以太坊Layer擴容方案探究

以太坊作爲當前最活躍的區塊鏈平台之一，承載着衆多去中心化應用，從DeFi到NFT，生態系統蓬勃發展。然而，隨之而來的是網路擁堵、交易費用飆升、確認時間延長等問題，嚴重影響了用戶參與的積極性。

爲應對這些挑戰，同時保持主鏈的去中心化特性，社區提出了Layer（L2）擴容方案。L2的核心思想是將計算和交易從主網（L1）轉移到第二層網路，只將最終結果提交到主網。這種方式不僅提高了交易效率、降低了費用，還能繼承主網的安全性。

目前，較爲知名的L2方案包括Rollups和側鏈。Rollups又可細分爲Optimistic Rollups（OP-Rollups）和Zero-Knowledge Rollups（ZK-Rollups）。

Optimistic Rollups

OP-Rollups將交易計算和狀態更新放在L2網路進行，隨後將壓縮的交易數據批量提交到主網。這種方法默認所有交易均有效，類似現實世界的法律原則：無罪推定。這大大提高了交易確認速度和效率。

提交後，驗證者有七天時間提出質疑。如發現問題，可提交欺詐證明，由L1智能合約驗證。一旦證實存在問題交易，該批次及之後的所有交易都將回滾，作惡節點將受到懲罰，而舉報者將獲得獎勵。

實際上，"欺詐證明"機制的威懾作用遠大於其實際懲罰效果。目前幾乎沒有節點提交過欺詐證明，更別說證實節點作惡。這得益於項目本身的充分測試、嚴厲的懲罰機制，以及作惡帶來的經濟和信用損失遠超潛在收益。

相比節點作惡，用戶更常遇到的是網路波動或軟件bug導致的服務中斷。OP-Rollups的主要缺點在於七天的挑戰期可能影響資金流轉，以及潛在的中心化風險。

Zero-Knowledge Rollups

與OP-Rollups不同，ZK-Rollups在提交數據時需附帶有效性證明。它同樣在鏈下處理交易，但在正式提交前，需要先計算出有效性證明。

ZK技術早於區塊鏈出現，但其應用場景一直受限。區塊鏈的優勢在於能將復雜性限定在智能合約內，只需驗證鏈上數據和計算，無需依賴中心化組織或個人。

ZK-Rollups的復雜性體現在需要根據交易數據和執行邏輯，編譯出復雜的邏輯電路圖，然後通過密碼學計算生成可快速驗證的結果。這個過程通常需要專用的編譯器和驗證器。

Layer的成本考量

盡管L2旨在降低用戶在L1上的交互成本，但它們自身也存在成本。

OP-Rollups的成本主要來自兩方面：向L1提交壓縮數據的交易費用，以及L2節點的運營成本。好在以太坊的EIP-4844方案已大幅降低了L2與主網交互的費用。此外，維護節點需要鎖定大量資金，可能導致投資者錯失其他機會。

ZK-Rollups的主要成本來自計算資源消耗。生成零知識證明需要大量計算資源和專門硬件。同時，它也需承擔向鏈上提交數據的交易費用。專業硬件要求可能導致網路更加中心化。

總結

OP-Rollups和ZK-Rollups都是以太坊生態應對擴容挑戰的重要方案。隨着以太坊EIP-4844等升級的實施，L2的數據發布成本已顯著降低，這將進一步釋放兩種方案的潛力。未來，這些技術的持續演進將爲以太坊生態帶來更多可能性。