Nansen研究 ：Arbitrum，區塊鏈擴展的未來？_以太坊

撰文：YasmineKarimi，Nansen

編譯：深潮

介紹

在加密貨幣的歷史上，有三次以太坊網絡的gas費飆升到天文數字的情況：2017年的牛市，2020年夏季的DeFi和2021年夏季的NFT。

以太坊gas費在2015至2021年的漲跌情況

每當gas費再次暴漲時，一場關于以太坊區塊鏈的可擴展性的討論便又再次回到了舞臺中央，同時許多人還競相尋找下一個具有競爭性的區塊鏈來投資。實際上，我們不得不面對gas費只是冰山一角。gas費如此之高的原因是當前的以太坊還沒有能夠擴大規模，也就是說，對交易的需求仍然多于以太坊區塊鏈每次實際能夠承擔的數量。

你可能有這樣的印象，關于可擴展性的辯論是由加密貨幣的策劃者和開發人員主導的，他們讓人很難理解到底為什么以太坊面臨擴展問題，擴展究竟意味著什么，以及這種擴展性競賽對你自己和加密貨幣領域的利害關系一開始是怎樣的。下面便是對當前情況的解讀。

面向新手的關于擴展問題的討論

區塊鏈是一種處理交易并將其記錄在區塊中的模式，區塊鏈的創建不需要可信的權威機構，并且可以避免重復消費。早期的區塊鏈，如比特幣和以太坊，基于他們的共識模型來處理和記錄這些交易的工作量證明。

在工作量證明模式中，當你發起一筆交易后，它會被放在一個待處理交易池中，并被傳播到網絡的所有節點。雖然它被傳播到所有節點，但只會有一個礦工來對這項交易進行計算，并通過將其與其他交易一起添加到一個區塊中來驗證它，以此獲得采礦的gas費獎勵。

首先，交易在驗證之前和之后都要傳播到網絡上，這使得交易的處理時間很長。其次，數字計算所需的計算能力消耗了大量的電力。最后，一個區塊可以包含的交易量是有限的，這使得用戶之間產生了競爭，同時也使得gas費——礦工愿意接受的處理交易的最低價格——提高了，并且其價格有時超過正在交易的價值。隨著更多利用區塊鏈技術處理和存儲交易的dApps在主網上建立，這正日益成為一個問題。

tayvano：Curve Finance攻擊事件可能造成約7000萬美元損失:金色財經報道，tayvano在社交媒體上稱，受Curve Finance穩定幣池alETH/msETH/pETH黑客攻擊事件影響，Alchemix、JPEGd、MetronomeDAO、deBridge和Ellipsis目前已累計損失約為7000萬美元。其中： Alchemix（非白帽行動）損失2000萬美元，1300萬美元ETH+700 萬美元ERC-20。CRV/ETH 交換池損失1800萬美元。JPEGd損失1200萬美元。Alchemix（白帽行動）損失1200萬美元。Metronome損失700萬美元，160萬美元+CRV池530萬美元。Ellipsis損失7萬美元。[2023/7/31 16:08:29]

由此可見，為了解決這些問題，以太坊必須進行擴展，這可以通過增加網絡可以處理的交易數量以及交易速度來實現。為此，一些擴展方案已經在開發中，其中主要是以太坊2.0，對標第1層擴展方案、側鏈和第2層擴展方案。以太坊2.0、Polkadot和Solana等第1層擴展方案在結構上改變了以太坊的底層共識和鏈模式，而第2層擴展方案則是建立在以太坊主網及其協議之上的。

賭注很高，風險很大。在這場競賽中脫穎而出的少數區塊鏈將為整個DeFi空間和NFT提供動力，維持DAO和虛擬世界，同時也為整個創造者經濟和元宇宙提供支持。

我將在下面詳細說明為什么我相信像Arbitrum這樣的第2層擴展方案將在未來至少五年內引領以太坊的擴展性。

以太坊可擴展性解決方案的簡要概況

如上所述，擴展是指增加交易吞吐量和提高交易速度。下面簡要介紹一下目前旨在實現這一目標的現有方案：

2021年可擴展性解決方案，由@yasminekarimi_制作

有兩種擴展區塊鏈生態系統方式。

第1層擴展方案

Binance.US：SEC從未提供過關于平臺濫用客戶資產的證據:6月19日消息，Binance.US在推特上表示，美國證券交易委員會（SEC）從未提供過任何關于其濫用客戶資產的證據。事實上，本周早些時候，SEC的律師在法官的詢問下在法庭上承認，他們沒有證據表明發生過任何此類事情。這與該機構繼續試圖以任何方式扼殺加密行業是一致的，即使是提出沒有事實支持的指控。這場斗爭損害了我們的業務和聲譽，但沒有損害我們的斗志，以及我們捍衛自己免受不屬于我們司法系統的無端指控和“執法監管”策略的決心。我們期待繼續在法庭上為自己辯護。[2023/6/19 21:46:45]

第1層方案處理底層協議，也就是主網區塊鏈本身的代碼，以此來提高區塊鏈的交易能力。它們可以進一步劃分為：

協議改進

協議改進是對底層協議所做的改變，以擴大交易吞吐量，具體而言是通過增加一個區塊中可放置的交易數量，減少區塊創建之間的時間差，或通過從工作量證明共識模式到權益證明的結構性轉變來實現。與“工作量證明”模式不同，“權益證明”根據他們在協議中投入的虛擬幣數量來選擇驗證者。由于驗證者是在此基礎上選擇的，因此不再需要大量的計算能力，也不存在讓gas費達到天文數字的礦工之間的競爭。交易的驗證時間要短得多，因為單個節點不必像基于PoS的區塊鏈Solana30,000TPS和Polkadot1000TPS那樣投入那么多處理能力。作為比較，以太坊只能處理16個TPS。

分片?

分片將一個區塊鏈的計算任務和數據空間劃分為多個鏈。分片區塊鏈協議自然意味著將初始網絡的節點分為更小的組，每個組負責批準待定交易的獨特子集并存儲全局狀態的子集。通過可驗證的隨機函數實現的加密排序機制，節點被分配到分片，以避免分片由大多數惡意節點組成時的分片接管攻擊。由于特定于一個節點的交易是由它而不是由整個區塊鏈來驗證的，因此沒有導致高費用的競爭，交易也更快，這反過來又增加了一秒鐘內可以處理的交易數量。根據VitalikButerin的說法，分片以及PoS共識模型應該能夠在以太坊2.0上實現100000TPS。

全鏈域名服務商SPACE ID完成種子輪融資，Binance Labs領投:9月2日消息，全鏈域名服務商SPACEID宣布完成種子輪融資，本輪融資由BinanceLabs領投，具體融資金額及其它詳細融資信息暫未透露。

Binance Labs 表示，目前包括 Project Galaxy、DODO、STEPN、Trust Wallet、Chainlink、Ankr、CyberConnect、Mathwallet，以及更多 BNB Chain 生態系統中的項目開發者均與 SPACE ID 在進行密切合作。SPACE ID 正在構建一個通用域名標準和一個軟件開發工具包 (SDK)，旨在通過去中心化身份基礎設施和互操作性為 Web3 提供核心解決方案，將 Binance 的 .bnb 域名服務提升至新的水平。[2022/9/2 13:04:54]

第2層擴展方案

第1層擴展方案改變了區塊鏈的協議，第2層擴展方案是由鏈上構建的智能合約實現的對第1層擴展方案的擴展。通過在向第1層擴展方案報告之前將交易的執行外包出去的方式，第2層擴展方案為交易的處理創造了額外的空間。有很多種方法可以實現這一點。

側鏈

首先，你可以將資產轉移到交易費用和速度更理想的側鏈上。資產的跨鏈轉移是通過雙向錨定協議實現的，該協議在第一條鏈上鎖定資產，然后在第二條區塊鏈上創建一個交易，其輸入的信息包含加密證明，證明鎖定是正確的。這方面的一個完美例子是Polygon。

Plasma

其次，Plasma是區塊鏈系統中的區塊鏈構造。資產被發送到管理Plasma鏈的智能合約中，由該合約執行交易。除非有欺詐的證據，只有區塊頭的哈希值才會在根鏈上提交，當欺詐發生時，區塊會被回滾，區塊創建者會受到懲罰。這種“只有當”的方案帶來了巨大的可擴展性，因為使根區塊鏈的狀態更新最小化會讓交易更快。

狀態通道

狀態通道是指允許參與者在鏈外進行x次交易但只向以太坊網絡提交兩次鏈上交易的開源協議和智能合約。用戶在第一次打開通道時，必須創建并支付一筆以太坊交易。而當其準備要關閉通道時，用戶又必須支付費用來處理以太坊區塊鏈上的交易。這減少了必須處理和存儲的交易數量，并將gas費用減少到只打開和關閉一個通道所需要的花費。在以太坊上利用狀態通道的主要項目有StateChannels、Celer、Perun和Raiden。

DeFi協議SmartChain DeFi完成1600萬美元A輪融資，Binance Labs領投:5月31日消息，流動性即服務（LaaS）DeFi 協議Smart Chain DeFi宣布完成1600萬美元A輪融資，Binance Labs領投，非托管DEX Domination Finance創始人Adrian Kolody等參投。

據悉，SmartChain DeFi是基于BNB Chain的一站式流動性即服務（LaaS）DeFi協議，曾在天使輪獲得Binance 10億成長基金的資助。Smart Chain DeFi為PancakeSwap等10余種協議提供流動性服務，管理著來自知名機構和超80,000名LP的6000多萬美元流動性。[2022/5/31 3:52:11]

Rollups

Rollups通過在單個“批次”中進行匯總交易，使用壓縮工具以及在鏈外驗證它們，然后將狀態數據存儲在第1層擴展方案上，從而來擴大主網。壓縮和批處理帶來了更高的吞吐量，使得每個交易的速度加快以及成本最小化。?

其次，根據驗證方式不同，rollups有兩種不同的類型。我們驗證的方式是在交易被分批處理后，檢查后狀態的根是否正確。在zkrollups中，每一批交易都會產生一個有效性證明，稱為ZK-SNARK，而像Arbitrum這樣的optimisticrollups，只有當一個節點懷疑某個交易是欺詐性的，才會進行證明計算，從而進一步提高交易速度和吞吐量。

作為一個用戶，我應如何與Arbitrumrollup進行互動？

作為一個用戶，你最有可能與Arbitrum互動的場景是當你使用dApp時，這些dApp就是你通常在以太坊上使用的并且需要交易的，。更具體地說，當你要與Arbitrum互動時，首先將ArbitrumOne網絡擴展添加到你的MetaMask錢包中，并連接到它，然后橋接資產。?

為什么Arbitrum將在不遠的未來引領以太坊的擴展？

三箭資本向Binance交易所地址轉入300萬USDT:據 KingData 數據監控，被KingData大戶地址追蹤標記為三箭資本的地址(0x085af684acdb1220d111fee971b733c5e5ae6ccd)在17分鐘前轉出300萬USDT，該筆轉賬轉入了地址0x28c6c06298d514db089934071355e5743bf21d60，該地址被Etherscan標記為Binance交易所地址。[2021/12/22 7:56:59]

Arbitrum解決了區塊鏈的三難問題：可擴展性、去中心化、安全性。?

僅僅擴大規模是不夠的。在增加其交易吞吐量的同時，區塊鏈必須保留區塊鏈技術的兩個基本屬性：去中心化和安全。這就是所謂的區塊鏈三難問題。截至目前，唯一能滿足這三個要素的以太坊擴展方案就是像Arbitrum這樣的rollups。在Arbitrum上已經處理的交易總數達356萬筆，2021年9月12日，日交易數量達到最高的26.8萬筆。?

在一段時間內Arbitrum上的每日交易總額

在處理能力方面，Arbitrum應該可以實現40000個TPS，與使用以太坊底層擴展相比，有5倍的平均成本優勢。除此之外，Arbitrum實際上正在努力將費用進一步降低90%-95%，這意味著你只需花幾十美分就能鑄造一個NFT或轉移eth。在Arbitrum上每天花費的gas費總額也一直低于以太坊。而9月12日的明顯飆升則是由于一個名為ArbiNYAN的第2層擴展流動性挖礦平臺的推出。

在Arbitrum與Ethereum上支付的每日總gas費

Arbitrum實現了這種高吞吐量，同時從第1層擴展共識中獲得了安全性。作為比較，早期的第1層擴展方案，如Ethereum和Bitcoin，優先考慮了去中心化和安全，但犧牲了可擴展性，這一點從今天的高gas費就可以看出。同樣，其他有競爭性的第1層擴展方案，如Solana和EOS，因為分別只有200和21個節點控制他們的網絡，導致它們犧牲了去中心化。反過來，中心化也會影響安全，因為其會增加51%的攻擊機會。同樣，側鏈有可能在主網中帶來攻擊載體，因為它們依賴于自己的共識和區塊驗證模型。另一個安全性有限的例子是協議的改進，因為具有“更大區塊”的區塊鏈本質上更難驗證，并可能變得更加中心化，反過來同樣導致了其更不安全。然而，請注意，并不是所有的rollups在早期都是去中心化的，盡管大多數，甚至所有，都致力于逐步去中心化。

Arbitrum是迄今為止最兼容EVM的第二層擴展解決方案

Arbitrum是截至目前最兼容EVM的第2層擴展方案。這使得開發人員將現有的以太坊應用程序遷移到rollups上幾乎是不費吹灰之力的，因為他們不需要重寫代碼。Arbitrum目前可以支持不計其數的dApp，是最大的以太坊第二層網絡，在DeFi協議中鎖定的總價值超過23億美元。作為比較，ZK-rollups和支付通道只支持簡單的支付、交換和其他特定應用的使用。目前，它總共有2361個經過驗證的合約，自9月以來，平均每天增加12個合約。

Arbitrum上每日驗證地址數量

隨著更多的dApp被整合到Arbitrumrollup中，Arbitrum不僅對開發者非常有吸引力，也因此對用戶很有吸引力。使用Arbitrum的特定地址數量的增加證明了這一論斷。

在一段時間內Arbitrum上獨立地址的總數

在這些地址中，聰明錢地址似乎對Arbitrum給予了特別關注。如下所示，使用以太坊的ETH百萬富翁中有50%也使用Arbitrum。對于那些還不熟悉Nansen標簽的人來說，ETH百萬富翁是指ETH余額至少為100萬美元的地址。

Arbitrum上活躍的聰明資金的比例

簡單來說，它建立在加密貨幣領域的王者——以太坊——之上

我們相信像Arbitrum這樣的rollups將在未來幾年主導以太坊的可擴展性的另一個原因是，它們是建立在以太坊上的，而以太坊是加密貨幣領域的王者。這使他們具有先發優勢。首先，就使用情況而言，以太坊仍然是世界上最流行的區塊鏈協議，上面有3000多個dApps、DeFi、NFT、DAO和虛擬世界生態系統。比特幣是這方面唯一可以相提并論的區塊鏈，但其缺乏承載rollups的能力。

其次，與大多數人所認為的以太坊2.0會使rollups過時的觀點不同，考慮到以太坊2.0在幾年后才會全面部署，Arbitrum等rollups應該是第一個事實上的擴展解決方案。而恰恰相反，數據分片，即以太坊2.0的第二步，主要是為了加速rollups。有rollups分割存儲的狀態，有分片分割交易的歷史，還有rollups將自己注冊到特定的分片中，rollups的吞吐量的可擴展性是指數級的，到2030年有可能達到1500萬TPS。

由于這些原因，很明顯，像Arbitrum這樣的rollups在不久的將來會有獨特的地位來領導以太坊可擴展性解決方案的浪潮。

準備好迎接第二層擴展方案代幣的到來

除非你是開發者或早期投資者，否則你仍然可以通過購買項目的原生代幣來獲得曝光。雖然大多數像Arbitrum這樣的rollups還沒有原生代幣，但我們可以預計大多數rollups項目最終都會發布。

目前rollups面臨的一些挑戰

第一個挑戰是，對于optimisticrollups來說，提款期很長。提款可能需要7天時間，因為提款需要有一定的延遲，以便在交易被懷疑為欺詐的情況下，有時間公布欺詐的證據并取消提款。

其次，保證optimisticrollups安全的條件是，至少有一個節點是誠實的，并能識別欺詐性交易。?

除此之外，盡管我們可以期待通過rollups移動資產和數據將變得越來越容易，但rollups仍處于早期階段，還不具備互操作性。盡管如此，還是有像Hop、Connext、cBridge和Biconomy等具備互操作性的解決方案。

最后，許多人認為，盡管由于用戶都被激勵去得到最好的價格，以太坊的流動性在不同的rollups之間是分散的，但是隨著時間的推移，流動性會累積到像Arbitrum這樣的rollups上。

從現在起五年后的rollups

實事求是地講，從長遠來看，rollup的潛力并不限于以太坊。可擴展性解決方案的未來實際上是一個由多個第1層擴展方案鏈上的相互依賴的擴展解決方案組成的更復雜的系統。在這個復雜的未來，我們還是可以期待三個主要趨勢。

如上所述，在短期內，Arbitrum等以太坊上的rollups將主導擴展解決方案的格局，然后將通過部署以太坊2.0及其分片方案進一步加強。第2層擴展方案，包括但不限于rollups，將展現出其進步的方面并使其性能變得越來越高，從而在執行方面與第1層擴展方案競爭。?

接下來，當其他具有競爭性的第1層擴展方案達到滿容量時，它們將越來越多地開始在其主網的基礎上建立rollups。事實上，大多數人仍然不能搞清楚rollups的潛力，每個第1層擴展方案都會需要rollups。以太坊只是第一個一直在為它做準備的，而且已經有相當長的一段時間了。例如，Tezos正在接受一個以rollups為中心的路線圖。同樣，NEAR、Celestia和Polygon也是如此，他們最近剛剛宣布了基于擴展解決方案PolygonMaiden的高級zk-STARKs。?

事實上，考慮到對以太坊和區塊鏈的需求只是單向的，我們也可以預期，所有的擴展解決方案將同樣有效和必要，以滿足當前和未來的市場參與者日益增長的需求。?

結論

總之，高昂的gas費用確實只是冰山一角。以太坊自成立以來就一直面臨著擴展問題，而目前眾多的擴展方案都是為了解決這一問題。其中，Arbitrumrollups不僅是目前最大的以太坊第2層網絡，也有可能在未來幾年內主導擴展方案。事實證明，Arbitrumrollup有能力在不影響主網的去中心化和安全性的情況下擴展以太坊的規模。當更多試圖獲取盡可能最好的價格的用戶轉向Arbitrum，更多的開發者將在其基礎上進行開發，因為它是最兼容EVM的。拋開以太坊，rollups也是一種范例，其將被輸出到其他具有競爭性的第1層擴展方案中，并融合到正在變得日益復雜的各類擴展方案中。?

對于加密貨幣領域的每個人來說，像Arbitrum這樣的第2層擴展方案不僅僅是一個投資問題，它們更是DeFi、NFT空間中正在進行的和未來的項目的基礎，它們將不僅維持DAO和虛擬世界，也將支持整個創造者經濟和元宇宙。

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