拆解以太坊升級之路尋找下一個熱門敘事

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專家專欄
拆解以太坊升級之路尋找下一個熱門敘事

拆解以太坊升級之路尋找下一個熱門敘事

發表於 2023-04-22 14:20 作者： PANews

今天來聊一聊以太坊升級的事情，但我們想換個角度，不談上海升級的影響、不談Layer2的創新、不談Rollup的技術革命，而是從整個以太坊升級之路來解讀爲什么當下Layer2、ZK、LSD等賽道會火。

這些其實都是有跡可循的，一旦思路捋順了，或許還可以自己判斷下一個熱點。對於不了解以太坊生態的人來說，相信這篇文章會帶給你很大的幫助。

一、爲什么以太坊要走上升級之路？

TPS：Transaction Per Second，每秒事務處理量。這是系統處理能力的性能指標。

一开始，以太坊全網TPS是20左右。這意味着，當大量的人需要做交易，尤其是很多操作復雜的交易的時候，以太坊就會擁堵。而擁堵造成的直接影響就是GAS費用（執行需要支付的費用）的飆升。於是，如何提高TPS成爲以太坊發展的關鍵。

提高TPS很難嗎？不難，但要安全有效地提高很難。在區塊鏈世界，有個“三難困境”（Trilemma），描述了區塊鏈可擴展性、去中心化和安全性之間的不斷權衡。

以太坊創始人Vitalik Buterin表示，“三難困境”從來都不是一個不可能的結果，它只是說明同時獲得三個是很難的。

這將是一場持久的區塊鏈之战。圍繞“三難困境”問題，全世界區塊鏈從業者都在努力解決，於是便有了目前“百花齊放、百家爭鳴”的景象。

根據Vitalik Buterin描述，合並後的以太坊僅僅完成了55%，也就是說以太坊目前只是“半成品”。以太坊在完成 The Merge、The Surge、The Verge、The Purge、The Splurge五次升級後，TPS將達到10萬。

二、以太坊升級之鏈上擴容

以太坊擴容方案主要朝着兩條路线進行：鏈上擴容和鏈下擴容。

鏈上擴容是對以太坊本身進行技術升級，升級完成後可以處理更多的請求和數據，而鏈下擴容是指在以太坊之外處理交易，最後只將關鍵的結果上傳到以太坊上。

鏈上擴容如何實現？

這涉及到以太坊決策流程，簡單來說鏈上擴容需要以太坊开發人員、研究人員、社區成員共同決定。目前，以太坊完成了 The Merge（合並）以及上海Shapella升級，實現POW轉POS的目標，後面還會不斷進行各種重大升級，下面來了解下以太坊五大升級：

The Merge：共識機制由 POW 轉 POS，減少能源消耗，爲之後的分片和數據優化打下基礎
The Surge：分片，提升 TPS，降低 Gas，提高可擴展性
The Verge：引入 Verkle 樹，優化數據存儲
The Purge：簡化存儲，降低驗證者硬盤空間性能要求，減少網絡擁堵
The Splurge：一系列小升級，以保證以上升級可以平穩運行

這五次升級是同步進行的，只是因爲難度不同，完成情況也有所不同。The Verge 將引入 Verkle 樹，這是對 Merkle 證明的強大升級。它可以用更小的數據來驗證交易，同時也讓太坊變得更具可擴展性。The Verge 優化了驗證所需的數據量，The Purge 則是清除已有的歷史數據和壞账，簡化存儲，從而減少網絡擁塞，提高交易處理速度。The Splurge主要用來確保網絡在前 4 個階段之後平穩運行，處理遺留的小問題。

這其中，最大的看點是The Merge和The Surge。

The Merge已經完成，以太坊由工作量證明POW 轉質押證明POS，這也就促使流動性質押衍生品LSD（Liquid Staking Derivatives）賽道突然崛起。

簡單理解，把自己持有的代幣質押到對應的區塊鏈上，獲得質押收益，就叫做流動性質押。但用戶直接去參與公鏈的原生質押並不簡單，對其資金、收益、操作、學習的門檻都非常之高。

比如以太坊要求32個ETH起步，這對於大部分用戶想參與並獲取質押收益都是非常困難的。於是，LSD賽道就开始慢慢衍生出各種項目。

關於LSD更多分析，可以閱讀我們之前的文章《以太坊上海升級臨近，LSD賽道異軍突起》。

接下來說說The Surge。

爲了上海升級的順利進行，有一條提案被留到了下一次坎昆升級，那就是EIP-4844，又名Proto-danksharding。用於實現構成完整 Danksharding 規範的大部分邏輯和“腳手架”（例如交易格式、驗證規則），但尚未實際實現任何分片。

此前計劃的分片是狀態分片（State Sharding），後來決定以Rollups爲中心的路线圖，實施Layer1（Data Sharding）+ Layer2（Rollups）模塊化混合擴容方案後，實施的是數據分片（Data Sharding）。數據分片本質上是模塊化區塊鏈的思路，將以太坊分成多個數據分片，每個數據分片連接一個或多個Rollup，Rollup作爲執行層，以太坊作爲共識層和數據可用性層。

也就是說以太坊在合並之後，將邁向分片模塊化區塊鏈結構的進程。目前該賽道還處於早期，沒有什么項目可參與，預計未來2年會有較快的發展。

以上就是以太坊鏈上擴容的概述，總結兩點：關注LSD、觀望Sharding分片（模塊化區塊鏈）。

三、以太坊升級之鏈下擴容

相較於以太坊鏈上擴容，其鏈下擴容的生態更加豐富。任何第三方都可以基於以太坊搭建輔助產品，這其中就有最近很火熱的Rollup板塊。

Layer2解決方案中，State Channel與以太坊主網具有相同的安全性，但是僅能在特定的用例下工作；Sidechain具有EVM兼容性、可以拓展各種使用場景，但核心缺陷是不依賴於以太坊主網的安全性，通過自己的共識模型來保證狀態安全。

Rollup嘗試提取兩種方案的優點來構建一種通用的拓展解決方案，Rollup通過在以太坊主網外處理交易，但仍將交易數據發送回以太坊主網，且仍從以太坊主網獲得其安全性。

每個Rollup都在以太坊部署自己的特定合約，在主鏈外特定的Rollup鏈上執行交易，然後將交易批量打包、壓縮後發送回主網，減少實際需要處理交易的主網負載。這減少了與主網交互的費用、增加了區塊鏈的採用，同時當前存在於以太坊主網的合約也可以在幾乎不經改動的情況下部署到Rollup上。

Rollup當前有兩種方案：Optimistic Rollup和ZK Rollup。

Optimistic Rollup假設提交回以太坊主網的數據默認是正確、有效的，每當人們認爲存在無效交易時，則使用爭議解決方案。

ZK Rollup，也叫Zero-Knowledge（零知識證明）Rollup，與Optimistic Rollup解決方案不同，沒有爭議解決方案，它使用了一個巧妙的密碼學證明。每個提交提交到以太坊主網的交易批次都包含一個密碼學證明，稱爲SNARK，該證明可以被部署在以太坊主網的合約進行校驗。這個合約維護了Rollup上的所有狀態，並且僅當加密證明有效時該狀態才會被更新，這意味着僅有一個有效的證明被存儲在以太坊主網上而不是笨重的交易數據。

Optimistic Rollup生態兩大項目Optimism和Arbitrum 均已發完代幣並建立起自己的生態；而ZK Rollup賽道由於技術原因，項目基本都處於測試網階段，預計未來1-2年內會有較大的發展，其中比較熱點的項目有：Azetc、Immutable X、Polygon zkEVM、ZKSync、StarkNet、Scroll、Loopring等。

關於ZK賽道參與機會，可以閱讀我們之前的文章《2023年ZK賽道有哪些參與機會？（附操作指南）》。

以上就是以太坊鏈下擴容的介紹，總結兩點：關注Optimistic Rollup、觀望ZK Rollup。

四、以太坊Layer 3的興起

最近，Layer 3概念的興起受到了不少關注。

什么是Layer 3呢？

簡單來說，就是基於鏈上擴容+鏈下擴容 Layer2之上，再建立一個新的層。Layer 3如同 Layer 2 嵌套在 Layer 1上，它和 Layer 2 之間也有着嵌套、遞歸的關系。通過遞歸證明的乘法效應，實現強大的可擴展性，同時這種擴容是呈幾何級增長的，應用程序的設計者也能夠更好地控制相關技術堆棧。通過自定義數據模型，加快區塊鏈的技術周轉率和功能運作效率。

比如，想开發一個 DApp，既能夠承繼以太坊的用戶和安全性，但又不想自己搭建成本高昂的Rollup，怎么辦？除了選擇Cosmos、Polkadot 等跨鏈產品，還可以利用 SDK 开發一個應用專用的 Rollup，即 Layer 3，實現RaaS（Rollups-as-a-Service）生態服務，這是以太坊走向模塊化區塊鏈的未來之路。

Layer 3生態會越來越大，應用專屬鏈也將會越來越多，像LayerZero、Cosmos、Polkadot這樣的跨鏈項目也可以保持關注。