內容摘要:
優先區塊鏈的概念是處理某些任務並廣泛外包給一個或多個獨立層的區塊鏈。優先區塊鏈可以用於處理執行、數據可用性、共識和結算等任務。中等鏈執行兩個或多個相互存依的功能。標準化區塊鏈設計的優點包括可擴展性、啟動新的區塊鏈和靈活性,但也存在安全性和複雜性等問題。以太坊的典型形式包括分片和rollup,而以太坊的主要技術堆疊發展進程包括單片區塊鏈、Rollup和優先rollup。隨著資料可用性層的發展和競爭,對於新的rollup方面,進入權限和障礙將大幅降低。
等級區塊鏈的概念
優先區塊鏈的重點是處理少數職責其餘部分外包給一個或多個獨立層的區塊鏈。優先區塊鏈可以用於處理以下單一任務或組合任務:
執行:支援交易的執行並實現與智能合約的部署和互動。
數據可用性:保證交易數據的可用性。
共識:準許交易的內容和順序。
結算:用於完成交易、解決爭議、驗證證明以及在不同執行層之間進行橋接。
中等鏈通常執行兩個或多個相互存依的功能。例如,資料可用性層必須對資料完成排序認知,否則不可能知道哪些資料代表了歷史記錄的正確版本。
標準化區塊鏈設計的優點
可擴展性:在區塊鏈中使用可以擴大規模,而不會引入有害的信任假設。
啟動新的區塊鏈:透過利用定價設計,新的區塊鏈可以更快地啟動,同時也不必擔心架構的各個方面都保持正確。
靈活:專門建造的分級鏈為權衡和設計實現提供了更多的選擇。例如,分級區塊鏈系統可能包括關注安全性和資料可用性的分級鏈,以及其他關注的則執行。
模組化區塊鏈設計的缺點
安全性:與單片鏈不同,層級區塊鏈無法保證其自身的安全品質。如果處理意見和資料可用性的安全層無效,則層級區塊鏈將面臨失敗風險。
複雜性:實施區塊鏈設計引入了新的複雜性。例如,以太坊的資料分片計畫依賴資料可用性採樣,以確保所有條分片上的節點不會隱藏資料。同樣的,執行層必須創建某些複雜的機制,例如方案證明和有效性證明,以確保安全層可以確保鏈下狀態的有效性。
代幣:由於應用程式價值有限,一些標準化區塊鏈的代幣可能無法吸收價值。例如,與執行層相比,僅關注共識和數據可用性層的實用程式代幣很少用途,因此要吸引參與人進入此類網路也可能更加困難。
以太坊的典型形式:分片與rollup
就像比特幣等第一代區塊鏈一樣,以太坊最初也被設計為單片區塊鏈。但是,為了增強網路效能、提高可擴展性和持續性,以太坊網路目前正在向底層框架發展過渡。
分片系統(例如資料庫)將多個部分來的過程中斷。透過跨多個元件的運作功能分配,系統可實現更多的輸出和效率。在區塊鏈網路中,分片將區塊鏈拆分多條子鏈,由子鏈來處理不同部分的網路活動。
在以太坊的分片設計中,64個分片鏈將平行運作。分片可以進行平行處理分片交易(執行分片),也可以用於儲存不同部分的區塊鏈資料(資料片)。分片,以太坊節點將只儲存在其分片鏈上發布的資料— — 這與目前結構相反,而目前結構需要所有節點相同儲存的資料。
以太坊的信標鍊和分片鏈之間的關係
分片是一種分級形式,由不同的組件(分片鏈)處理不同的職責。在資料分片中,分片鏈儲存以太坊資料坊的不同部分,而執行分片使每條分片鏈都可以處理自身的一組交易,從而增加了資料吞吐量並減少了處理時間。
一些開發人員採用了以rollup為中心的方法來擴展以太坊。與純鏈下擴展解決方案(如側鏈)不同,rollup與主坊鏈緊密結合。在保留結算、共識和數據可用性的前提下,以太坊坊區塊鏈將計算合約給rollup。由於以太坊充當L2 rollup的基礎層,rollup可以在不損害中心去化或安全性的同時透過更快的出塊時間和更大的區塊去積極地優化執行。
以太坊(L1基礎層)和rollup(L2)在不同區塊鏈體系結構中的功能
以太坊的主要技術堆疊發展進程
以太坊的主要技術堆疊發展流程如下:
1.單片區塊鏈:代表以太坊L1或主鏈,本身就是單片區塊鏈。
2. Rollup:扮演執行層的L2解決方案,例如Arbitrum和Optimism,將執行層從以太坊L1移出,發布狀態根和rollup傳輸資料並回給以太坊L1。
3. 優先rollup:具有優先資料可用性的rollup。
以太坊的典型L2技術堆疊可以在保留高水準的安全性和高效中心化的同時提供可擴展性。這種強大的組合為以太坊提供更、更永續的區塊鏈生態系統奠定基礎。
單片區塊鏈
單片區塊鏈是以太坊的原始運作形式,無需使用rollup或資料分片即可處理所有內容。這種單片架構安全性最高,但需要格式化成本較高且可擴充性代價有限。因此,以太坊主網的交易速度相對較慢,平均TPS只能達到15-20。目前,以太坊正逐步轉變為分級區塊鏈,主要透過採用以rollup為中心的計算和資料分片策略來完成這一點一個過程。
成交量起
Rollup是優先區塊鏈中最早的技術突破,它提供了一個用於執行的單獨層,擴展了以太坊的單片體系結構。 Rollup可以將區塊鏈的執行層安全地抽像到排序器,即在定期將壓縮資料傳回以太坊主網進行驗證之前,使用強力的電腦來壓縮並執行多次交易。 Rollup透過由此提高計算過程轉移到以太坊鏈下,可以使TPS20–50倍。
在當前的情況下,rollup扮演著執行層的角色,處理交易,同時進行結算、共識和數據可用性。例如,利用Optimistic虛擬機器的Optimismrollup以及執行zk EVM的ZK rollup。這些rollup執行智能合約和處理交易,但仍然遵循以太坊來進行以下操作:
結算:所有rollup交易均在以太坊上完成。 Optimismrollup的使用者需等到挑戰期通過,或在防詐騙計算後認定交易被視為有效之後。 zk rollup用戶需等到驗證得到有效證明之後。
共識與資料可用性:rollup以CallData的形式將交易資料發佈到以太坊主網,使任何人都可以執行rollup交易並在需要時重建其狀態。在最終確定性(finality)之前,Optimismrollup需要大量的區域區塊空間和7-14天的挑戰期。 Zk rollup將可用於驗證的資料保存30天,提供即時最終確定性,但需要大量的處理能力來創建。
由於有以太坊rollup的基礎層,rollup可以在不損害中心化或安全性的同時允許更快的出塊時間和更大的區塊。 Rollup可以說是以太坊新時代的開始。近期Arbitrum而樂觀的總交易量已經超過以太坊的交易數,這反映了以太坊的分層趨勢。
一級匯總
較新的優先權匯總將資料可用性層移出以太坊。例如Mantle,它仍然遵循以太坊的結算和共識,但利用Mantle DA作為資料可用性層。 Mantle DA進行數據排序並提供數據,但消耗證明進行交易;執行交易被有效地外包給Mantle的執行層。
首先,以太坊是rollup唯一的資料可用性解決方案,導致其在成本方面面臨挑戰。數據可用性是大多數rollup的最大成本來源,特別是儲存以太坊上的交易數據,可佔高達70%的費用。而且,這個成本是不斷變化的,而且成本隨著使用率成比例地增加,隨著越來越多的用戶加入,逐漸構成了很大的障礙。另外,只有具備大量資源的大規模rollup才能承載規模增加的用戶群。
值得慶幸的是,以太坊正在發生變化,並且以數據可用性層的形式出現了新的客製化解決方案,以降低交易數據提交成本。資料可用性層的主要範例包括EigenDA,Celestia以及Avail,它們都致力於為了解決資料可用性問題,為匯總的限制提供了潛在的解決方案。
適當的未來
在這十多年裡,區塊鏈領域在應對可擴展性挑戰時經常陷入一個怪圈——由於以太坊的高成本和局限性,不斷創造新的L1區塊鏈。但是,以太坊的高額費用其實不是無法解決的bug。
在L2解決方案逐步成為大眾採用規範的世界中,定價區塊鏈透過將執行、結算、協商和資料可用性分層劃分來變革區塊鏈的架構。當單片區塊鏈受到可擴展性的困擾時屆時,規範體系結構的潛力將會得到釋放。
隨著資料可用性層的發展和競爭,對於新的rollup方面,進入權限和障礙將大幅降低。在不遠的未來,由於資料可用性成本的降低和自訂功能的進一步完善,在OP或ZK堆疊上的應用程式很可能會出現繁榮景象。
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