本次 AMA 中開發者們回答了許多關於擴容的研發進展以及遇到的難題。

原文:reddit.com/r/ethereum

作者:以太坊基金會研究團隊

編譯: EthereumCN

編者註:2022 年 7 月 7 日,以太坊基金會研究團隊在 Reddit 上舉行了第八次 AMA。

ECN 對這次 AMA 的大部分問題進行了整理和編譯。需要注意的是,基金會研發團隊成員就某些話題存在個人的看法和推測,為避免曲解,請以原貼為準。

由於篇幅較長,文章分主題整理,本文為擴容專題。

JonCharbonneau 提問:

你能解釋一下 enshrined rollup 怎麼運作以及它們在以太坊的潛在發展路徑嗎?(optimistic 和 zkEVM?)

(譯者註:L2 擴容研究者 Polynya 在這條推文中解釋 “enshrined rollups” vs.” 獨立 (discrete) rollup” 之間的區別就好比 “公共部門” 和 “私營部門”)

還有就是你認為這可以帶來的最大的好處和壞處是什麼,因為有很多人在這一點上有不同的看法。

以太坊基金會 Justin Drake 回答:

“Enshrined rollups” 是一個非常有趣的話題:) “Enshrined rollups” 指在 L1 上享有某種共識集成 (consensus integration) 的 rollup。而智能合約 rollup (見 L2Beat  和 zkrollups.xyz  中列出的例子) 與其不同—— 完全在 L2 上運行,在共識之外。

共識集成可以給 enshrined rollup 賦予超強的能力,但也要付出重大的代價—— 請看下文對好處和壞處的詳細討論。廣泛地看,enshrined rollup 和智能合約 rollup 是互補的。我希望兩者都能在 “以 rollup 為中心的以太坊路線圖” 中發揮關鍵作用。

它們在以太坊的潛在發展路徑 (optimistic 和 zkEVM?)

目前的計劃就是直接往 enshrined zk-rollup 的方向發展。這是 Vitalik 發布的可視化路線圖中 “對所有東西生成 ZK-SNARK 證明” 的一部分。以太坊基金會有一個由 Barry Whitehat 負責的大約 10 人的團隊,致力於將規範的 EVM 實例升級為一個 enshrined zkEVM rollup。也就是說,構建一個狀態根完全等同的 zkEVM,為 L1 以太坊區塊提供簡潔的加密證明 (SNARKs),證明相應的狀態根是有效的。這帶來了各種好處:

  • 無需重新執行:驗證者和其他全節點不再需要重新執行交易以驗證一個區塊。這為驗證者移除了計算這一共識瓶頸,可能是一次提高 EVM gas limit 的機會。移除重新執行的需求也加速了大多數同步策略。
  • 共識更簡潔:從共識中移除執行意味著驗證者可以運行超簡單的執行客戶端,在這種客戶端中,數以萬計的共識關鍵的 EVM 執行代碼縮減成幾百行 SNARK 驗證代碼。
  • 無需狀態見證:無狀態執行客戶端不再需要下載見證 (如 Merkle paths 或者 Verkle proofs) —— 下載狀態差異就足夠了。這大大地提高了驗證者的共識帶寬效率,並釋放出更高的 EVM gas limit。
  • 更安全的輕客戶端:輕客戶端可以快速過濾無效的狀態根,而不像使用欺詐證明篩出無效狀態根那麼緩慢。這使得 “以太坊-L1” 的橋接更加安全。

將目前的單一實例 EVM 升級為 enshrined rollup 是一項需要多年努力的巨大工程。之後相對容易的步驟是部署多個 (如 64 個) 並行的 enshrined zkEVM 實例 (消耗的是 blob 數據)。這是 L1 同質化執行分片的一種形式 (之前被稱為 “階段 2”)。

Enshrined zkEVM 的工程工作對於技術迷來說尤其有趣, 它涉及加密證明系統、電路設計和審計,以及軟件和硬件加速。EF 團隊正在招聘 zkEVM 的工程師—— 請聯繫 justin@ethereum.org

最大的好處和壞處是什麼

好處

  • 社會共識:Enshrined rollups 繼承了 L1 的社會共識,不再需要治理代幣來執行 rollup 升級。相比之下,大多數智能合約 rollup 可能會受到治理攻擊。
  • 對證明驗證有補貼:Enshrined rollups 可以補貼用於結算的證明驗證成本 (每個區塊的成本固定)。相反,智能合約 rollup 必須為結算支付 EVM gas。
  • 結算延遲:Enshrined rollups 自然而然地從每個區塊結算延遲中受益。
  • 最優活性:許多智能合約 rollup 可能會選擇利用外部共識機制來對交易進行排序,以及作為一個鏈上的逃生艙口。這種定序基礎設施會受到次優活性的影響,因為外部共識可能會失敗,而逃生艙只會在超時後激活。
  • EVM 狀態根等效性:Enshrined zkEVM 的工具和輕客戶端可開箱即用。許多智能合約 rollup 可能不會選擇具有 EVM 狀態根等效性,而是選擇兼容 Solidity 的 VM (如,zkSync) 或者一個字節碼等效的 EVM (如,Scroll)。
  • 網絡效應:規範的 EVM 實例享有作為先行者的網絡效應,而升級到 enshrined 則保留了這些網絡效應。

壞處

  • 沒有公共物品資助:Enshrined zkEVM rollups 將在資助公共物品的自由裁量權方面受到限制。不像 Optimism 那樣具有為任何公共物品提供資助的治理機制,enshrined zkEVMs 將被限制在為 L1 安全性提供資助和為 ETH 的稀缺性做出貢獻。
  • 次優的壓縮:智能合約 rollup 可能會選擇在鏈上結算,而不是每個區塊結算一次,從而實現更好的數據壓縮。智能合約 rollup 也可以有一個自定義或者經常更新的字典,以改善數據壓縮。
  • 虛擬機缺乏靈活性:一個以太坊 enshrined VM 很可能是一個 EVM。相比之下,智能合約 rollup 可以選擇採用一個更加普遍使用的 VM (如,WASM、RiscV、MIPS) 或者創建一個新的 VM (如,Cairo)。一個自定義的 zkVM 可能比 zkEVM 能實現更好的數據壓縮。
  • 更難的預確認:智能合約 rollup 可以選擇一個中心化的定序者來提供即時 (~100 毫秒) 的預確認來給用戶一個良好的交互體驗。這種快速的預確認使用去中心化的定序系統很難實現,不管是 enshrined rollups 還是智能合約 rollup。
  • 後發者:由於 L1 的緩慢和保守性,enshrined zkEVM 將會是所謂的後發者。為了對沖電路漏洞的可能性,可能需要一個冗餘的多電路設置或笨重的形式驗證。

TheTrueBlueTJ 提問:

理論上,全球支付系統是否有可能使用以太坊來作為流通貨幣?無論是通過 L1 還是 rollup?當然,要考慮到未來可擴展性的改進。

以太坊基金會 Justin Drake 回答:

理論上,全球支付系統是否有可能使用以太坊來作為流通貨幣?

完全有可能。目前以太坊可以達到 10 TPS (每秒交易筆數),這是一個粗略的數量級。而將來會有 3 次 100 倍的增長,將使我們達到 1000 萬 TPS (足夠每人每天進行 100 次交易):

  • 100 倍增長來自 rollups
  • 100 倍增長來自分片
  • 10 年內帶寬增長 100 倍 (尼爾森定律)。

我的論點是,由於網絡效應,最安全的共享安全平台的需求將趨於飽和。一個合理的走向是,如果以太坊能夠保持經濟安全方面的領先優勢,並同時擴展到 1000 萬 TPS,那麼以太坊就有可能作為互聯網的結算層。

AllwaysBuyCheap 追問:

帶寬的提高怎麼提高以太坊交易速度?更多的區塊空間?

以太坊基金會 Justin Drake 回答:

在共識中存在著各種計算瓶頸:

  • 磁盤 I/O:通過無狀態來移除 (以及 enshrined zkEVMs)
  • 存儲:通過無狀態來移除 (以及 enshrined zkEVMs)
  • 計算:通過 enshrined zkEVMs 來移除
  • 帶寬:根本的

因為帶寬是根本的共識瓶頸,帶寬的提高可以釋放更多區塊空間。

not_a_disaster 提問:

從長遠來看,什麼更好?是單個 rollup 占主導還是有幾個小的 rollup 方案?

我看到雙方的論點是:

  1. 一個占主導的 rollup 意味著用戶不需要橋接資產並且會有更佳的用戶體驗
  2. 然而,如果有一個占主導的 rollup,那麼其他 L2 就沒有意義了。但話又說回來,長期來看,EF 團隊一直都只推崇 zkRollup (理想情況是具有 zkEVM)。

以太坊基金會 Ansgar Dietrichs 回答:

這是個好問題!任何將其吞吐量擴容到一定程度的鏈 (L1 或者 L2) 都會使普通用戶無法完全驗證該鏈。L1 和 L2 之間的主要區別在於,L2 可以利用其底層的基礎層來彌補這一點:

  • 在 zk-rollups 上,基礎層保證了狀態轉換的有效性和相應數據的可用性。如果你不能自己處理 rollup 交易,唯一不能保證的是你可以訪問當前狀態 (以便你可以發送有效的 rollup 交易)。所以唯一的額外信任假設便是存在一個狀態提供者 (中心化或去中心化的)。
  • Optimistic rollup 引入了一個小的額外信任假設。你不僅需要相信有人在處理 rollup 交易並使得當前的狀態可用,而且你還要相信在出現欺詐的狀態轉換時,這些處理 rollup 的實體中至少會有一個實體提交相應的欺詐證明。通常 optimistic rollups 會給大家一些經濟激勵讓大家提交這些欺詐證明,所以這與 zk-rollups 的區別很小。

從概念上說,之所以能夠不用過多破壞去信任的情況下擴容 rollup,是因為 L1 和 L2 之間的關係。只要用戶信任基礎層的狀態,他們就能分辨出正確與不正確的 L2 行為 (例如,狀態提供者的響應總是會附帶一個針對 rollup 狀態根的證明,這個證明存儲在 L1 上)。

另一方面,對於基礎鏈,非常重要的一點是每個用戶都能自己處理鏈。如果你不運行自己的節點並向一個外部狀態提供商詢問狀態,那麼你就無法判斷所提供的狀態是否真實的。類似地,如果存在惡意的狀態轉換,那麼就沒有一個可以解決爭端的結算層—— 你必須親自選擇信任哪一方。

所有這些原因讓我們決定將以太坊 L1 變為 rollup 的結算層,其重點是要讓每個用戶都能輕易地處理交易。我個人對於即將過渡到 Verkle trees 感到十分興奮,它將允許完全無狀態的客戶端實現 (想像一下你的 Metamask 能夠運行自己的嵌入式節點)。這樣,隨著時間的推移,基礎層就會變成 L2 生態系統的 “信任根”。

希望我的回答能夠解釋為什麼 rollup 的吞吐量有潛力遠遠超過 L1,而不需要做不合理的信任權衡。所以我個人預計最後會有吞吐量非常高的 L2。然而,是否會有單個占主導的 rollup 仍待觀察。

以太坊基金會 Justin Drake 回答:

從長遠來看,什麼更好?是單個 rollup 占主導還是有幾個小的 rollup 方案?

長期來看,rollup 將能夠實現每秒處理數百萬筆交易,所以並行性是有必要的。我們可以設想一種 rollup 內部並行 (如,通過一個多核 rollup 虛擬機) 和一種 rollup 外部並行 (如,同一個虛擬機的並行實例)。

共享安全性的 zk-rollups (比如,共享相同數據可用性的 zk-rollups) 具有同步的可組合性,所以 “rollup 內部並行” 和 “rollup 外部並行” 之間的界限開始模糊,那麼最終的結果也不會差太遠。

not_a_disaster 提問:

你認為應用專用型 L2/rollup 存在哪些問題?

如果現在一個擁有大量用戶基礎 (1000 萬– 1 億名用戶) 的 Web2 公司想要使用區塊鏈,但仍然想要實現去中心化,那麼應用專用型鏈/rollup 幾乎是唯一好的可替代選項。

你認為這樣做有什麼缺點?

以太坊基金會 Justin Drake 回答:

你認為應用專用型 L2/rollup 存在哪些問題?

我鼓勵開發者基於通用型的 rollup (比如,Arbitrum、Optimism;很快就是 zk rollups) 構建應用,而不是部署一個應用專用型 rollup。這將加速開發,一起攤銷結算開銷,促進可組合性,減少工具摩擦性。話雖如此,通用型 rollup 的願景當然也會有煩惱。

Rollup 將會有被攻擊的漏洞。我們已經遭受過數千萬美元損失的交易所攻擊,以及數億美元損失的跨鏈橋接攻擊—— 預計 rollup 會有數十億美元攻擊。在 EIP-4844 或 EIP-4488 被實現之間,交易費不會像我們希望的那樣低。工具在一段時間內會表現欠佳,網絡效應可能會緩慢發揮作用。

Vitalik 回答:

如果現在一個擁有大量用戶基礎 (1000 萬– 1 億名用戶) 的 Web2 公司想要使用區塊鏈,但仍然想要實現去中心化,那麼應用專用型鏈/rollup 幾乎是唯一好的可替代選項。

我覺得這種情況下,他們應該使用 validium。他們會依賴於一個中心化服務器或者一個委員會以獲得活性,但是他們能夠受到區塊鏈提供的安全保證。

AllwaysBuyCheap 提問:

  1. 為什麼在 EIP-4844 開發的同時,EIP-4488 沒有被實施?
  2. 長遠來看,你們認為哪一種技術會贏,Snarks 還是 Starks?

Vitalik 回答:

STARKs 是一種量子證明,它們有更佳的證明時間,在你使用的領域有更多靈活性。

SNARK 證明要小得多。我預計前量子、SNARK 和在某些情況下 STARK 的 SNARK (具有 STARK 的優勢但證明尺寸更加小) 將會占主導,後量子 STARK 將會占主導。但是不同的人對此有不同的觀點。

以太坊基金會 Justin Drake 回答:

為什麼在 EIP-4844 開發的同時,EIP-4488 沒有被實施?

正如你所指出的,EIP-4844 和 EIP-4488 並非相互排斥。我傾向於在合併不久後,並且在 EIP-4844 之前實現 EIP-4488。因為 EIP-4844 需要數年時間才能結出可用的果實。實際上,即便 EIP-4844 上線主網之後,我們也可能需要等待幾個月,rollup 才真正能選擇使用 bolob 數據。

長遠來看,你們認為哪一種技術會贏,Snarks 還是 Starks?

長期來看,我們想要的是後量子 SNARK。這種先進的後量子 SNARK 是基於哈希的,碰巧是 STARK,即,一種透明的 SNARK (“透明” 意味著無需受信任初始化)。

egodestroyer2 提問:

對於 L2 開始結算交易並且將業務從主鏈中搶過來,你怎麼預測近期、中期和長期的費用市場?

以太坊基金會 Justin Drake 回答:

費用市場波動較大,並且與 ETH 價格呈正相關趨勢。因此,預測收費市場在很大程度上是猜測的。

  • 短期內 (7 月、8 月、9 月),我預計費用市場會在熊市中保持相對平靜
  • 近期內 (即合併後的幾個月),我預計以太坊和 ETH 的熱度將會升溫,費用市場將會顯著增長
  • 中期來看 (即 2-3 年),由於 rollup 被大量採用並且區塊空間的供應大過需求,gas 價格可能會暫時平靜下來
  • 長遠來看 (3-10 年),由於 rollup 和分片,我預計每筆交易費用很小,但總費用量會很高 (可能是 10 億美元/天)

ECN 的翻譯工作旨在為中國以太坊社區傳遞優質資訊和學習資源,文章版權歸原作者所有,轉載須註明原文出處以及 ethereum.cn,若需長期轉載,請聯繫 eth@ecn.co 進行授權。

免責聲明:作為區塊鏈信息平台,本站所發布文章僅代表作者及嘉賓個人觀點,與 Web3Caff 立場無關。本文內容僅用於信息分享,均不構成任何投資建議及要約,並請您遵守所在國家或地區的相關法律法規。