭克勞利鎮足球俱樂部合作的NFT項目“WAGMI United”在當地時間本周五（7月8日）推出后短短幾個小時便募集了超過300萬英鎊，該 NFT 允許持有者獲得會員權利和其他福利，包括對俱樂部決策、商品、獨家體驗和數字內容的投票權。此外，該項目還表示將會把籌集的所有資金重新投資于改善克勞利鎮足球俱樂部的布羅德菲爾德體育場。[2022/7/10 2:03:06]

當然其缺點是，當你在 Optimistic Rollups 網絡和以太坊網絡之間轉移資金時，會有一個短暫的延遲，用于查看是否有任何觀察者發現任何欺詐行為。在某些情況下，這可能長達一周時間，但我們預計這些延遲會隨著時間的推移而減少。

關鍵點在于，Optimistic Rollups 本質上是與以太坊聯系在一起的，并且當前已經準備好幫助以太坊擴容。因此，隨著許多領先的 DeFi 項目部署/轉移到主要的 Optimistic Rollups 網絡 (包括 Arbitrum 和 Optimistic Ethereum)，我們已經看到了強勁的初期增長。

Arbitrum & Optimistic Ethereum

Off-chain Labs 的 Arbitrum 網絡以及 Optimism 的 Optimistic Ethereum 網絡，是當前實現了 Optimistic Rollups 的兩個主要項目。值得注意的是，這兩個項目都仍處于早期階段，因此它們背后的團隊都仍對各自的網絡保持著中心化的控制水平，但都計劃隨著時間的推移來實現去中心化。

據估計，一旦成熟，Optimistic Rollups 可以提供 10 - 100 倍的可擴展性提升。甚至在早期，Arbitrum 和 Optimism 上的 DeFi 應用就已經積累鎖倉了數十億的網絡價值。

Optimism 在 DeFi 采用方面更早一些，該網絡上部署的 7 個 DeFi 應用的合計 TVL 超過了 3 億美元 (見下圖)，其中最知名的是 Uniswap、Synthetix 和 1inch。

上圖：Optimism 網絡的 TVL 增長情況

Arbitrum 則更進一步，在該網絡上 60 多個應用 (包括熟悉的 DeFi 協議，如 Curve、Sushiswap 和 Balancer 等) 的 TVL 合計大約為 25 億美元。如下圖所示：

上圖：Arbitrum 網絡的 TVL 增長情況。

Arbitrum 也被 Reddit 選為其擴展性解決方案，作為這個社交媒體平臺為其 3 億月活躍用戶的社區積分進行代幣化的努力。

ZK Rollups

如前所述，Optimistic Rollups 假設交易是有效的，并為他人證明欺詐而留出時間。相比之下，ZK-Rollups 則實際上向以太坊網絡證明交易是有效的。

除了提交被捆綁交易的計算結果，ZK-Rollups 還向一個以太坊智能合約提交一個「有效性證明」(validity proof)。顧名思義，有效性證明讓以太坊網絡驗證這些交易的有效性，從而使得中繼者 (relayer) 不可能欺騙系統。這就消除了像 Optimistic Rollups 那樣存在欺詐證明窗口期，因此在以太坊網絡和 ZK-Rollups 之間轉賬實際上是即時的。

雖然即時結算且沒有窗口等待期聽起來很棒，但 ZK-Rollups 并不是沒有權衡。首先，生成有效性證明需要大量計算，因此需要高性能的機器來完成；其次，圍繞有效性證明的復雜性使得 ZK-Rollups 更難以兼容 EVM，因此限制了可以部署在 ZK-Rollups 上的智能合約類型。正因如此，Optimistic Rollups 要先一步進入市場，并且更有能力解決目前以太坊的可擴展性問題；但從長遠來看，ZK-Rollups 可能成為一種更好的技術解決方案。

ZK Rollup 的采用

ZK-Rollup 的格局很深，有多個團隊和實現正在進行中或處于生產中。一些知名的參與者包括  Starkware、Matter Labs、Hermez 和 Aztec 等。當前，ZK-Rollups 主要支持相對簡單的應用，比如支付或交易所 (因為目前 ZK-Rollups 能夠支持的應用類別有限)。比如，衍生品交易所 dYdX 使用了由 Starkware 團隊開發的 ZK-Rollup 方案 StarkEx，該方案支撐了近 500 萬筆的周交易量和 dYdX 超 10 億美元的 TVL。

上圖：dYdX 協議的 TVL 增長趨勢。

然而，真正值得稱贊的 ZK-Rollups 方案是完全兼容于 EVM 的 ZK-Rollups，這將使其能夠支持流行的通用應用程序 (比如所有的 DeFi 應用)，并且無需像 Optimistic Rollups 那樣存在取款延遲。這方面的主要參與者是 Matter Labs 的 zkSync 2.0、Starkware 的 StarkNet、Polygon Hermez 的 zkEVM 和 Polygon Miden，它們目前都正在致力于主網發布。(與此同時，Aztec 專注于將 ZK (零知識) 證明應用于隱私。)

許多業內人士 (包括以太坊聯合創始人 Vitalik Buterin) 都將 ZK-Rollups 與以太坊2.0的結合作為擴展以太坊的長期解決方案，這主要是因為 ZK-Rollups 能夠在不犧牲安全性和去中心化的情況下基本上每秒處理數十萬筆交易。即將推出的完全兼容于 EVM 的 ZK-Rollups 將是以太坊發展過程中需要關注的關鍵事件之一。

從長遠來看，如果智能合約平臺想要擴展到數十億用戶，上述這些可擴展解決方案是必要的。然而，在短期內，這些解決方案可能會給用戶和運營者帶來重大挑戰。從以太坊導航到這些網絡需要使用跨鏈橋，這對用戶來說是復雜的，并帶有潛在的風險。例如，一些跨鏈橋 (比如 Poly Network) 已經成為黑客攻擊的目標

更重要的是，多鏈世界打破了可組合性，并使流動性碎片化。比如 Sushiswap 目前在以太坊、BSC、Avalanche、Polygon 和 Arbitrum 上實現；Sushiswap 的流動性曾經集中在一個網絡 (即以太坊) 上，而現在分布在五個不同的網絡上。

以太坊應用一直受益于可組合性——例如，以太坊上的 Sushiswap 可以與 Aave 或 Compound 等其他以太坊應用組合。隨著這些應用擴展到新的網絡，在其他 L1、側鏈或者 L2 網絡上實現的應用不再能夠與在另一個網絡上實現的應用進行組合，限制其可用性，給用戶和開發者帶來挑戰。

像 Avalanche 或 Solana 這樣的新 L1 區塊鏈網絡會繼續成長并與以太坊競爭嗎？像 Cosmos 或 Polkadot 這樣的區塊鏈生態系統會快速增長嗎？側鏈會繼續與以太坊和諧運行，承擔其過剩容量嗎？或者與以太坊2.0相結合的 Rollups 會勝出嗎？沒有人能肯定。

雖然未來是不確定的，但每個人都可以感到安慰的是，有這么多聰明的團隊致力于解決開放的、無許可的區塊鏈網絡所面臨的最具挑戰性的問題。正如寬帶最終幫助互聯網支持了許多革命性的應用 (比如 YouTube 和 Uber)，我們相信最終也能從同樣的角度來看到那些獲勝的可擴展性解決方案。

撰文：Justin Mart & Connor Dempsey

編輯：南風

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