在两年前各种 L2 和 zk 风头正盛的时候,我们就预言了 L1 必将回归。

作者:阚嘉,西交利物浦大学密码学博士,经济的工作量证明发现者,存储公链创业,连续创业者

在两年前各种 L2 和 zk 风头正盛的时候,我们就预言了 L1 必将回归。我们最早提出周天子和诸侯们的说法,也亲眼目睹了一些 L2 们试图摆脱 ETH 作为 gas fee。当然,这都是江湖式的八卦。

本来近期对于 ETH 并没有太大的关注了,但是最近的 based rollup 的概念又让我们感受到在区块链技术发展方向的新共识。看到很多研究员在讨论什么是 based rollup?这是不是一种新式的 L2?我们则非常肯定的抛出了我们的理解:based rollup 是对 L2 的一种委婉的否定。我们很高兴看到,L1 的时代即将回归。这是主流思想在区块链技术发展上达成的一次新共识。

首先,我们来梳理时间线:

古早区块链时代,除了染色币技术,还有一项名为 counterparty 的技术,可以基于比特币主网发行其他虚拟币。


23 年,当红的是铭文,大家可能还记得由 ETHS 演变出来的 Facet 项目。


同样是 23 年,Monad 靠并行 EVM 成为赛道龙头。但是在他们文档里,同时还提出了 Delayed Execution 的概念。


24 年的第 1 天,我们对于铭文技术的理解有了 180 度的转弯. 从之前的看空,改为铭文技术是区块链技术的未来,并在当月推出减法理论,从共识层面来解释这一技术的内在优势。
24 年 3 月,based rollup 在以太坊 research 论坛提出。

在我们看来,based rollup 是对 L2 的否定,而并非一种新的 L2 技术。这项提议甚至是对以太坊 10 年来的技术方向的一次反思。在深入理解之前,我们来看看现在以太坊是怎么做的?

以太坊作为一条区块链,创新的将编程语言与区块链结合,众所周知,这是以太坊和比特币的本质不同。比特币技术有一个交易内存池,矿工负责把高手续费的交易从池子里拿出,可以按照自己的规则排序并计算根哈希,最后运行 PoW 共识算法,相当于一次投票,无论多少矿工参加挖矿,仅有一个矿工的工作是有效的,并得到出块权。

以太坊原理类似,区别在于比特币的交易内容是转账,以太坊的交易内容实际上是对代码的调用。所以除了对所有的交易内容进行定序和共识以外,以太坊需要在短暂的十多秒出块时间之内,除了计算出交易的默克尔根之外,还要多完成一项重要计算,就是交易执行完成之后,全局状态的根。这两个关键的默克尔根数据(实际上还有回执树)送进共识算法,产生新区块。

这里就有一个问题,交易的默克尔树本身计算工作量就不大,当交易量超大的时候,甚至可以多 CPU 或者集群计算。但是传统的 EVM 只能由单核 CPU 一个一个交易的顺序执行(为了加速执行,并行 EVM 被提出),所以智能合约的区块链,制约 TPS/容量的主要因素不是区块大小,而是 EVM 执行的效率。

L2 是什么?很多人都已经有一些概念了,它用起来就像 L1,但是没有 L1 那么贵。这里我们需要再深入一点,L2 没有运行共识算法。大家知道共识算法是非常昂贵的,在 PoW 区块里,共识的成本约等于单个出块时间内所有矿工耗费的电力(说细了还有硬件成本)。

是不是 PoS 就没有成本了呢?不,资本是要生息的,做 staking 的 ETH 至少要付出和银行差不多的利息,这样资金才会选择留在 ETH 做 staking。那么,谁来支付这部分成本呢?用户使用链的 gas 就是税收。

聊的有点远,L2 没有自己的共识算法,就要靠 L1 保障自己的安全性,否则,它不配称为公链,只能叫私有链。L2 没有运行共识算法,但是还是会对交易排序的,这就是中心化定序器,采用中心化定序器给交易做顺序和内容上的共识非常便宜,选出一个老板,让他签字就可以了。

唯一的问题是,定序器不能宕机,机房不能停电。为了让 L2 变成公链,定序后的交易和 L2 的全局状态信息,是要存 L1 上的,这就是 DA 的概念,主要指的是原始交易信息(这部分不需要太严谨,理解即可)。所以马仔 L2 给老大 L1 交了一部分保护费,各管一片区域,不久就会成长为诸侯,威胁到天子了,因为 L1 的税比 L2 贵太多,所以用户都去 L2 了。

Based rollup 思路是什么?很多人说是一种新的 L2,我们却直接说 based rollup 直接否定了 L2。让我们来看看以太坊这十年内,一个显而易见的问题:它把 EVM 做到了区块链节点里。

前面提到,区块里需要在区块间隔时间内,对交易(用户发出的带签名的消息)进行定序,并且运行共识算法。以太坊扩展了这一步,加上了一个无比昂贵的操作,执行虚拟机。当然在以太坊只有 7 TPS 的时候,我们还看不出来虚拟机操作的昂贵之处,但是当我们需要 700,7000,甚至 visa 和支付宝级别的 7W TPS 的时候,可以想象一台普通 PC 机能够在一秒钟之内顺序的完成 7 万条 EVM 程序的运行吗?

当区块里 TPS 越高,我们就可以认识到,这样的设计在扩展性上,根本不可能有未来。以太坊把虚拟机塞入区块链这一行为是伟大的,但又是方向上错误的。

Based rollup 提出的定序由 L1 完成,对于其他部分并没有讲的特别具体,但是如果定序由 L1 完成,对交易的执行也还由 L1 完成的话,那么 based rollup 就等于啥也没说,和现有以太坊一摸一样。所以 Based rollup 委婉的把定序以外的工作交给了其他人,不管它是叫 L2,还是叫 indexer,都是一个独立于 L1 之外的区块链执行层!简单说,这就是把 EVM 踢出了 L1。我们非常高兴看到了以太坊思路的重大转变,接下来,我们用更加深刻的减法理论,来解释一下为什么这么做是对的。

减法理论的思路是什么?在去年铭文火爆的时候,大家都认为铭文仅仅是给 BTC 矿工增加收入的一种手段。当铭文的火爆蔓延到自带虚拟机的链,比如 ETH 上的时候,我们嘲笑这是一种自宫行为,然后割掉再带上假 XX。但是随后,我们就从共识角度理解这样做的优越性。2024 年的第 1 天,我们开始认为铭文歪打正着的,把我们带回到了区块链技术的正确方向。

前面提到,区块链共识,首先需要按照 gas 从内存池中自由选择一些交易,给交易定好顺序。如果是 EVM,还需要按照顺序执行这些交易,来验证所有执行 gas 没有超过区块限额,确认交易中没有废交易,最后完成出块。

从 BTC 到 ETH,区块链的设计者在做加法,从 ETH 到 CFX,再到 Monad,依然在做加法。那么,是不是存在 BTC 还要简单的瘦区块链呢?有没有可能靠做减法,less is more 的思路,做出一种更加优化的区块链呢?我们的减法理论提出,应当把 EVM 执行,验证区块链交易这部分,从共识的步骤中删除。

把区块链简化成一种对输入交易进行共识的机器,简单粗暴,把 EVM 或者任何计算量巨大的组件从区块链节点中移除,只要用户愿意支付 gas fee,区块链节点本身不会更多的验证工作,只需要直接把交易送进区块。

那么,减法理论这么做,是不是阉割了区块链的智能合约功能呢?不。减法理论仅仅是把虚拟机从区块链节点中移除了,但是所有虚拟机计算会外包到另外一个叫 indexer 的节点中去(铭文就有 indexer 的概念),这样 indexer 就可以有弹性并且充分的时间,去执行交易,而不是被要求在两个出块间隔的短短几秒钟之内,完成成千上万的交易执行。这样的 indexer 可以运行在单机,也可以跑在一个集群上,可以有并行的算法优化。而且,就算 indexer 执行崩溃也不会影响区块链节点的稳定性。

减法理论这么做安全吗?安全。因为我们对于区块链的建模,是基于经典的数据结构状态机来建模的。数学告诉我们,只要按照顺序重新回放交易,总能得到唯一的状态(就算硬件损坏等计算错误,也可以用其他手段鉴别出来)。

从梳理近期项目的技术发展趋势,我们发现很多行业的先行者,优秀的研究员,开始在区块链未来的优化路径上,慢慢达成了共识。我们希望借此,区块链技术可以得到突破,早日达到互联网技术的量级。

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