2023年迎來了以太坊歷史上兩次重要的升級。首先是4月13日完成的上海昇級。上海昇級後，開放了信標鏈質押提款功能，使以太坊正式從PoW機制轉變為PoS機制，這一升級成為以太坊升級路線圖中的重要里程碑事件。現在，以太坊即將迎來坎昆升級，旨在增加更多的數據存儲為L2降本增效，預計在現有基礎上將L2的速度提高10～100倍同時降低成本。根據最新的以太坊核心開發人員會議，預計坎昆升級將在今年年底上線。
坎昆升級將如何為以太坊擴容提速，又將為Layer2帶來哪些新的發展機遇？ R3PO認為，通過坎昆升級，Layer2將更好地融入以太坊生態系統，為用戶提供更快速、低成本的交易體驗。無論是Optimistic Rollup還是ZK Rollup，它們都將受益於此次升級，共同推動以太坊生態的發展。
一、確定性的未來——Layer2
在以太坊聯合創始人Vitalik 最新的文章《The Three Transitions》中提出以太坊需要經歷的三個主要技術過渡：向L2 擴展過渡，每個人都轉向Rollup；向錢包安全過渡，每個人都使用智能合約錢包；向隱私過渡，確保保護隱私的資金轉移可行。
文章闡明了L2與Rollup的重要性，Vitalik 指出沒有L2的發展，以太坊將因為高額的交易成本走向失敗。與世界著名的交易系統VISA每秒可以處理幾萬筆交易的性能相比，每秒只能處理15筆交易的以太坊的性能實在是難以滿足正常的交易需求。每筆交易$3.75的成本門檻，也使大量普通用戶望而卻步。
以太坊每天支持著大量的交易活動，隨著生態的不斷發展由於區塊空間的限制，為了爭奪有限的資源，網絡變得日趨擁堵，以太坊第1層主網（Layer1）的費用高、速度低等問題逐漸顯現，迫切需要降本提速。
如何為以太坊擴容提速一直是以太坊開發人員格外重視的問題。根據V神發布的以太坊路線圖，上海昇級解決共識機制的問題後，接著將重點解決擴容問題，目標是使以太坊網絡的每秒處理交易量增加到10萬筆以上。
目前針對以太坊的擴容方案有兩種：Layer2 和分片（Sharding），Layer2 是針對底層區塊鏈（Layer1）擴容的一種鏈下解決方案，原理是將區塊鏈上的請求放在鏈下執行，將實際發生的交易放在鏈下執行和計算，再將其通過以太坊上極少量的交易進行交易最終有效性的驗證。目前主流的Layer2的解決方案是Rollup，Rollup的原理是將放在鏈上執行和計算的百餘筆交易統一打包成一筆交易摘要，將該摘要數據發送給以太坊，只需要保存摘要數據而不需在以太坊鏈上進行完整的計算和存儲，從而達到擴容的目的，通過這種方式可以在保證以太坊安全性的同時也實現擴容。
二、Optimistic Rollup VS ZK Rollup
Rollup主要分為Optimistic Rollup（樂觀Rollup）和ZK Rollup（零知識證明Rollup）兩種類型。
Optimistic Rollup，採用的是欺詐證明機制。系統默認對交易數據的可靠性進行執行，而無需進行有效性驗證即可進入等待期。在等待期內，如果有任何節點提出異議並提供證據證明交易存在惡意行為，那麼該交易將被取消。如果沒有異議，等待期結束後，交易將被確認並寫入區塊。通過欺詐證明的交易方案，大規模的驗證部署被省略，從而節省了計算資源，並確保了交易的準確性。目前知名的解決方案包括：Arbitrum、Optimism。
ZK Rollup，採用的是零知識有效性證明的機制。通過生成一個零知識證明來證明所有交易都是有效的，並將所有交易執行後的最終狀態變化上傳至以太坊。 ZK Rollup 不需要像Optimism Rollup 那樣上傳壓縮後的所有交易細節，只需要上傳一個零知識證明和最終的狀態變化的數據即可。 ZK Rollup 版圖主要有ZKsync、Starkware、Scroll等。
Optimistic Rollup的優劣：
優勢：
兼容性：Optimistic Rollup相對容易支持通用型合約和兼容以太坊虛擬機（EVM），使得開發者能夠更輕鬆地進行應用開發和遷移。
劣勢：
欺詐證明的時間延遲：當出現惡意交易或爭議時，Optimistic Rollup的退出時間較長，通常為一周，這可能導致資金在一段時間內無法自由流動。
網絡停滯：當網絡遇到爭議時，整個Optimistic Rollup網絡可能會出現停滯，導致交易無法順利進行，這是由於需要等待異議的處理和驗證。
ZK Rollup的優劣
優勢：
隱私保護：ZK Rollup利用零知識證明技術，可以在保護用戶隱私的同時驗證交易的有效性。交易細節得以保密，只需驗證證明的正確性，提供了更高的隱私保護級別。
安全性：ZK Rollup的驗證過程基於數學證明，具有強大的安全性保障。通過零知識證明，可以確保交易的有效性和一致性，無需公開交易的細節。
劣勢：
計算成本：生成和驗證零知識證明需要大量的計算資源，因此，ZK Rollup的計算成本相對較高，可能導致較長的處理時間和更高的計算開銷。
有限的智能合約功能：由於ZK Rollup的設計目標是優化交易處理，對於復雜的智能合約功能支持有限，某些複雜的合約可能無法直接在ZK Rollup上實現。
OP係由於開發難度小上線時間早的先發優勢，目前已佔據市場九成以上的TVL，ZK系的市場份額較小，ZK系需要更快的建設進度和生態建設，來參與用戶增長的競爭。隨著Layer2 生態逐漸成熟，在坎昆升級以後Rollup 費用可以大幅下降，用戶增長和生態建設可能是ZK 和OP 系競爭的最關鍵致勝因素。
三、Layer2的未來：坎昆升級引領下的前進之路
在前文中，我們比較了Optimistic Rollup和ZK Rollup這兩種Layer2解決方案的優劣。隨著以太坊的坎昆升級即將到來，Layer2將迎來新的發展機遇。坎昆升級是以太坊的重要里程碑，旨在提升可擴展性和性能。通過坎昆升級，Layer2將更好地融入以太坊生態系統，為用戶提供更快速、低成本的交易體驗。無論是Optimistic Rollup還是ZK Rollup，它們都將受益於升級所帶來的改進。坎昆升級後以太坊Layer2 的速度將提高10～100倍同時也將降低交易成本，我們有理由期待Layer2在以太坊中的廣泛應用，將為實現高吞吐量、低成本的去中心化應用打開新的可能性。
1. 主要內容
坎昆升級包括五個EIP，旨在增加更多的數據存儲和降低費用。升級以EIP-4844為核心，除此之外，還包括EIP-1153、EIP-4788、EIP-5656、EIP-6780四項改進提案。目前還沒有升級的確切日期，但預計會在2023年底上線。
EIP-4844:作為坎昆升級的核心，EIP-4844又被稱為Proto-Danksharding，是圍繞著Rollup展開的擴容方案。 EIP-4844是以太坊擴容之路的第一步。升級之前Rollup數據被永久儲存於以太坊之上，然後儲存費用是昂貴的，用戶為Rollup支付的交易成本90%是由於該儲存成本導致。為此，EIP-4844引入了一種全新的交易類型——Blob Transaction，數據將遷移到“Blob”之被臨時儲存，儲存時間大概為1個月，過後數據將被刪除。要想將長期數據儲存則由其他服務商根據實際需要進行儲存。當Blob通過Proto-Danksharding成為以太坊協議的一部分之後，將可能在以太坊區塊中添加更多的Blob，此時以太坊的吞吐量將又一次大幅擴展（>100倍），同時交易成本也會下降。
其他入選的EIP包括：
EIP-1153:降低鏈上存儲數據的費用，從而改善區塊空間。
EIP-4788:改進跨鏈橋和權益池的設計。
EIP-5656: 添加與以太坊虛擬機相關的次要代碼更改。
EIP-6780：去除可能終止智能合約的代碼。
2. 哪些機會值得關注？
① Layer2的宏大敘事
以太坊擁堵的時代背景也造就了最宏大的敘事。當前L2生態總的TVL已經由年初增長一倍以上，達到80億美元左右。
坎昆升級作為以太坊擴容之路的第一步，就將使Layer2的以10x—100x地更快！更便宜！ EIP-4844的擴容和低費會利好各個L2生態，OP 生態會更加多樣化，ZK 生態因為數據可用性增強而更加可用，讓高成本難以運營的獨立layer 2 快速增長。受益於上鍊費用的降低，L2生態將愈發豐富、用戶數量也會增加。
在已上線的項目中，以Arbitrum，OP，新秀ZKsync、老牌應用dYdX為龍頭佔據了當前L2的半壁江山。強者恆強，熱門賽道的龍頭協議在坎昆升級之後具備更大的潛力。
除了已經上線的項目外，即將上線主網的Scroll、Linea、Taiko等都值得關注。
此外，L2更快的交易速度，更低的交易費用，必然會促使L2上項目的新一輪崛起。鏈上期貨、鏈上期權等易受以太坊TPS低的影響，坎昆升級為此類交易速度要求高的項目如GMX、GNX帶來實質性的改善，發展空間進一步擴大。
② 數據可用層DA賽道
由於Blob數據只能保存很短的時間，歷史數據的調用存在問題。由此就會產生對去中心化存儲的需求，同時Layer 2 擴容方案也需要使用數據可用性層。此外，坎昆升級也將利好L1 存儲擴展網絡，如Eth storage、Arweave、Filecoin 等以太坊DA 層項目。
3. Layer2走向何方？
在可以預知的未來，隨著坎昆升級吹響的以太坊擴容的號角，擴容將提供更高的吞吐量和更低的交易費用。這將使得Layer2應用能夠處理更多的交易，並為用戶提供更快速、即時的交易確認。無論是在金融領域進行支付和結算，還是在遊戲和NFT，Layer2的高性能將為用戶提供更加順暢和高效的體驗。
然而，技術進步並不能單獨吸引用戶。為了實現Layer2的真正繁榮，創新性的應用是必不可少的。根據L2beat數據，當前已經上線加上研發中等待上線的Layer2已達29條，其中Arbtirum One、Optimisim、zkSync Era、dYdX所佔市場份額就已達92.75%，其他L2瓜分著殘餘的6.25%的市場份額。
好比是花費了大量時間精力修的一條條高速公路，可是因為沒有需求導致在高速上行駛的車兩寥寥無幾，這是大多L2普遍面對的問題。沒有優質的應用，L2的價值無法體現，Arbitrum正是由於GMX等DeFi應用的崛起才逐漸打造繁榮的生態。只有通過開發出更加便捷、創新、實用的應用，滿足用戶的需求，才能真正吸引用戶的關注和參與。這需要開發者和創業者在Layer2上進行大膽嘗試和創新，結合Layer2的優勢，打造出獨特而有吸引力的應用場景。只有這樣，Layer2才能真正融入用戶的生活。因此，未來除了技術的發展，用戶遷移和應用的推廣也是Layer2未來成功的關鍵因素。
