目前來看，以太坊擴展解決方案要么是中心化的，要么是有其它缺陷，都需要進一步改善。

原文：Layer 2 scaling solutions are currently either centralized or flawed. But not for long.（Twitter）

作者：ThorHartvigsen

編譯： aididiaojp.eth，Foresight News

封面： Photo by Shubham's Web3 on Unsplash

本文旨在以易於理解的方式來介紹複雜的以太坊擴容主題，其中包括：

  • 重要術語
  • Arbitrum
  • Optimism
  • Polygon
  • zkSync

重要術語

讓我們首先定義模塊化。區塊鏈可以分為 4 個部分（執行層、結算層、共識層和數據可用性層），當前的區塊鏈（以太坊、Solana 等）是單個整體的，一個網絡處理所有工作。而模塊化區塊鍊是將這些層中的一個或多個外包給外部區塊鏈。

以太坊 Rollups 是一個單獨的區塊鏈，它擴展並繼承了以太坊的安全性。Arbitrum 和 Optimism 等 Rollups 是執行層，以太坊主網作為其數據可用性層、共識層和結算層。

Rollups 有兩種類型：

  • Optimistic Rollups：使用欺詐證明，例如 Arbitrum 和 Optimism
  • zk Rollups：使用有效性證明，例如 zkSync、Starknet 和 zk-EVM

欺詐證明：信息在「證明者」和「驗證者」之間交換。假設所有交易都是有效的，並被添加到交易批次中，這些交易隨後交由「觀察者」進行審查，以確保沒有惡意行為發生。

有效性證明：有效性證明是在 Rollups 而不是以太坊上計算的（與欺詐證明相反）。「證明者」和「驗證者」之間的信息交換依賴於密碼學和數學。信息是共享的，但不會被洩露。

Rollups 的一個關鍵方面是定序器：定序器是指定的節點，負責將用戶的交易提交到 L2。它進一步將 Rollup 交易包發佈到以太坊主網以更新狀態。

Arbitrum

截至目前，Arbitrum 使用的是：

  • 一個單一的中心化定序器，它接收用戶的交易並將交易批次發送回主網。
  • 一組「白名單」Arbitrum 驗證者讀取定序器的交易包，並以欺詐證明的形式向以太坊主網提交「Arbitrum 狀態根」。

任何驗證者都可以挑戰在主網上結算的「狀態根」。只要有一個誠實驗證者，正確的 Layer 2 狀態就會發佈在主網上。

之前有人擔心驗證器被列入白名單。然而自以太坊合併以來，如果沒有任何驗證者在 7 天內提交「狀態根」，則白名單功能將被繞過，從而顯著提高了安全性。

路線圖：

  • Arbitrum 於 2022 年部署了 Nitro，顯著降低了通信和執行成本
  • 未來，排序將由一個定序器委員會而不是一個中心化定序器完成
  • Arbitrum 可能會推出一種代幣以提高網絡安全性

Optimism

Optimism 運行一個具有特殊權利的單一中心化定序器，通過它來排序交易和提交交易批次。與此同時，Optimism 團隊正在開發他們的交互式欺詐證明系統，以確保 rollup 狀態的正確性。

因此，當前的欺詐證明機制已被暫時禁用，用戶只能依靠定序器將有效 rollup 狀態發佈到以太坊主網。

然而，所有這一切都將隨著「OP stack」而改變。讓我們探索這個巨大的路線圖。

Optimism 不僅僅是以太坊上的 Layer 2 Rollup，OP stack 還是：「一個模塊化的開源藍圖，適用於各種高度可擴展和可互操作的區塊鏈。」

本質上，OP stack 是構建區塊鍊和 Rollup 的框架。開發人員可以合併 OP stack 中的一個或多個模塊來構建可互操作的鏈，這些將被稱為「OP 鏈」，可以是 L2、L3 或完全不同的東西。

OP stack 將引入一組去中心化定序器，OP 鏈可以集成這些定序器，這樣他們就不必擔心自己的區塊生產，這就能夠允許引入高水平互操作性的「原子跨鏈可組合性」。

這個雄心勃勃的路線圖的第一步是「Optimism Bedrock」，它將實現：

  • 以太坊等效
  • 較低的費用
  • 模塊化

Optimism 在技術上可以成為 zk-rollup，通過能夠更換 OP stack 組件來為未來做好準備。

Polygon

Polygon 誕生於 Layer 2 概念，但此後不斷發展，更類似於 EVM Layer 1 區塊鏈。但是 POS Chain 只是 Polygon 的未來眾多項目之一。

Polygon 正在使用有效性證明構建四個具有零知識結構的不同區塊鏈。一個是可能要即將到來的 Polygon Hermez，屬於 zk-EVM。zk-EVM 可根據以太坊兼容性和性能分為四類。Polygon 的 zk-EVM 是類型 2。類型 2 比類型 4 與以太坊更兼容，但在性能方面不如類型 4

Polygon 的其他 zk 產品：

  • Miden（基於 STARK 的 rollup）
  • Zero（定制證明技術）
  • Nightfall（注重隱私的 rollup）

Polygon 還在構建一個名為 Avail 的模塊化區塊鏈，它在充當數據可用性層的意義上類似於 Celestia。

zkSync

Matter Labs 正在構建 zkSync 2.0 ，一個類型 4 的 zkEVM，根據最近在 Twitter 上的一些信息，它距離主網啟動已經不遠了。zkSync 2.0 具有領先的性能和可擴展性，但與以太坊的兼容性較差。

從理論上講，較低的兼容性使得從開發人員的角度來看更難以實施，並且對以太坊 dApps 在部署上也具有挑戰性。然而，zkSync 構建了多種解決方案，包括他們自己的虛擬機和編程語言。

zkSync 2.0 將分為兩個可互操作的鏈 zkRollup 和 zkPorter。zkPorter 是一個「volition」，又名 Layer 3，具有「鏈下數據可用性」，數據在 L2 zk-rollup 上處理。這種設計據稱可以讓 zkPorter 的 TPS 達到 20000。

由於有額外層存在，Layer 3 的安全性略低於 Layer 2，但可擴展性高一個數量級。例如 Uniswap 在 Layer 2 上部署他們的智能合約，而 dApp 的用戶使用 zkPorter（Layer 3），由此極大程度地降低了費用成本。

拼圖的最後一塊是所謂的超級區塊鏈，它們建立在 Layer 2 zkEVM 之上並由其提供支持的 Layer 3 網絡。這些超級鏈允許更多的擴展性和可定制性（如應用鏈），但安全性略低於以太坊主網。

還有一些其他的以太坊擴展方案本文並未提及，包括 Celestia、Fuel、Scroll 和 Starknet 等。

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