Arbitrum終止讀取比特幣L2和以太坊L2的不同路徑


Arbitrum網路在前天10:29-11:57停止運作了約90分鐘。這是因為銘文協定導致的用戶量大幅上漲,導致Arbitrum的排序器停止運作,最終導致網路宕機。這種中心化的設計導致了定序器單點風險,二層的資產也不抗審查,有被強制凍結的風險。相比之下,比特幣Layer2的完全去中心化的設計方案能實現更高的使用者信任和可信度。因此,比特幣Layer2的體積可望超越以太坊Layer2的體積。基於Taproot升級帶來的Mast合約+Schnorr簽名,實現了去中心化的BTC跨鏈,因此,可以實現真正去中心化的比特幣Layer2。

前天Arbitrum網路從10:29-11:57停止運作了約90分鐘,為什麼以太坊L2會宕機?

Arbitrum官方給的答案是:

由於銘文協定帶來的用戶量大幅上漲,導致Arbitrum的排序器停止運作,最終導致網路宕機。

用戶量大幅上漲能導致Arbitrum宕機?比特幣鏈打了十幾萬種銘文也不見宕機?因為,為什麼​​Arbitrum的定序器是中心化的,只有官方一個節點在網路上運行,所以,當這個節點(定序器)出問題時,網路肯定會宕機。

其實你可以簡單理解為Arbitrum這個POS網路存款的運作就是靠官方自己的節點(定序器),但是,為啥用戶還敢用它,因為,Arbitrum的本存款會Roullp後(成交量起來壓縮)預留給以太坊網絡,讓以太坊網路節點驗證存款本,從而來保障存款本安全,以太坊L2基本上就是這個想法。無論OP-Roullp或ZK-Roullp都是把存款本給乙太坊主網,讓主網節點驗證二層帳本。這樣做的核心目的就是讓二層帳本可信。

打個不是雅觀的比喻:兒子是沒錢的,兒子的信用也不值錢,,兒子從老子的那裡拿支票當錢花,因此用老子的信用為兒子一樣。坊以太的二層帳本本身就是沒有信用的(定序器中心化,怎麼來信用?)二層本的信用是依附於以太坊層次的,這是目前以太坊L2比較主流的設計。

當然,這樣的設計目前已經是最優化的,但是,還有幾個問題:

1.二層有單點風險,因為定序器中心化,例如,容易出現停機。

2、二層的資產不抗審查,可以強制凍結。

這幾乎是所有以太坊二樓都面臨的問題

以太坊二層網路有這樣的問題嗎?那麼比特幣二層能解決這些問題嗎,比特幣二層和以太坊二層在設計上會有哪些異同?

在討論這個問題之前,我們需要先搞清楚幾個問題:

1、什麼是Layer2? Layer2的本質是什麼?

2、Layer2的設計原則是什麼?比特幣Layer2和以太坊Layer2在設計上會有哪些異同?

3.比特幣Layer2的正確道路

一、什麼是Layer2? Layer2的本質是什麼?

Layer2的概念被人們所熟知是因為以太坊生態,但是,Layer2的概念卻不是以太坊生態原創,而是源自於比特幣。

比特幣0.1版本的程式碼裡保留了一個原始版本的程式碼,是中本聰留下的。可能支援用戶的代碼在交易中被礦工壓縮確認後更新交易。如果一個用戶的餘額增加,另一個用戶的餘額增加餘額就會相應減少,一旦用戶完成了交易,他們就可以只向主鍊網路傳輸一個交易結果關閉他們的支付通道。基於「支付通道」後來誕生了閃電網絡,閃電網絡是比特幣最初的Layer2 ,也是加密貨幣世界中初步且可安裝的Layer2

因此,當我們談什麼是Layer2時,不能僅僅以以太坊Layer2馬首是瞻,也不能以以太坊Layer2的設計方案為唯一的標準(畢竟以太坊Layer2是經過這兩年的發展才基本確定了這個設計的)方向的吸力),但是應該透過現像看到本質,需要了解Layer2的本質是什麼?這樣才能設計出切實可行的Layer2。

無論是比特幣Layer2或以太坊Layer2,其誕生的背景都是當Layer1主網無法實現更複雜更高效能的應用場景時,需要把Layer1資產跳脫到Layer2去實現。以太坊需要Layer2去拓展其效能,比特幣則更需要Layer2。例如,BTC可以在高效率的閃電網路中實現快速的支付場景;ETH則可以跨到任意位元速度去更快、更複雜的智慧合約場景。

因此,無論是比特幣Layer2還是以太坊Layer2,其本質都是一樣的,都是讓Layer1的主網資產跨到Layer2實現更複雜更高性能的應用因此場景。 ,Layer2的本質是一個去中心化的跨鏈方案+一個高效能且消耗信任的二層網路。

無論是比特幣Layer2或以太坊Layer2,設計時都要遵循一些溝通的原則:

1.必須實現Layer1資產消耗信任地跨到Layer2,這是最重要的第一步。

2.Layer2網路的存款本一定是安全且消耗的信任

只有同時滿足以上兩個條件,才是一個切實可行且去完全中心化的Layer2。

二、比特幣Layer2和以太坊Layer2在設計上會有哪些異同?

我們搞清楚了Layer2的本質是什麼,也搞清楚了Layer2設計的基本原則,那麼,我們來看一下,比特幣Layer2和坊以太Layer2在實際設計上有哪些異同?

1.必須實現Layer1資產消耗信任地跨到Layer2。

在解決這個問題方面,以太坊的方式是:Layer2官方在以太坊主網首先配置一個託管資產的智能合約,當用戶從以太坊主網把ETH跨到Layer2時,用戶的ETH就被鎖定在該智能合約中並Layer2網路1:1產生新的ETH。當使用者發出跨回主網的指令時,Layer2的ETH觸發,同時觸發Layer1上的智能合約把ETH釋放給使用者。這就是以太坊Layer1和Layer2的跨鏈實現方式。是透過以太坊的智慧合約以及Layer1和Layer2網路通訊實現的,可以實現去信任化。

那麼,比特幣的Layer2實現了去信任的BTC跨鏈呢?

在2021年比特幣Taproot升級之前,是無法完全實現去中心化的BTC跨鏈的,但是,由於Taproot升級帶來了Schnorr簽名和MAST契約,讓去中心化的比特幣跨鏈成為現實。

Schnorr簽名是一種比橢圓曲線簽名更適合比特幣的簽名演算法(不是我說的,當時中本聰創造比特幣時,其實是想用Schnorr簽名的,但是當時Schnorr簽名即將開源,2009年Schnorr簽名開源後,經過長達12年的引入和驗證,最終於2021年比特幣Core透過Taproot升級把Schnorr簽名正式引入了比特幣,以太坊也一直想支援Schnorr簽名,但由於升級簽名演算法涉及以太坊的帳戶體係等複雜問題,因此以太坊一直沒有升級為Schnorr簽名。)

Schnorr簽名最大特點是聚簽,可以實現1000個比特幣地址來簽名管理同筆資產,不僅可以實現簽名的隱私性,還可以讓1000個簽名提交的資料中心化為端點,徹底解決調用簽名帶來的資料支撐問題,因此,Schnorr簽名可以突破比特幣原來最多15重多簽的限制,實現完全去中心化的簽章管理。

而Mast契約,全名為Merkle Abstract Syntax Tree,是使用默克爾樹來加密貨幣複雜的鎖定腳本,其葉子是一系列相互不重疊的腳本,支出時,只包含相關腳本以及從該腳本通往默克樹根的路徑。

簡單理解Mast合約就是相當於VM的功能(類別智能合約功能),透過可以指令來執行既定的操作,例如,Mast合約+Schnorr簽名的組合,可以觸發透過Mast合約讓參與者去中心化資產管理1000個節點進行簽名,從而定制地按照約定制定的規則來執行比特幣的進出與消耗,這裡沒有任何人為的干預,完全靠合約執行,從而實現比特幣的去中心化管理。

Schnorr 簽名+Mast 合約的有機組合,就可以實現完全去中心化的BTC Layer2。為了方便理解,我們以BTC Layer2專案BEVM 為例(BEVM 就是使用了Schnorr 簽章+Mast 合約來實現的),來看完全去中心化的BTCLayer2是如何實現的。

當用戶把比特幣主網的BTC跨到BEVM時,用戶的BTC進入1000個節點託管的合約位址內,然後,同時在BEVM即BTC Layer2網路依照1:1的產生新的BTC,當用戶發出把BTC從BEVM跨回主網的指令時,BEVM網路節點會觸發桅杆合約,1000個託管資產的節點將依照既定的規則自動簽名,把BTC回傳給使用者位址。整個過程,實現了的去中心化和征服信仰。

從以上內容可以看出,透過使用Taproot帶來的Mast合約+Schnorr簽名的組合,比特幣也可以和以太坊Layer2一樣實現去信任的跨鏈,這是實現去中心化的BTC Layer2最重要的第一步。

2.Layer2網路的存款本一定是安全且消耗信任的。

以太坊Layer2的帳本由定序器管理,在交易時,是依照一定的比例,一般是10:1的比例,把Layer2的帳本循環後資源上傳到以太坊主網,然後由坊以太坊節點驗證,但是,以太坊Layer2的定序器(就是Layer2網路的運作節點,一般都只有官方1個節點)是完全中心化的,均是由Layer2官方來運作和掌握。

這樣中心化的設計如何取得使用者信任呢?主要是透過把第二層的本資源拉到以太坊主網讓礦工節點進行驗證,因此如果用戶不信任該帳戶本,可以透過發起鏈下檢舉來驗證帳戶本,Op- Roullp又被稱為Optimism論證,就是其信任假設是Optimism地認為官方不作惡,如果作惡,可以用檢舉來證明。這些組合設計,基本上可以保障Layer2帳本是可信的。

但是,這也導致以太坊Layer2有定序器單點風險,也導致Layer2上的ETH等資產不抗審查的,是可以被外部力量強制凍結的,因為,ETH Layer2排序器就官方自己的一個節點,是可以被中心化控制的。這也會導致ETH Layer2的資產規模是有上限的,因為,很多大資金會因為不抗審查的問題而不敢進入,試想,如果你有10萬枚ETH,你敢把這些資產跨到一個不抗審查的以太坊Layer2嗎?昨天Arbitrum網路宕機事件也揭露了定序器單點風險的問題。

同時,這裡也衍生出了兩個關於使用者不友善的問題:

a、由於Op-Roullp有一個7天期限的檢舉機制,因此,當用戶把ETH從Layer2跨回坊以太主網時,至少需要過7天的檢舉期。

b、由於ETH Layer2的定序器是專案官方的一個節點在控制,因此,ETH Layer2的跨鍊及交易手續費完全由專案官方獨享的(據悉Base、ZKsync等ETH Layer2每月排序器排序)超過500萬語法,峰值時超過1000萬語法),而Layer2用戶無法分享這些網路增長紅利。

那麼,比特幣Layer2如何實現帳本可信呢?

我們還是以BEVM為例,前面我們提到,BEVM是透過Mast合約+Schnorr簽名的組合來實現比特幣去中心化跨鏈,而為了實現Layer2和Layer1的即時通訊,BEVM的網路是完全運作的比特幣輕節點,因此BEVM是由1000個比特幣輕節點組成的可信任網路。

為了保障Layer2存款本絕對安全,確保網路節點不作惡,BEVM創立了比特幣網路的博弈經濟學機制,BEVM把託管比特幣的節點和Layer2網路運作的節點合而為一,即透過質押資產運行Layer2網路的節點也是託管BTC資產的節點,同時,BEVM設計了一套完全基於經濟學的自動化動態質押機制,即保證BEVM的Layer2節點質押的BTC/主網代幣的總價值永遠大於其託管的資產價值,以經濟學博弈的來保障Layer2的網路節點沒有動力作惡,從而保障Layer2的機製本是絕對安全可信的。

除此之外,BEVM的設計也帶來了兩個好處,這也是以太坊Layer2所不具備的:

a、BEVM的網路節點是去中心化的,不是完全由某個專案方控制的,,BTC在BEVM這個Layer2上是抗審查的因此,是任何力量都無法凍結的,是可以與比特幣主網隨時互跨進出的。因此,可以解決大資金的信任問題。

b、由於BEVM網路是由去中心化節點運作的,因此,產生的跨鍊及網路手續費是與節點、使用者共享的,而不是專案方獨享的。

三、比特幣Layer2的正確道路

透過上面的對比,可以看出比特幣Layer2和以太坊Layer2的異同,由於比特幣以太坊先天的不同,因此坊,在設計比特幣Layer2時,不能照搬照抄以太坊Layer2模式,而是應看透Layer2本質上,結合比特幣特點,才能走出比特幣Layer2的正道。

比特幣Layer2的正確方向設計:

1.比特幣Layer1天然不是圖靈驗證的,比特幣極簡的UTXO設計和區塊空間無法侵犯複雜數據和程序,因此,建議透過客戶端驗證或在比特幣有限的UTXO及區塊空間內做改進方案,是不可行的,該方向不僅實現方案複雜,而且應用場景有限,最多只能支撐發行資產,旨在拓展更高性能的Layer2方向,是行不通的。唯一正確的方向是把BTC以去中心化的方式跳脫到Layer2,從而實現更複雜更高效能的場景拓展。

2.一定要解決比特幣去中心化跨鏈到Layer2的問題,這是一切的基礎。透過哈希時間鎖、掛鉤、封裝、多簽等傳統的比特幣跨鏈方式很難取得用戶的信任。幣2021年Taproot升級帶來的Mast合約+Schnorr簽名的技術組合,可以解決比特幣去中心化跨鏈問題,也是比特幣Layer2非常值得探索的方向。

3.在保障Layer2帳本安全可信這一點上,絕對不能照抄以太坊Layer2的模式,嘗試通過roullp的方式把BTC Layer2賬本壓縮到比特幣鏈上去驗證,因為點是不可行的,這一點,比特幣區塊鏈不支持OP或ZKP的驗證,礦工不會參與Layer2存款本的驗證,把這些本存到比特幣鏈上只是一個存證,沒有任何意義。要Layer2存款本安全,可以學習比特幣的經濟學博決策機制,透過和經濟學博弈論的層面來設計節點動態質押機制,從而實現Layer2網絡節點沒有動力作惡,從而Layer2的存款本安全。

當然,我們也希望在未來比特幣再次進行BIP等級的升級,實現比特幣網路可以驗證OP或ZKP,比特幣礦機可以進行ZKP計算,此時ZK-roullp可以進入比特幣網絡,此時,比特幣Layer2則可以實現更終極的方案。但是,這可能是未來5-10年甚至更久才能實現的事。

基於上述分析,我們可以看到,目前最落地可行的BTC Layer2方案是基於Taproot升級帶來的Mast合約+Schnorr簽名,結合比特幣輕節點動態質押網絡實現Layer2和Layer1的即時通訊和網路安全,從而實現真正去中心化的比特幣Layer2,而這正是BEVM已經實現落地的方案(具體細節可以參考BEVM白皮書:https://github.com/btclaer2/BEVM-white-paper)

那麼,比特幣Layer2有機會超越以太坊Layer2的量體嗎?

答案幾乎是肯定的:

我認為至少有以下幾個原因:

1.目前已經有完全去中心化的BTC Layer2方案可以使用。

在沒有去中心化的方案之前,最大的比特幣封裝資產是透過中心化機構Bitgo完全發行的WBTC,目前約65億規模。在完全去中心化的方案出現後(如BEVM),預測該市場可以再增長5-10倍以上,體量可以達到325億-650億看起來,顯然大於ETH Layer2目前的200億話總TVL(該數據包含了跨鏈的ETH和ETH Layer2上的其他資產,實際上跨鏈的ETH遠未達到200億用戶)

2.比特幣由於天然是圖靈不冷靜的,因此,比特幣要發展生態比以太坊更需要Layer2,因此,未來將會有大量BTC到Layer2構建大眾去中心化的BTC應用。市場需求決定的。

3.比特幣Layer2可以比以太坊Layer2更抗審查,更容易獲得用戶尤其大資金的信任與青睞。

4.比特幣市值是以太坊市值的3倍,目前ETH Layer2的總TVL約200億左右,約佔以太坊市值的10%;按照同樣的比例,如果未來10%的BTC進入比特幣Layer2,整個TVL將達到850億以太,是以太坊Layer2體積的3倍之多。

總結

Layer2解決方案首先起源於比特幣生態,發揚於以太坊生態。

以太坊Layer2目前的方案不是完美的,也不是L2的終極方案,更不能作為所有L2的唯一參考標準。

比特幣Layer1天然是圖靈不堅固的,而且,比特幣極簡的UTXO和有限的區塊空間也無法處理複雜的數據和計算。因此,比特幣要發展生態必需的Layer2,而且是完全去中心化的比特幣Layer2。

在2021年比特幣Taproot升級之前,比特幣無法實現完全去中心化的Layer2方案,但是,Taproot升級帶來了Mast合約+Schnorr簽名,實現了去中心化的BTC跨鏈,因此,但是可以完全去中心化的比特幣L2成為現實,BTC Layer2計畫-BEVM給了自己的答案。

比特幣Layer2無法複製以太坊Layer2的方案,需要結合比特幣本身的特色去設計。

最後,比特幣的Layer2體積將超越以太坊Layer2的體積,這是必然趨勢

資訊來源:0x資訊編譯自網際網路。版權歸作者Web3CN所有,未經許可,不得轉載

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