以太坊研究者：为什么单片式 L1 区块链是“死胡同”？

我从来没有写过一篇关于“OptimisticRollupsvs.ZK-Rollups”的文章。它们都很棒。我的文章都是关于反对效率极低、无法扩展、不安全、缺乏弹性的单片式L1区块链，我们已经看到了资本对这些L1网络的荒谬配置。我唯一的目的是看到区块链以技术、经济和社会可持续的方式扩展到全球无所不在。单片式L1区块链网络不仅是不可持续的，实际上它们永远也无法提供所需的吞吐量——而且与目标相差好几个数量级。但这不再是一个问题了——我们需要模块化的执行层&数据可用性抽样来扩展区块链。这一点从来没有这么清楚过。我们越早认识到这一点并转向这种方式，区块链行业就会越好。是的，这只是我的观点。和往常一样，请将这篇文章视为业余爱好者的意识流漫谈，而不是一篇专业的研究文章。

单片式L1区块链(依然)极为低效

我从2020年开始撰写关于Rollups的评论，并在去年的这个时候发表博文，当时主流的说法是“Cardano/其他L1智能合约平台即将到来，用户将会在一夜之间从以太坊大规模地迁往其他L1网络。”之后的说法是“L2网络是暂时的权宜之计，实现扩展的唯一方式是L1网络。”然而，即使在2021年底进行最温和的测试，这些替代性L1网络的叙述也以惊人的速度瓦解：

币安智能链(BSC)由于状态膨胀而使其系统要求更高。其结果是，节点开始不同步，导致许多问题。这里的问题在于他们一开始指定的系统要求非常低——但他们没有告知人们，系统要求会随着状态膨胀呈指数增长。现在，他们在没有充分的审计或测试的情况下进行不计后果的网络变更。当然，切换到Erigon并拥有多条链将提供增量效益，但总是会存在严重的限制。

Solana没有犯这样的错误，他们从一开始就对很高的系统要求非常开放。现在，我绝对不会对Solana的各种失败和问题进行批评，因为这很大程度上是因为它是一个早期的beta产品。由于缺失一些特征而导致的bug和问题总是会出现在beta项目中，无论是Rollups、dapps还是单片式L1网络都是如此，我只希望开发人员能够修复这些问题。但问题是，随着时间的推移，当Solana成熟了，久经测试消除了bugs，并实现了一个费用市场，它将需要提供一个递增的吞吐量，并在技术和经济可持续性上付出巨大的代价。Solana本质上是不可扩展的。OptimisticRollups是要比Solana要好得多的解决方案，并且会很快成熟。

PolygonPoS可以说是继以太坊之后被采用最多的链。现在，PolygonPoS确实是一个“提交链”(commitchain)，而不是一个替代性L1链，但它仍然是一个单片链，并受到与L1网络相同的低效率约束。PolygonPoS达到了它的极限，受到了垃圾交易的影响，提高了它们的最低Gas价格。但即使在那之后，还是有很多项目向它发送垃圾信息，导致Gas价格上涨了超过0.1美元。需要明确的是，这是一个比Solana或Cardano要好得多的结果，在Solana或Cardano中，在拥堵期间99%的交易都会失败，只有微型MEV机器人会成功。值得赞扬的是，与其他单片式区块链项目不同的是，Polygon团队非常公开地承认了这些局限性，并将所有精力投入到ZK-Rollup中——这实际上将实现高可扩展性。行动胜于言语，Polygon团队在零知识技术方面投入10亿美元的行动值得称赞。

Lido：正在就以太坊上海升级完成后允许ETH提款的提议征求社区意见:1 月 26 日消息，在以太坊社区为三月份即将启动上海硬分叉做准备的同时，流动性质押项目 Lido 开发团队也透露了创建协议内提款功能的计划，该团队正在就上海升级完成后允许提款的提议征求社区反馈。Lido 是目前质押 ETH 的最大持有者之一，控制者大约 29% 的 ETH 质押量，另据 defillama 数据显示，Lido 当前总锁仓量约为 80 亿美元，占到 DeFi 总锁仓量的 17%。

Lido 开发人员表示，由于以太坊取款具有异步特性，因此提款过程必须是异步的，Lido 已在以太坊协议工程团队中提出通过协议内提款请求队列解决这些问题。[2023/1/27 11:31:28]

说到Cardano，他们也是一个处于非常早期的beta产品，和Solana一样，也必须实现费用市场。Cardano的系统要求仍然很低。最近，我看到Cardano社区对Rollup越来越感兴趣，很高兴看到这种情况！然而，在Cardano本身没有实现数据可用性采样之前，所有这些都是徒劳的。

我们看到还有许多其他项目没有达到其大肆宣传的效果。每当区块空间饱和时，AvalancheC-Chain的费用就会飙升——我的意思是，这是单片区块式链的一个基本特征。子网会导致安全性或去中心化的碎片化，并且将受到同样严重的限制(即费用的飙升)。至于Avalanche的“onlinePurning”(在线修剪，这里的“修剪”是指节点压缩过去的历史交易)：让我们拭目以待，但这似乎实现了Geth的“离线修剪”(offlinepurning)，并使其以更高的频率进行修剪。这可能是Geth的一个很好的补充，但它绝对不能解决状态膨胀的基本限制。我们已经看到了Harmony的失败等等。但我也想强调的是这些正在为下一代构建可扩展性解决方案的项目：以太坊、Tezos、Celestia和PolygonAvail的数据可用性抽样；Mina和Aleo的有效性证明；以及还有许多的Rollups方案，现在似乎每周都会出现新的Rollup！很明显，我们已经进入了「模块化架构」的时代——很少有人会认真地构建新的单单片式L1区块链。在紧要关头，Polkadot和NEAR等“原型模块化”项目是中期解决方案，虽然不能解决上述许多问题，但仍保持了可持续性和安全性。如果你不关心可持续性和安全性，那么Dfinity/ICP正在构建有趣的东西。

我还想明确一点，单片式L1区块链是有一条前进的道路的：升级到下一代技术。例如，Avalanche可以在底层实现一个“数据可用性抽样子网”，该子网由整个验证者集进行验证，并引入模块化的执行层。除非这是他们路线图上的优先事项，否则我将继续推动这种说法，直到这种转变在整个行业普遍存在。

调查：以太坊价格可能在年底达到 6500 美元:金色财经报道，Finder对行业专家进行的一项新调查发现，以太坊（ETH）今年可能高达 7,609 美元，预计年底将达到 6,500 美元，是当前市场价格的两倍多。

布莱顿大学高级讲师 Paul Levy 在与Cryptonews.com共享的电子邮件中评论说：“如果以太坊能够始终应对技术和创新挑战，它将继续潜在的不稳定增长，并有可能在中长期内蓬勃发展。 以太坊作为一个网络是“一个早期的创新成功案例”，并表示其潜力“需要与进一步的创新能力相匹配”。

尽管预测今年 ETH 价格将翻一番以上，但 Finder 将最新的 ETH 价格调查描述为比去年的调查对数字资产的长期未来“更加悲观”。[2022/2/10 9:41:32]

现在，并不是每一条链都必须是一个Rollup或者有着某种形式的模块化设计。在安全性不重要的情况下，以及希望实现某种在?Rollups中很难或不可能实现的新特性时，主权L1链仍然有其一席之地。当然，这在很大程度上是一个利基市场，但它是真实存在的。Cosmos生态系统在这方面做得很好，PolygonEdge也在构建引人注目的解决方案，尽管我希望看到这些链被证明是有效的，并且IBC(链间通信)也在进化以验证有效性证明。跨L1区块链的「桥」也是如此。但即便是在有效性方面被证明是完美的L1跨链桥，比如=nil;Foundation正在构建的「Mina?Ethereum桥」，仍然需要假设这条更脆弱的链(即Mina链)不会被攻击；相比之下，Rollups「桥」能够提供完整的安全保证，即使那条更脆弱的Rollup链被攻击，你仍然可以继承那条更强大的链的安全性。

最后，讨论时机很重要。当前，OptimisticRollups还没有准备好，所以使用这些非beta阶段的单片式L1区块链仍然是有意义的。应该注意的是，不管是OptimisticRollups还是单片式L1链，都存在不同程度的成熟度/不稳定性，因此你必须根据具体情况进行评估。但我不会在这篇文章中对此进行论述，我唯一的兴趣是从长期来看，区块链可以如何大规模、可持续地进行扩展。但OptimisticRollups正在迅速成熟，在成为可持续性解决方案这方面有着明确的途径。只需要工程工作就可以实现——很有可能至少会有一个OptimisticRollup将实现完全的去中心化、实现数据压缩、拥有高流动性的「桥」，并在一年的时间内扩大规模。一旦OptimisticRollups准备迎接其黄金时刻，那么所有单片式L1区块链网络的游戏就都结束了。

以太坊2.0客户端Lighthouse发布v1.4.0版本，减少信标链节点Eth1节点等的影响:官方消息，以太坊2.0客户端Lighthouse发布v1.4.0版本，这是一个低优先级的更新，主要包含一些优化，这些优化可以减少信标链节点对RAM、CPU、磁盘I/O和Eth1节点的影响。此版本中的显着功能包括：减少内存占用，在主网上，这将内存使用量从~6 GB减少到~1.5 GB；避免磁盘和内存密集型操作的改进；Eth1查询减少了80%；Beta Windows支持，目前不推荐用于生产。[2021/6/10 23:28:47]

在过去，我采取了非常长远的观点，因此，我可能从一个更积极的角度讨论了ZK-Rollups。我一直认为ZK-Rollups将是游戏终局，并认为所有的OptimisticRollups将会要么转变成ZK-Rollups，要么使用有效性证明(validityproofs)来取代其欺诈证明系统。但这可能是3年以后的事了。

上文第一部分的结论是：单片式L1区块链是一条死胡同，在这一点上的证据是压倒性的，所以我想把这一点彻底强调一下。以下是本文第二部分，将主要以以太坊为中心，因为以太坊是所有Rollups创新的所在地，而且以太坊有着最具雄心的可扩展性路线图。

OptimisticRollups对比ZK-Rollups

现在，让我们来讨论一下OptimisticRollups和ZK-Rollups。顺便说一下，最近我了解了Obscuro(一个TEERollup)和Urbit的NaiveRollup。Rollups的设计空间是一个空白画布，因此可以有多种类型的Rollups！但是在这里，我特别讨论的是基于欺诈证明(OptimisticRollups)和有效性证明(ZK-Rollups)的安全Rollups。

交易费

让我们从特定于应用程序的Rollups开始：很明显，ZK-Rollups在这方面领先。Loopring、zkSync等方案在支付领域被欢迎，其ERC-20代币转账的费用在0.10美元左右。撰写本文时，基于ZK-Rollup技术的去中心化交易所ZigZag上的固定费用是0.28美元，包括Gas费和交易费。同时，去中心化衍生品交易平台dYdX平台没有面向用户的Gas费用，但我们可以计算该平台的交易费用：在交易量较高时，每笔交易他们都要向以太坊支付0.08美元的Gas费；在交易量较少的日子，则是在0.10美元左右。

OKEx Jay Hao：比特币和以太坊都有自己的功能:OKEx CEO Jay Hao在推特表示，我认为比特币和以太坊都有自己的功能。我们现在仍然在寻找他们真正的用例，比如安全港、价值存储、Defi或者稳定币。让我高兴的是，越来越多的人投身于其中。[2020/5/26]

现在，OptimisticRollup很有可能能够提供这一范围的费用——实际上，Worldcoin项目计划使用的Hubble(基于OptimisticRollup的L2网络)的ERC-20转账费用目前低于0.10美元的范围。我们继续转向智能合约Rollups——为什么当前Optimism和Arbitrum网络上的费用如此之高？撰文时，根据Lefees.info的数据，Optimism上的代币兑换费为0.85美元，而Arbitrum的为1.35美元，这实在是太高了！

答案很简单：这些OptimisticRollups本身还没有优化，而且大多数早期在OptimisticRollups上部署的dApps项目都是以太坊上原有项目的分叉版本，并不是针对OptimisticRollups而设计的。最近，通过专门针对OptimisticRollups而进行优化的AaveV3成功地降低了约10倍的费用！

但是还会有更多的优化。签名聚合/压缩将使得每笔交易直接节省约1,000Gas。调用数据(calldata)的基本压缩可以直接节省2.5倍，且更多更先进的方案将会出现。随着OptimisticRollups以及部署在其上的dApps的优化，OptimisticRollups的交易费用将很容易达到0.01-0.10美元的范围。

等等，这是以太坊发展路线图中的TheSurge阶段(即通过分片(sharding)大幅提高Rollups的可扩展性)到来之前的情况！如果2022年末的以太坊上海硬分叉升级(这将是以太坊合并后的首次升级)进展顺利，那么第一步将很可能是引入“携带blob的交易”(blob-carryingtransactions，这是Vitalik提议的一种新的交易格式)，这将使得calldata(调用数据)的成本降至大约为零，且并且OptimisticRollups实际上将变得更加便宜！

今天，ZK-Rollups有着较高的固定成本。当前，ZK-Rollups要更便宜，因为其调用数据成本超过了该固定成本；但是，随着调用数据成本变得可以忽略不计，交易费将完全由ZK-Rollups的固定成本主导。而ZK-Rollups的运行成本要高得多。

动态 | 今日凌晨以太坊出现88836.16ETH大额转账:据Tokenview数据显示，昨日（3月3日）以太坊单笔超过1000 ETH的大额转账共计144笔，较前日下降4%，较近7日平均大额转账笔数下降90.8%。 其中最大一笔是0x60开头地址于今日（3月4日）03:38向0x07开头的合约地址转出的88836.16ETH，约合1154.87万美元。[2019/3/4]

很明显，现在有很多不同的证明系统，成本也不同，但通常的估计是0.01-0.02美元。这将是ZK-Rollups的一个最低成本。然而，如果它们愿意，OptimisticRollups可以自由地下降至更低：由于一个成熟的OptimisticRollups成本99%是调用数据成本，它们可以以微不足道的成本访问~5200TPS的blobspace。

顺便说一下，OptimisticRollups也将比Validiums方案(在链下保存其数据可用性)更便宜，因为这个最低成本也适用于Validiums！我相信zkPorter(这是一个Validium方案)的交易成本在0.01-0.03美元之间，而OptimisticRollups的成本可以远低于这个水平。就我个人而言，出于交易质量的原因，我不建议使用这种方案，但在这种情况下，OptimisticRollups最终将获得更高的“利润”，可以重新分配给利益相关者，或将其用于公共产品融资、开发等等。

当然，最终，~5200TPS会饱和，如果有超过这个的巨大需求，调用数据成本将再次开始上升。但是，到那时，Danksharding将会推出，首先将这个空间扩展到125,000TPS，然后在数年内扩展到数百万TPS。(顺便说一下，在讨论Rollups时，“TPS”数字是没有意义的，但它用于说明目的是有用的。)长期来看，调用数据成本绝对不会成为瓶颈——瓶颈将是Rollups本身。重申一下，瓶颈将是Rollups本身，而不是以太坊。

长期来看，随着ZK-Rollups的成熟，我们将有ASIC证明者，ZK-Rollups的成本也将变得微不足道。届时，ZK-Rollups的优势——最明显的是即刻取款(无需等待)——将胜出。对于一些具有高度压缩状态增量的用例(如dYdX)，它们很快就会比OptimisticRollups便宜得多。

最终性(Finality)

说到这，一个常见的误解是，OptimisticRollups有7天的敲定期。但实际上，OptimisticRollups将比ZK-Rollups更快地实现与L1相同的最终性(finality)。我们已经看到OptimisticRollups每5到10分钟提交一个交易批次，所以这就是延迟。这7天是为了确保维持这一最终性，并假设至少有一个实体会维持该最终性。随着OptimisticRollups的扩展，这些交易批次将更加频繁地被提交，且当达到大约20TPS时，OptimisticRollups可以在每个区块进行提交，此时OptimisticRollups的最终性将等于L1的最终性。由于ZK-Rollups的固定成本要高得多，在每个区块进行提交将需要更多的活动(>100PTS)才能实现。然而，通过Vitallik提出的这个blob交易EIP(以太坊改进提案)，ZK-Rollups可以重新设计，将一些证明提交给blob，所以这可能不是一个问题。

那么，OptimisticRollups的这7天是什么呢？因为挑战期是7天，所以有一种交易确实有7天的敲定期，即从OptimisticRollups取款至L1链。对于某些情况，比如跨链NFTs，这可能是一种挑战。然而，我们已经看到了许多在OptimisticRollups上线的「桥」，且随着OptimisticRollups的成熟，活动&流动性将提高，届时这7天的挑战期将不再是一个问题。更大的问题是ZK-Rollups支持了许多新用例和跨Rollup活动，而这些用例和活动是无法在OptimisticRollups上实现的。

比如，借助于Danksharding，ZK-Rollups可以同步调用L1,我甚至推测，如果我们通过crLists实现L1预确认，不同的ZK-Rollups之间的某种程度的可组合性将是可能的！OptimisticRollups被排除在这些新颖和创新的场景之外。附录：虽然OptimisticRollups可以进行隐私交易，而ZK-Rollups将能够以低得多的成本进行此类交易。

吞吐量

特定于应用程序的Rollups相当精简，并且可以大规模扩展。如果我没记错，早在2020年年中，StarkEx就演示了9000-18000TPS。然而，对于智能合约Rollups来说，情况更加具有挑战性。我们已经看到StarkNet只能够比dYdX或ImmutableX的吞吐量更低，并将吞吐量优化作为一个最高优先级。因为Optimism和Arbitrum都是基于EVM客户端，所以它们a)拥有经过实战测试的代码库，b)相对优化的客户端。几天前，我询问在需要并行性之前EVM可以扩展到什么程度，AlexeySharp认为Erigon可以扩展到500MGas/秒。因此，对于优化的基于EVM的OptimisticRollups有很大的空间，并且可以通过多线程客户端或多个实例/递归Rollups提供更多的空间。?

这是我们争论的焦点：因为OptimisticRollups有一个诚实的少数假设，你不能将系统需求推得太紧。要清楚的是，因为这是一个诚实的少数假设而不是单片式L1s的那种诚实的大多数假设，因此OptimisticRollups可以比任何单片式L1区块链更安全。但是你仍然需要有一个限制，这个限制在默认情况下需要低于ZK-Rollups，因为ZK-Rollups可以很容易地通过有效性证明进行验证。?

但是OptimisticRollups有一个解决方案——无状态客户端。我在Optimism的路线图上看到了这一点，但我不记得在哪里了。使用无状态客户端，验证OptimisticRollups非常容易，使用正确的工具验证交易将非常简单。此外，因为可以很容易地直接从L1重构Rollup的状态，所以通过借助状态过期，Rollups比L1更具有侵略性。一旦实现了无状态性和高频率状态过期，Rollups将已经克服了状态膨胀的严重问题！此外，你还拥有像FuelV2这样的新解决方案，它通过类似UTXO(未花费交易输出)的系统进行并行化。?

话虽如此，通过递归有效性证明，ZK-Rollups仍然是实现网络最大吞吐量的更优雅的解决方案。很有可能的是，在StarkNet自身日趋成熟的同时，我们看到特定于应用程序的ZK-Rollups在其之上构建了巨大的吞吐量，且作为一个整体，StarkNet的规模远远超过任何OptimisticRollups。然而，其中的权衡是原子可组合性——除非ZK-Rollups团队的向导很快发现这一点！?

总结

最终，这一切都与时间线有关。

对于特定于应用程序的链而言，ZK-Rollups已经是大多数情况下的最佳解决方案。这对于任何使用过dYdX、zkSync、Loopring或ImmutableX的人来说都是非常明显的。会有一些权衡，但所有这些都将在今年年底前完成(比如dYdXV4)。

智能合约：单片式L1链还有一年的时间保持相关性。对于这些单片式L1链来说，不祥预兆已成定局，除了紧急转向使用欺诈证明，有效性证据和DA(数据可用性)证明，别无他途。

OptimisticRollups将比ZK-Rollups扩展得更快。OptimisticRollups的很多代码库已经成熟，一旦定序和可升级性实现了去中心化，OptimisticRollups将准备好被大规模采用。到2022年底，OptimisticRollups可能会迎来低于一美分的Gas费用，完全实现去中心化，并且本质上有着与以太坊L1一样的安全性和最终性，并拥有足够的流动性用于快速取款。且随着2023年无状态性(statelessness)和状态到期(stateexpiry)的实施，OptimisticRollups将继续改善。

ZK-Rollups将继续演化、成熟和久经测试，优化证明时间，转移到GPU证明者并最终转向ASIC证明者。它们新颖的虚拟机和定序器节点也将随着时间的推移而成熟和扩展。到2023年底，我预计ZK-Rollups将赶上并取代OptimisticRollups。但OptimisticRollups将继续发挥作用直至2024/25年，到那时，我预计大多数OptimisticRollupsor将成为ZK-Rollups，或至少使用有效性证明取代它们的欺诈证明系统。

我曾说过多次，我的时间范围是5-10年。但是Rollups和DAS(数据可用性抽样)的发展是如此之快，我现在认为它的结局就在眼前，并且将在5年内发生。

撰文：Polynya

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