以太坊:一文了解以太坊擴容生態的核心：Rollup以及數據可用性（DA）解決方案_ARK

按照計劃，在未來的3-9個月，以太坊將會迎來兩次重要的升級，第一次是所謂的“The Merge”，簡單理解就是目前的以太坊主網絡將與信標鏈的權益證明（PoS）系統“合并”起來，這將標志著以太坊PoW時代的結束，以及網絡向PoS共識機制的全面過渡。The Merge升級除了大大降低維護網絡所需的能源消耗之外，還會減少90%的ETH新增區塊獎勵，這相當于ETH會經歷三次“產量減半”，再加上EIP-1599燃燒機制銷毀的ETH，這可能將對市場供需之間的關系產生非常大的影響。（注：在本文當中，我們不再使用以太坊2.0這個術語，它已經被以太坊基金會替換成了“The Merge”，）

而第二次升級的主要內容，就是近期Vitalik等人經常會提起的EIP-4844（又稱proto-danksharding），這是部署danksharding擴容方案的第一步，也是以太坊解決擴容難題的重要一步。

而在本文當中，我們重點關注的，就是更新以太坊接下來的擴容路線圖以及相關的生態項目進展。

注：以太坊擴容概念涉及到了側鏈、狀態通道、 Plasma 、數據分片、Rollup、danksharding、跨鏈橋、DA解決方案等概念，但社區目前的焦距點其實就剩下了后面幾個，因此本文會圍繞Rollup、danksharding以及相關的DA解決方案進行展開。

在闡述以太坊采取的模塊化擴容路線圖之前，我們先來回答一個問題：當我們談論區塊鏈擴容時，我們談論的到底是什么？

可能很多人會脫口而出：TPS ！

而這就是Solana對待擴容采取的思路，它采用了橫向擴展的技術方案sealevel，旨在隨硬件技術的發展逐漸實現擴容。

而在以太坊的擴容邏輯當中，可擴展性 = 驗證所有交易的成本。

因此，當一個系統的節點需要執行一切時，它就會遇到成本的問題。當市場的需求在短時間內大于節點的承載范圍時，就會出現費用市場，這表現出gas費用飆升、網絡確認嚴重延遲等糟糕現象，我們說，這種系統的可擴展性就是糟糕的（最早的以太坊就是最好的例子）。

某鯨魚/機構地址在3小時前將3.7萬枚ETH轉入幣安:金色財經報道，據推特用戶余燼監測，某鯨魚/機構地址在3小時前將3.7萬枚ETH(6863萬美元)轉入幣安。該地址曾在2021年12月-2022年3月期間從OKX和Huobi提出9.8萬枚ETH，均價3693美元，去年9月轉移至0xBf7開頭地址。目前該地址仍持有60301枚ETH(1.11億美元)。[2023/7/26 16:00:10]

而隨著技術社區的不斷研究和討論，以太坊社區逐漸形成了以Rollup L2方案為執行層，以太坊主網為共識層和數據可用性（DA）層的模塊化擴容共識（至于形成這個共識的歷史，有興趣的讀者可以自行去研究，本文不會詳細展開）。

簡單來說，Rollup L2層將是大部分用戶與整個以太坊系統進行交互的一層，絕大部分的tx行為會發生在這里，然后這些L2系統會將聚合的狀態數據連同calldata存儲在鏈上或鏈下（不同的方案會在下文中展開對比）。

而以太坊主網，則作為整個系統的安全共識層，并通過danksharding 數據擴容方案有效增強

Rollup L2層的可擴展性。

在簡單了解了以太坊的擴容路線圖之后，我們來了解一下涉及到的重點Rollup L2以及DA解決方案。

關于采用欺詐證明的Optimistic Rollup以及采用有效性證明（zk解決方案）的zkRollup是什么，以及這些方案的優劣勢對比文章已經非常多了，在過去的一年當中，由于Vitalik撰文提到zkRollup會是最終的Rollup擴容方案，再加上當前Optimistic Rollup網絡費用較高、向L1主網提款存在1周限制等因素，社區對zkRollup方案的預期是大于Optimistic Rollup的。

而進入今年之后，隨著Optimistic Rollup的一些短板問題得到解決（例如提款延遲），以及danksharding擴容方案被提出之后，Optimistic Rollup方案在中短期內更容易實現擴展的呼聲變得越來越大。

下面，我們來簡單了解一下當下最受期待的幾個L2項目的情況（以下L2項目均未發行token）：

Arbitrum

當前網絡TVL：31.2億美元

Rollup類型：Optimistic Rollup

Gemini：與硅谷銀行沒有任何業務聯系:金色財經報道，加密貨幣交易所Gemini稱，與硅谷銀行沒有任何業務往來，名下所有產品和服務也與硅谷銀行沒有關聯。[2023/3/11 12:55:31]

融資情況：種子輪 370 萬美元，投資機構Pantera Capital

A輪2000萬美元，B輪1億美元（2021年9月），領投機構Lightspeed Venture Partners，其他參投方包括Polychain Capital、Ribbit Capital、Redpoint Ventures、Pantera Capital、Alameda Research以及 Mark Cuban，投后項目估值12億美元，最新的項目估值未知。

以下是Arbitrum的生態圖：

（注：圖片來自Eigen Network博客）

目前Arbitrum網絡的TVL主要集中在SushiSwap (SUSHI)、Abracadabra (SPELL)、GMX (GMX)、Curve (CRV)、dForce (DF)、Synapse (SYN)、Dopex (DPX)、Balancer (BAL)、Uniswap (UNI)以及Hundred Finance (HND)這10個應用上。

數據來自 https://defillama.com/chain/Arbitrum

需要注意的一點是，盡管Arbitrum在TVL以及生態應用數量方面暫時處于領先的位置，但其github存儲庫?更新頻率似乎有所放緩。

Optimism

當前網絡TVL：5.3 億美元

融資情況：種子輪350萬美元（2020年1月），投資機構 IDEO CoLab Ventures和Paradigm

A輪融資2500萬美元（2021年2月），投資機構Andreessen Horowitz

Evmos與Anchorage Digital合作提供托管和抵押服務:金色財經報道，Cosmos和Ethereum區塊鏈的連接器Evmos正在與加密貨幣托管公司Anchorage Digital合作，提供其原生代幣EVMOS的訪問和抵押。Anchorage和Evmos之間的合作旨在為投資者帶來區塊鏈間的通信協議，并獲得更多的機構采用。（coindesk）[2022/11/10 12:41:07]

B輪融資1.5億美元（2022年3月17日），投資機構Andreessen Horowitz和Paradigm，投后項目估值16.5億美元。

以下是Optimism的生態圖：

（注：圖片來自coin98博客?）

目前Optimism網絡的TVL主要集中在Synthetix (SNX)、Uniswap (UNI)、Lyra (LYRA)、Synapse (SYN)、cBridge (CELR)、Perpetual Protocol (PERP)、Hop Protocol、ZipSwap (ZIP)、Connext以及G-UNI (GEL)這10個應用上，暫時落后于Arbitrum。

數據來自 https://defillama.com/chain/Optimism

而在研發方面，Optimism團隊的github存儲庫?更新頻率依然保持一個穩定的狀態，并且該團隊在今年2月份的ETHDenver大會上展示了mini-danksharding?的研究成果，這也就是目前以太坊社區在積極討論的EIP-4844原型。

Starkware （StarkEx+StarkNet）

當前網絡TVL：StarkEx 11.34億美元（1、dydx 9.75億美元，2、Immutable X 0.7 億美元，3、DeversiFi 0.54億美元，4、Sorare 0.35億美元）

Multichain Protocol將在合并升級前約6小時暫停以太坊跨鏈服務:9月14日消息，Multichain Protocol將在以太坊合并升級前約6小時暫停以太坊區塊鏈跨鏈服務，Multichain僅支持升級后的PoS鏈。[2022/9/14 13:27:41]

StarkNet：仍處于alpha測試階段

方案類型：ZK Rollup（zk-STARK） +Validium+Volition

融資情況：種子輪 600萬美元（2018年1月），投資方包括以太坊創始人Vitalik Buterin、Paradigm、Pantera Capital以及PolyChain，同年7月份，Starkware接受了以太坊基金會的1200萬美元投資；

A輪融資3000萬美元（2018年10月），紅杉資本、Paradigm、Scalar Capital、Multichain Capital、Intel Capital、Semantic Ventures、Pantera等參與投資；

B輪融資7500萬美金（2021年3月24日），Paradigm領投，紅杉資本、Wing Venture Capital、Pantera Capital繼續參投，包括Three Arrows Capital以及Alameda Research也參與了投資；

C輪融資5000萬美金（2021年11月），紅杉資本領投，Alameda Research、Paradigm、Three Arrows Capital等繼續參與投資；

此外，最近Starkware還被曝出正在以60億美元估值進行1億美元的D輪融資，目前尚未被確認。

以下是由coin98整理的Starkware的生態圖：

在研發方面，Starkware甚至更進一步，該團隊提出了L3的模塊化設計，這可以為各種應用和用戶提供定制化的服務和體驗。

此外，StarkWare采用的是Cairo語言，這有利于性能，但并不兼容EVM，因此現有以太坊主網的應用無法直接遷移到StarkNet，因此其生態的擴展，可能需要進行更多的教育和推廣工作。

CoinFLEX暫停所有提現與永續合約和現貨交易:金色財經報道，英國數字貨幣交易所CoinFLEX發布公告稱，由于上周極端的市場狀況以及交易對手的持續不確定性，今天我們宣布暫停所有提款。我們希望能盡快恢復提款。還將在短期內停止所有FLEX Coin永續合約和現貨交易。不過需要說明的是，交易對手不是3AC或任何借貸公司。預計提款時間為2022年6月30日。[2022/6/24 1:28:17]

截至目前，盡管StarkNet的主網已經上線，但由于其仍處于alpha階段，因此存在一些限制。

Matter Labs（zkSync）

當前網絡TVL：zkSync 1.4億美元

zkSync 2.0：仍處于測試階段

方案類型：ZK Rollup（zk-SNARK）+ zkPorter

融資情況：種子輪 200萬美元（2019年9月）， Placeholder領投，1kx、Dekrypt、Hashed以及Dragonfly跟投；

A輪融資 600萬美元（2021年2月1日），USV 領投，Placeholder、1kx 和 Dragonfly 等參投；

B輪融資 5000萬美元（2021年11月8日），Andreessen Horowitz領投，Placeholder、Dragonfly、1kx等機構參投，AAVE、Lido、Perpetual Protocol等70 多個以太坊生態團隊參與了投資。

以下是zkSync的生態圖：

（完整生態名單可訪問https://ecosystem.zksync.io/）

與StarkWare選擇的定制化擴容路線不同，Matter Labs（zkSync）專注的是完整的EVM 兼容性，今年2月份，Matter Labs宣布了zkSync 2.0的公共測試網上線，這是第一個兼容EVM的 ZK Rollup。

盡管如此，zkSync 2.0距離進入實戰應用階段可能還有一段較長的時間。

而zkSync 2.0選擇的鏈外數據可用性方案被稱為zkPorter?

Aztec Protocol

當前網絡TVL：0.12億美元

方案類型：ZK-ZK Rollup?（PLONK）

融資情況：種子輪融資（2018年11月），ConsenSys Labs和Samos Investments

A輪融資（2021年12月16日），Paradigm領投，Ethereal Ventures、Variant Fund、Nascent、IOSG Ventures等參投；

作為一個專注于隱私保護的L2層，Aztec Protocol目前還沒有展現出足夠的吸引力，這需要更多的研發和市場推廣工作。

以上，我們提到了一些當下最受社區期待的以太坊L2項目及其進展，而與它們相關的，則是配套的數據可用性（DA）解決方案。

目前，各大Rollup項目都是使用以太坊L1主網作為鏈上的數據可用性層，但這顯然非常昂貴，并且可擴展性較差。因此，像StarkWare和zkSync采用了Validium、Volition以及zkPorter這樣的鏈外數據可用性解決方案，這些方案要更便宜，但安全性和去中心化屬性顯然不及以太坊主網。而在今年年底，像danksharding、celestia、Polygon Avail等數據可用性方案也將陸續推出。

因此在這一部分，我們來具體聊一聊這些DA解決方案。

（注：實際上，所有的DA解決方案都會面臨權衡取舍的困境，它們必須在成本和安全性之間進行權衡。）

Validiums

最初的validiums方案是使用零知識證明來驗證交易有效性，并通過中心數據提供者將交易數據存儲在鏈下，也因此，validiums方案是最便宜的，但其DA保證也是最糟糕的（即安全性最糟）；

由于這些安全問題，當前StarkWare選擇的驗證設計使用了一個委員會，而不是單個數據提供者。

數據可用性委員會 (DAC)

數據可用性委員會（DAC）可以被認為是具有多個節點的Validiums方案。

這些節點是受生態信任的參與方，他們將數據副本保存在鏈外，并在rollup運營商惡意行為的情況下將它們重新傳遞給公眾。這些節點通過在鏈上發布簽名來證明 L2 的數據是可用的。

DAC委員會通常由 7-10 名成員組成，因此在考慮到類似制裁這樣的極端情況下，他們有權串通凍結（zk rollup的情況）或竊取（optimistic rollup的情況）用戶的資金。

當然，好處是DAC委員會的成本是非常低的。

注： 目前，Immutable X以及Sorare就是采用的DAC解決方案。

Volition

Volitions是一個讓用戶在鏈上和鏈下進行選擇的數據可用性解決方案，當選擇鏈上選項時，費用更高，但安全性更好，當選擇鏈下選項時，費用更低，但安全性會較差。

Celestium （Celestia）

Celestium 是一個 L2 鏈，它使用Celestia作為數據可用性層，但使用以太坊主網作為結算和爭議解決層。Celestium 可以被認為是一個無需許可的數據可用性委員會 (DAC)，它對數據可用性有額外的經濟保證，因為如果委員會行為不當，他們可能會受到懲罰，因此其安全性保證相對DAC會更高一些，但在成本這個因素上，Celestia顯然要高于DAC。此外，Polygon Avail也在嘗試做類似的事情。

danksharding

在去年的時候，以太坊研發團隊是計劃通過數據分片來實現鏈上的數據可用性擴容，但由于其實現難度較大（可能需要數年的時間），這會給其他L1生態帶來非常大的競爭機會。

而在Dankrad Feist提出名為danksharding的簡化新分片設計后，以太坊的鏈上數據擴容進程將更快地實現，這會大大緩解競爭壓力。

作為以太坊鏈上DA解決方案，理論上danksharding的安全性自然是最高的，但關于成本這一項，目前還沒有一個定論，根據polynya的說法?，在danksharding未飽和的情況下，danksharding的成本要比validiums更低，但如果達到飽和狀態，那么validiums以及其他DA解決方案的成本可能會更低。

這可能需要社區進行更多的研究。

筆者預計，如果加密市場進一步主流化，這些DA解決方案可能都會迎來自己的需求，而目前似乎也很難判斷它們將占據多少比例的市場份額。

經過開發者們數年的研發與討論，以太坊目前已經形成了一套非常合理的擴容路線圖，這對整個以太坊生態而言無疑會是一件好事。另一方面，今年一些競爭L1的敘事可能會因此而變得缺乏吸引力。

但從長期來看，多鏈以及多Rollup的格局可能依舊不會改變。

也因此，類似跨鏈協議這樣的賽道，同樣還是值得關注的。

而即將爆發的L2戰爭以及DA方案戰爭，會是筆者接下來的關注重點。

參考資料：

https://ethereum.org/en/upgrades/merge/

https://defillama.com/

https://l2beat.com/

https://eips.ethereum.org/EIPS/eip-4844

https://blog.celestia.org/ethereum-off-chain-data-availability-landscape/

https://twitter.com/epolynya/status/1495763124250685454

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