科普：在 Layer-2 和 Layer-1 上异曲同工的技术

编者按：本文来自以太坊爱好者，作者：Vitalik，翻译&校对:haiki&阿剑，Odaily星球日报经授权转载。在许多情况下，为了提升可扩展性而提议的Layer-1改进方案和Layer-2改进方案，其实都在做相同的事。这篇帖子将通过一些例子和直觉知识来考虑这些案例。无状态客户端

请参阅TheStatelessClientConcept了解无状态客户端的背景知识。概括一下，无状态客户端的工作方式是：让全节点仅存储状态的根哈希值，使用与区块一起发送的默克尔分支，来证明状态读写已经正确地执行了。但是无状态客户端可以有两种实现方式，一种是对区块链协议的修改），或者是对特定合约做点改变，用代码来保证合约只有一个哈希值作为其状态，任何对状态的改变都需要有默克尔证据。值得注意的是，在这两种情况下，用来改进可扩展性的行为都是一样的，只是实现不同，一个是对区块链全节点行为的改变，一个是作为可选的应用层改变。错误性证明

人民数字FINTECH推出区块链科普动画:人民日报数字传播发布微博称，人民数字FINTECH出品《趣味科普|区块链动画》。[2020/3/31]

Optimisticrollup的工作方式是：让系统存储一系列的历史状态根；添加了一个新的状态的一段时间后才将新状态最终敲定。当一个新的、包含一些交易的“包”被提交至rollup合约，交易不会在链上被验证；相反，只是把状态根添加到列表中。然而，如果外部观察者发现有的包是无效的，他们可以提交一个挑战。当且仅当如此，包才会在链上实际执行；如果包被证明是无效的，那么这个包及其后面的状态都会回滚。上述模式即是所谓的“错误性证明”。错误性证明的工作方式是：默认情况下，客户端不验证状态，而是去接受区块；只有当客户端收到网络中的消息，其中包含默克尔证明，表明特定的某个区块是无效的时候，才会拒绝区块。显然，相同的机制可以在Layer-2方案中使用，也可以在Layer1中作为对客户端效率的改进。然而要注意一点：想让Layer-1的错误性证明和rollup拥有一样的特性，对数据的共识和对状态的共识需要是分离的过程。否则，创造区块的节点在发布其区块之前，需要自己验证最近的所有区块，这可能会限制可扩展性的增益。签名聚合

声音 | 上海股交所总经理：区块链想要大规模发展要做好社会科普工作:金色财经报道，上海股交所总经理张云峰表示，区块链当前还处于一个“概念”的阶段，距离成熟应用，影响到百姓的日常生活还有很长的路要走。对于“区块链”和其会带来的社会和经济效果，沈阳应当持审慎的态度。区块链想要大规模发展，一方面要做好这项复杂技术的社会科普工作，加快社会大众对区块链的了解。另一方面，要充分发挥市场的作用，让企业用实实在在的技术创新，赋能实体经济的发展。[2019/11/17]

像BLSsignatureaggregation这样的技术可以让很多签名被压缩成一个，极大地节省了数据和一些计算开销。这些技术可以用在链上，将一个区块内的所有交易组合成一笔交易。这些技术也可以用在应用层，通过交易打包机制，让许多交易打包成一个包来提交，一个签名检查器根据所有交易的哈希值和交易中声称的发送方的公钥来验证签名，然后再独立执行交易。SNARK/STARK

声音 | CNBC主持人：加密货币最大的缺点之一就是难以向外行快速科普:CNBC主持人Ran NeuNer近期发推称，加密货币最大的缺点之一就是很难向外行快速解释。当人们要求我向他们解释比特币时，我知道他们至少需要一个小时才能真正理解。[2019/9/10]

SNARK和STARK可以解除客户端重新执行长时间计算的需要，因为其验证只需一个简单的证明。这个同样可以在layer1上或者在layer2上完成。在layer1实现vs在layer2实现

在Layer1上实现有以下优势：它对链“保留可识别性”，因为默认的基础设施能够理解可扩展性解决方案，并且解释发生了什么它降低了Layer-2解决方案的碎片化风险它允许网络围绕解决方案去组织基础设施，例如，为响应新的区块，自动地更新证明；交易可抵抗DoS攻击；等等在需要有所牺牲的情况下，它为节点提供了更多的选择自由，节点可以考虑自己的需要。例如，一些客户端可能存储所有的状态，并最小化带宽，然而其他的客户端可能无状态地验证区块，并接受这样做带来的带宽损失。作为一种选择，一些客户端可能会使用基于错误性证明的验证方式去节省花销，而另一些客户端可能会验证所有状态去最大化他们的安全等级。在layer2上实现有以下优势：它给未来可能出现的创新保留了空间，不需要硬分叉区块链可以最小化共识层的复杂性，尤其是在不同场景需要多种方案时，这是很大的优势用户可以因此从拥有很强假设的应用中受益，而不必在共识安全性构造中引入这些假设需要权衡的时候，它为应用提供了更多的选择自由，应用可以按自己的需要挑选方案。一些应用可以在链上运行，而另一些可以在rollup中运行其他的关键点

科普时报：区块链与云计算长期发展目标不谋而合:据《科普时报》今日报道，区块链与云计算两项技术的结合，从宏观上来说，一方面，利用云计算已有的基础服务设施或根据实际需求做相应改变，实现开发应用流程加速，满足未来区块链生态系统中初创企业、学术机构、开源机构、联盟和金融等机构对区块链应用的需求。另一方面，对于云计算来说，“可信、可靠、可控制”被认为是云计算发展必须要翻越的“三座山”，而区块链技术以去中心化、匿名性，以及数据不可篡改为主要特征，与云计算长期发展目标不谋而合。[2018/5/4]

从依赖于相同底层行为的Layer1和Layer2上获得的可扩展性增益一般是不能结合的。例如，使用错误性证明得到的可扩展性增益与使用rollups得到的可扩展性增益不会彼此叠加，因为他们根本上是实现了相同的机制，因此如果使用rollups在基础层得到了10000tx/sec，使用错误性证明达到1000tx/sec是安全的，只使用错误性证明在相同的基础层上得到10000tx/sec也是安全的。在Layer1和Layer2上做相同的事会导致不必要的基础设施膨胀，因此经常在两者中选择一个是比较合理的。例如，如果不管不顾地使用Layer2的无状态合约，那么这也会使Layer-1的状态极其昂贵，而不能去有效地实施layer-2的方案，因此，要保持较小的状态，免得layer1也需要构建无状态客户端。同样的需要注意的是，数据可用性是唯一一件可以在Layer1上可以解决、但在Layer-2上则只能依靠大幅放松的安全假设来提供的事。这是因为在数据可用性证明或者其它可用别的块和纠删码来重构一个块的替代性系统中，区块重构在很大程度上依赖于客户端一侧的随机性，而对于不同的客户端这个随机性又是不一样的，且在链上不能重复。结论

在Layer2进行持续创新的愿望是一个很重要的论点，这驱使我自己倾向于对eth2提供一个重量级的Layer-2设计，即最小化Layer1提供的特性。然而，因为一些需要，我们想在Layer1提供一个显式的工具。根据前述理由，最重要的一件事应该就是在通用可扩展区块链的Layer1中的数据可用性，这也是为什么要完全实现eth2，而不是对已存的eth1链构建一个重量级Layer-2的路线图的主要原因。

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