為什么 rollups + 數據分片模式將是唯一可持續的高可擴展性解決方案_ROL

關于 rollups + 數據分片 (以下簡稱 rads) 的討論，通常是從它會 “更安全和去中心化” 的角度著手，但這只是其中一部分原因。rads 會成為實現全球規模吞吐量的唯一解決方案的真正原因是其可觀的可擴展性 —— 這是長期實現數百萬 TPS 的唯一方法。更加具體一點，我個人會偏向考慮 zkRollups，因為 optimistic rollups 有自己固有的局限性。我會得出以上論點，主要歸結為兩個原因：

a) 技術可持續性以及?

b) 經濟可持續性。

技術可持續性

要是進行進一步的細分，一個在技術上可持續的區塊鏈節點必須做到以下三件事：

1.在鏈上與節點保持同步一致。

2.能夠在合理的時間內從創世區塊開始同步。

3.避免狀態膨脹甚至失控。

顯然，對于去中心化的網絡來說，所有這些都沒有商量的余地，并且會容易導致嚴重的瓶頸出現。[附錄：有人指出 2) 的內容并不是必要的，這一點我同意。因為經過社會共識驗證的快照就已經能達到很好的水平了。] 以太坊在嘗試實現這三點的同時，推動其他可能性的發展，而這顯然還不夠。同時保留了這三點的分片鏈最多只能將可擴展性提高到幾千TPS —— 但這種程度還不夠。

中心化解決方案及其硬性限制

但較中心化的網絡可能會開始妥協。

1) 不需要每個人都跟上鏈的同步情況，只要能滿足最低要求的驗證者數量即可。

2) 不需要從創世紀區塊開始同步，只需使用快照和其他快捷方式就可以了。

3) 狀態休眠機制 (state expiry) 是一個很好的解決方案，并將在大多數的鏈上實現。

Cardano創始人：rollups部署正在迅速推進，Midnight將成為首個采用項目:7月23日消息，Cardano創始人Charles Hoskinson提供了關于該網絡rollups部署的更新。一位推特用戶指出，Hoskinson今年在YouTube視頻中兩次談到了rollups，并進一步詢問他具體指的是哪個項目。對此，Hoskinson談到了需要rollups的側鏈項目。他補充說，團隊正在執行一個非常積極的時間表，Midnight將成為第一個用戶。

去年，Cardano開發公司Input Output Global推出了隱私區塊鏈Midnight，它將作為Cardano區塊鏈的側鏈運行。Midnight將利用零知識證明以及私有和公共計算的結合，提供一個無需信任的生態系統，在合規的同時保護敏感的個人和商業數據。用例可能包括財務工作流、醫療保健數據和供應鏈操作等。

據悉，在4月份的一次AMA活動上，Hoskinson暗示將在Cardano上發布ZK-rollups，并補充說一個“美好的計劃”正在準備中。[2023/7/24 15:54:00]

在那之前，像 regenesis ?這樣的蠻力到期解決方案 (brute force expiry solutions) 可能會有所幫助。介紹到這里，大家可能會覺得這種網絡不夠去中心化，但我們本文中并不關心這一點 —— 本文中只關心可擴展性這個問題。

其中，

1) 是硬性限制，而 RAM、CPU、磁盤 I/O 和帶寬是每個節點的潛在瓶頸，更重要的是 —— 在網絡中保持最低要求的節點同步，這意味著擴容的程度具有一定的硬性限制。事實上，你可以看到像 Solana 和 Polygon 這樣的 PoS 網絡已經努力到了最高的程度了，盡管目前處理的只是幾百 TPS (不包括投票) 的交易。之前我訪問 Solana Beach 的網站時，看到上面說 “Solana Beach 在同步 Solana 區塊鏈節點上遇到了一些問題”，其中提到的區塊時間為 0.55 秒 —— 比 0.4 秒的目標慢了 43%。你至少需要 128 GB 才能跟上區塊的同步，即使 256 GB RAM 的空間也不足以從創世區塊開始同步 —— 所以你需要快照來使其發揮作用。這是上述提到的折衷方案。

由Jump控制的Robinhood平臺地址目前剩余7.96億美元加密資產:6月10日消息，據0xScope監測數據顯示，由Jump控制的Robinhood平臺地址目前剩余價值7.96億美元加密資產，該地址目前持有的433,955枚ETH價值7.59億美元。此外，該地址目前剩余價值2300萬美元的SHIB、價值667萬美元的COMP、價值469萬美元的UNI，以及價值209萬美元的LINK等山寨幣。[2023/6/10 21:28:29]

2)可擴展性才是我們今天的關注點。Jameson Lopp 在一臺 32 GB 的機器上做了一個測試 —— 在開始之前就預計了測試失敗的必然性 —— 它在一個小時內崩潰了，根本無法同步上區塊的數據。當然，Solana 在這里給其他鏈做了一個很好的示范，因為其他鏈上的情況其實也是如此。

zkRollups 可以輕易地打敗中心化的 L1

zkRs 的要求甚至比最中心化的 L1 還要高得多，因為有效性證明使其與最去中心化的 L1 一樣安全！你可以在給定時間內，只有一個活躍節點的前提下，仍然保持高度的安全性。當然，為了抗審查和可恢復性，我們需要多個定序者，但這些定序者不需要達成共識，還可以相應地進行輪換。例如，Hermez 和 Optimism 只計劃在某一段時間內設置一個活躍定序者，并可以讓多個定序者在不同時間段進行輪換。

此外，zkRs 可以利用所有這些創新來使全節點客戶端盡可能地高效，無論它們是為 zkRs 還是 L1 服務的。zkRollups 可以通過狀態休眠機制變得非常有創意，因為交易歷史可以直接從 L1 開始重建。事實上，將來還會有分片和交易歷史訪問預編譯的創新，這些技術能夠幫助實現直接在數據分片上運行 zkRs。我們還需要輕量級的獨立提款形式來達到所有功能上的安全性需求。

美股短線走低，納指跌超1%:金色財經報道，美股短線走低，納指跌超1%，標普500指數跌0.5%，道指跌0.3%。[2023/2/11 11:59:56]

然而，即使在這里，我們也受到了硬性限制。就算是 1 TB 的 RAM 或者 2 TB 的 RAM，這樣的配置也是有硬性限制的。除此之外，還需要考慮能夠同步節點數據的基礎設施提供商。

所以，沒錯，zkR 的可擴展性確實比最能擴容的 L1 都強得多，然而單靠它本身就達到全球規模的可擴展性也不可能實現。

保持使用多個 zkR

簡單來說就是在以太坊數據分片上運行多個 zkR —— 并且是有效的分片 zkR。這種 zkR 一旦發布，它們將提供大規模的數據可用性，并將根據需要繼續進行擴展，預計在 10 年內將達到 1500 萬 TPS。一個 zkR 是沒有辦法做到這種程度的吞吐量，但是多個 zkR 共同運作是可以實現的。

具有不同的 zkR 分片會破壞可組合性嗎？以目前的情況來看，確實會。但這個領域中不斷涌現出別的方案，比如像 Hop、Connext、cBridge、Biconomy 這種快速橋接項目，以及像 dAMM 這樣可以讓多個 zkR 共享流動性的創新解決方案。許多這些創新在 L1 上更加難以實現以及不可能。我希望在這個領域能夠繼續保持創新，可以讓這類擁有多個 zkR 的鏈能夠實現無縫互操作性。

太長不讀：無論最中心化的 L1 能做什么，zkR 都可以做得更好，TPS 也明顯可以達到更高。此外，我們可以有多個 zkR，從而有效地實現全球規模的吞吐量。

經濟可持續性

這個問題相當直接。一個網絡需要收集更多的交易費用，而不是發放給驗證者和托管商的增發獎勵。但在現實中，這是一個非常復雜的話題，我會盡量簡單地闡述。誠然，用戶的對代幣的投機熱情和期待的貨幣溢價可以使網絡保持可持續發展，即使它實際上處于虧損狀態。但對于一個真正有彈性、去中心化的網絡，我們應該努力實現經濟可持續性。

8月以來以太坊信標鏈網絡驗證者新增超4000名:8月25日消息，據歐科云鏈OKLink多鏈瀏覽器數據顯示，8月以來以太坊信標鏈（The Beacon Chain）驗證者新增4108個，目前總驗證人數為 417,401 個。[2022/8/25 12:48:28]

中心化 L1 的維護成本遠高于所收取的收入

下面來看看我們最喜歡舉的兩個例子 —— Polygon PoS 和 Solana。Polygon PoS 每天收取大約 5 萬 美元的交易費用，也就是每年 1800 萬美元。與此同時，它在增發獎勵方面的分配卻遠大于 4 億美元。所以要是你計算一下就能得出這相當于是 95% 的凈虧損，這其實達到了一個令人難以置信的數字了！至于 Solana，它在很長的一段時間內僅收取約 1 萬美元/天的收益，但隨著投機情況越來越狂熱，它已顯著增加至約 10 萬美元/天，即每年約 3650 萬美元。Solana 提供了一個更夸張的增發獎勵 —— 40 億美元，這個數據導致了 99.2% 的凈虧損數值。我從 Token Terminal 和 Staking Rewards 上得到這些數字，我對這些數字的估算已經算是保守了 —— 實際上它們看起來更糟。但我們也應該知道，以太坊一天收取的費用就比這兩個網絡全年的總和還要多！

不能僅僅將吞吐量提高到超出技術可能的范圍

目前的論點為：他們將來會處理更多的交易并收取更多的費用，增發會減少，最終，網絡將實現收支平衡。但是實際情況要復雜得多。首先，即使我們考慮到 Solana 在這十年內達到的最低增發率的話，它仍會達到 96% 的損失。事情是如此地扭曲，以至于這幾乎無關緊要 —— 需要使吞吐量遠遠超過收支平衡的可能性。作為一個思想實驗，按照當前的交易費，Solana 需要達到 154,000 TPS 才能實現收支平衡 —— 但是鑒于當前的硬件和帶寬情況，這是完全不可能的。

Meta正在Messenger上測試端到端加密備份:8月11日消息，Meta宣布正在其即時通信應用Messenger上測試端到端加密備份，以備份用戶在Messenger上的端到端加密聊天，并開始測試Messenger上的自動端到端加密聊天Threads和擴展其他功能。[2022/8/11 12:19:08]

但更大的問題是，這些額外增加的交易并不是白來的 —— 它們對帶寬有了更高的需求，更大的狀態膨脹，以及對系統的要求也更高了。有些人進一步爭辯說，目前有很大的空間，他們可以做得更多。然而，正如我在技術可擴展性部分所提到的，這充其量只是一個劃問號的假設 —— 因為你需要 128GB 的內存才能成功同步一條只做幾百 TPS 的鏈的數據。另一個論點是硬件將變得更便宜 —— 這倒毋庸置疑，但這不是一個神奇的解決方案 —— 你要么需要選擇更大的規模，要么將成本降低，或在這兩者中間找到平衡。請注意 zkR 也將同樣受益于摩爾定律和尼爾森定律。

最后，所有中心化的 L1 都必須增加他們的費用。

這種情況的唯二解決辦法是：a) 網絡變得更加中心化；b) 當網絡達到其極限時，費用就會增加。方案 a) 具有限制，如上所討論那樣，因而選擇 b) 是無可避免的。可以看到這種情況發生在 Polygon PoS 上，費用就開始攀升。事實上，幣安智能鏈已經經歷了這個過程，現在已經是一個可持續發展的網絡了 —— 盡管達到這個目的的費用要高很多。但請記住，我們在這里談論的只是經濟的可持續性。

在繼續下文之前，我想再次指出，目前存在的變量還有很多很多 —— 比如價格升值和波動性 ——這絕對是一種簡單的看法，但我相信這一類一般的邏輯會讓你在理解上更加清楚。

rads 是如何顯著提高效率的，同時成本卻可以這么低

下面談到 rads。在 rollup 方面，它的維護成本非常非常低，只有很少的節點需要在特定的時間內運行，而且不需要昂貴的共識機制來保證其安全性。然而它們都提供了比任何 L1 更大的吞吐量。Rollups 可以簡單地收取 L2 名義上的交易費，從而保持網絡的可盈利性。在數據可用性方面，以太坊目前是高度通縮的，結合高效的信標鏈共識機制，只需要保持最低水平的活動就可以實現接近于零的增發了。

因此，整個 rads 生態系統可以以更大的可擴展性加上更低的潛在費用來保持可持續性。事實上，zkRs 最符合 L1 的利益，我很高興 Solana 至少在考慮這個問題。

太長不讀：Rads 的成本開銷只占中心化 L1 的一小部分，因而同樣的花費，rads 能夠為用戶提供更大的吞吐量；或者實現相似的吞吐量，rads 只需花費一小部分的費用。

短期觀點

很重要的一點是，rads 是一個長期的方案，需要幾年的時間才能發展成熟。

不過，在短期內，有兩個選擇。

1). 一個可持續的中心化 L1，如幣安智能鏈和 rollups。

2). 一個不可持續的中心化 L1。

1 ) 對大多數人來說太昂貴了。像 Hermez、dYdX 或 Loopring 這樣的較佳的 rollup 方案提供類似 BSC 的費用，而 Arbitrum One 和 Optimistic Ethereum 還有一段路要走 (盡管下個月發布的 OVM 2.0 承諾將會把 OE 的費用降低 10 倍)。2) Polygon PoS 和 Solana 目前提供較低的費用，但我已經在上文做了一個廣泛的論證，說明了這從長期來看是不可持續的。不過在短期內，他們為那些尋求低價交易的用戶提供了一個很好的選擇。但其實還有第三個選擇， 3)Validiums。

Validiums 提供的費用和 Polygon PoS 還有 Solana 相當 —— 事實上，Immutable X 現在已經上線，可以免費鑄造 NFT，你可以在 SwiftMint 上試試。目前 validium 的數據可用性方面和中心化的 L1 一樣，可以算得上都屬于不可持續的情況。雖然還可以選擇使用數據可用性委員會等替代性的共識方法，但實際上這個選擇還是要便宜很多的。Validiums 的絕妙之處在于，當數據分片發布后，它們可以直接向前兼容到 rollups 或 volitions。當然，如上所述，L1 也有這個選項，但這將是一個更具顛覆性的變化。另外，使用 validium 明顯比中心化的 ?L1 更安全。

總結

1. 區塊鏈行業尚不具備實現全球規模吞吐量的技術。

2. 一些項目的費用特別低，實際上是通過對代幣的投機行為進行補貼。當然，對于那些正在尋找低價費用的用戶來說，這是一個不錯的選擇。不過你要意識到這不是一種可持續的模式，更不用說去中心化和安全妥協上的問題了。

3. 但即使是這些低費用的項目，如果有機會獲得巨大的流量，長期來看也是會被迫增加費用。永遠都會有更多新的、更中心化的 L1 出現。這是一場無法長期持續的爭奪底層用戶的競爭。

4. 目前，確實存在可持續的選擇，例如幣安智能鏈（至少在經濟上）或優化的 rollups，它們的費用范圍約在 0.1～1 美元之間。

5. 從長遠來看，rads 是唯一可以擴展到數百萬 TPS，達到全球規模吞吐量，同時在技術和經濟上保持可持續性的解決方案。除此之外，還能保持高度安全、去中心化、無需許可、去信任以及可信的中立性，這確實很讓人意想不到。正如一位智者曾經說過的那樣，“任何足夠先進的技術都與魔法無異”，這就是 rollups + 數據分片所呈現的。

最后，這不僅僅是以太坊，Tezos 和 Polygon 也制作了以 rollup 為中心的樞軸，并且所有 L1 都不可避免 a) 應用 zkRollup；b) 成為一條讓 rollup 在其之上構建的安全的、提供數據可用性的鏈；或 c) 接受技術過時并完全依賴營銷、memes 和網絡效應。

來源 |?polynya.medium.com

作者 | Polynya

翻譯/校對 | Lochaiching/ECN

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