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以太坊進化:二層擴容無限潛力,一鍵多鏈

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原作者:YBB資本研究員Ac-Core

以太坊進化:二層擴容無限潛力,一鍵多鏈

總長DR

  • 跨鏈資產轉移由於不同區塊鏈的架構和共識機制不同,且缺乏統一標準,導致驗證過程複雜且昂貴,限制了資產流動性。現有的第三方橋樑面臨信任和安全挑戰,中心化橋樑需要保持流動性並將成本轉嫁給使用者。一鍵鏈上發行就像在解決三角問題一樣,是折衷的資產橋接解決方案。

  • 市場成熟度:OP Stack、Superchain最先搶佔市場,Base成為成功代表; AggLayer由於原生兼容以太坊,更容易被接受,但必須確保聚合過程的安全性和可靠性; Elastic Chain需要判斷ZKsSync本身的發展。無論是從市場或技術來看,短期內OP仍是首選,長期來看ZK是首選。

  • 在產業創新不足的背景下,DeFi仍是Rollup的主要應用。現階段,DePIN、RWA、大規模GameFi出現在Rollup的機率並不高。 SocialFi和NFT市場將出現在Rollup中,但市場熱度未知。馬太效應一般適用於區塊鏈。 Rollup無限發行的趨勢長期關注頭部,短期關注中下游。

1. 連結鏈之間的島嶼:橋樑問題

當我們跨鏈轉移資產時,不同的區塊鏈都有獨特的架構、共識機制、狀態證明和狀態轉換,缺乏統一的標準和互通性,導致跨鏈通訊和資料交換有一定的複雜性。這些驗證過程通常太昂貴,無法在鏈上執行。這種限制導致使用多重簽名委員會來證明彼此鏈的狀態的認證網路激增。因此,目前還沒有一個通用的去中心化標準或協議能夠實現所有區塊鏈之間的互操作,這就限制了資產在不同區塊鏈之間的自由流動。

為了方便跨鏈資產轉移,大量的第三方橋接器應運而生,但這些橋接器在運作中的信任問題方面面臨著巨大的網路安全挑戰。即使中心化橋樑能夠充分保證安全,它們仍然需要在每條整合鏈上保持足夠的流動性來維持運營,而成本將轉嫁到用戶身上。目前存在無法滿足原生去中心化資產橋接要求、難以信任第三方橋接等問題。 ZKsync、Polygon、Optimism分別推出了各自更原生的在地化多鏈擴容解決方案Elastic Chain、AggLayer、SuperchainExplainer。

2. ZKsync 3.0:彈性鏈

以太坊進化:二層擴容無限潛力,一鍵多鏈

圖片來源:zksync.mirror

2023 年,ZKsync 背後的主要開發公司 Matter Labs 發布了他們的 ZK Stack,這是一個工具包,可讓開發人員基於 ZKsync 技術建立自己的區塊鏈。本質上,這些客製化鏈將透過彈性鏈相互連接,將 ZKsync 3.0 從單一以太坊 L2 轉變為彈性鏈。

ZKsync 3.0協議核心升級於2024年6月7日發布,是ZKsync現階段最複雜的升級。它將 ZKsync L1 橋重新配置為共享路由器合約,以支援不斷增長的可互通 ZK 鍊網路以及 ZK Rollup 框架 ZK Stack 支援的鏈之間的本地、去信任、低成本互通性。

根據Matter Labs 介紹:Elastic Chain 是一個無限可擴展的ZK Chain(rollups、validiums 和volitions)網絡,透過數學驗證方法進行保護,並在統一直觀的用戶體驗下無縫互通,旨在實現不同ZKsync 中的使用者之間的互通性生態系統更加平滑、更具流動性。

2.1 彈性鏈架構

Elastic Chain不是單獨透過ZK技術實現的,也不能透過在其他非ZK多鏈系統中添加ZK證明補丁來實現。從高層來看,其網路由三個部分實現:ZK Router、ZK Gateway、ZK Chains。

1.ZK路由器

  • 核心路由機制:ZK Router是ZKSync 3.0架構的主要路由元件,負責管理和協調網路中不同鍊和節點之間的通訊和資料傳輸;

  • 跨鏈通訊:透過高效的跨鏈通訊協議,ZK Router 保證不同鏈之間的資料能夠快速且安全地傳輸,提高整個網路的互通性和效能。

2.ZK網關(ZK網關/出入口):

  • 入口和出口節點:ZK Gateway 作為 ZKSync 3.0 網路的入口和出口節點,處理外部區塊鏈(如以太坊主鏈)與 ZKSync 網路之間的交互作用;

  • 資產橋接:負責外部區塊鏈與ZKSync網路之間資產的橋接與轉移,保證資產能夠在不同鏈之間安全且有效率地流動;

  • 交易聚合:將使用者的交易批量聚合,產生零知識證明,提交到外部區塊鏈進行驗證,減少鏈上資料負載和交易費用;

  • 中介軟體:整體可以理解為部署在以太坊和ZK鏈之間的中間件,以促進ZK鏈之間的充分互通。

3. ZK鏈(ZK鏈本身):

透過產生和驗證零知識證明來保證交易的有效性和安全性,並將結果提交給ZK Router進行聚合和協調。它們透過 ZK Gateway 和 L1 智能合約互連,並且是使用 ZK Stack 構建的完全獨立、可自訂的自主 Rollup、Validium 或 Volitions。

根據ZKsync介紹,Gateway是Elastic Chain實現ZK Chains與以太坊無縫結算的關鍵組件。透過Gateway向以太坊提交證明和資料有以下優點:

  • 跨批次、跨鏈證明合成,降低L1驗證成本;

  • 狀態差異壓縮將小批量發送到Gateway的資料進行壓縮,並有效率地大量轉發到L1;

  • 更快的最終確認透過驗證鏈證明並防止其矛盾來實現低延遲跨鏈橋接,這透過大量驗證者的質押得到加強。 ZK Chain不需要信任其他鏈;

  • 活動:每個ZK鏈的活動由其驗證者獨立管理。網關不影響其活動,鏈條可以自由離開網關。

  • 抗審查跨鏈強制交易將比普通的 L1 抗審查交易更便宜,使所有用戶更容易存取。

ZK鏈可以直接結算到以太坊,而不需要使用ZK網關,並且可以選擇隨時離開ZK網關網絡,而不影響其鏈的安全性。 ZK Chains可以在使用ZK Gateway和直接結算到以太坊之間自由切換。 ZK Gateway 將由去中心化、無需信任的驗證者集群來運營,以確保網路的彈性和可靠性。參與此去中心化驗證過程需要 ERC 20 代幣。 ZKSync 網路治理將為此目的指定一個代幣(可以是 ZK 代幣)。

驗證者將被收取橋接費以及發佈到 ZK Gateway 的每個位元組的狀態差異資料的費用。這為驗證者加入 ZK Gateway 提供了激勵,因為隨著越來越多的價值交易上鍊,他們的收入可以呈指數級增長。同時,由於驗證者提供的再壓縮服務,透過 ZK Gateway 結算資料會比直接在以太坊網路上結算更便宜,這可能是大多數 ZK Chain 可能選擇加入的原因。

3. Polygon 2.0:聚合層

以太坊進化:二層擴容無限潛力,一鍵多鏈

圖片來源:Polygon Agglayer

3.1 Agglayer 設計起源

與OP Stack和ZK Stack類似,使用Polygon CDK創建的區塊鏈可以直接連接到Agglayer,利用其統一的橋接和安全服務實現與其他區塊鏈的互操作,共同構成Polygon 2.0的核心架構。

Agglayer 的核心思想源自於 Umbra Research 提出的 Shared Validity Sequencing 設計,旨在實現多個 Optimistic Rollup 之間的原子跨鏈互通性。透過共用排序器,系統可以統一處理多個Rollup的事務排序和狀態根發布,確保原子性和條件執行。

實作邏輯:需要以下三個元件:

  • 共用排序器:接收並處理跨鏈交易請求;

  • 區塊建構演算法:共享排序器負責建構包含跨鏈操作的區塊,並保證這些操作的原子性;

  • 共享詐欺證明:在相關 Rollups 之間共享詐欺證明機制,以強制執行跨鏈操作。

由於現有的 Rollup 已經具備了 Layer 1 和 Layer 2 之間雙向訊息傳遞的功能,因此 Umbra 僅添加了一個 MintBurnSystemContract 合約(Burn 和 Mint)來完成這三個元件。

工作流程:

  • A鏈上的銷毀操作:任何合約或外部帳戶都可以調用,成功後會記錄在burnTree中;

  • B鏈上的薄荷操作:排序器執行成功後將其記錄到mintTree中。

不變量和一致性:

Merkle 根的一致性:A 鏈上的 burnTree 和 B 鏈上的 mintTree 的 Merkle 根必須相等,以確保跨鏈操作的一致性和原子性。

系統運作:

共用排序器負責將兩個 Rollup 的交易批次和聲明的狀態根發佈到以太坊。它可以是集中式的,也可以是分散式的(例如 Metis)。排序器接收交易並為 Rollup A 和 B 建立區塊。 B 上的Mint 交易被包含在內;如果失敗,這兩筆交易將被排除。

3.2 Agglayer核心組件

在Polygon 2.0s Agglayer中,統一橋樑和悲觀證明是其核心組件。

1.統一網橋

技術框架:

  • 跨鏈通訊:統一橋的核心是實現不同鏈之間的無縫通訊。它採用跨鏈通訊協定來實現不同Layer 2解決方案與以太坊主鏈之間的資料和資產轉移。

  • 流動性聚合:橋聚合來自不同 Layer 2 解決方案的流動性,允許使用者在不同鏈之間自由轉移資產,而無需擔心流動性碎片。

實作邏輯:

  • 訊息傳遞:Unified Bridge透過訊息傳遞機制實現跨鏈通訊。訊息包含交易相關訊息,透過橋接協議在鏈之間傳遞;

  • 資產鎖定與釋放:當使用者鎖定一條鏈上的資產時,統一橋將相應地釋放目標鏈上的等值資產。這個過程需要使用智能合約來確保安全性和透明度;

  • 互通協定:為了確保不同鏈之間的互通性,統一橋使用標準化的互通協定。這些協議定義瞭如何處理跨鏈交易、如何驗證交易的有效性以及如何處理潛在的衝突。

以太坊進化:二層擴容無限潛力,一鍵多鏈

圖片來源:聚合區塊鏈:新論文

2. 悲觀證明

技術框架:

  • 安全性:悲觀證明是一種旨在防止詐欺交易的安全措施。透過在交易驗證過程中引入額外的驗證步驟來確保所有交易都是有效的;

  • 延遲驗證:與樂觀證明不同,悲觀證明假設交易可能是惡意的,並在確認之前執行完整的驗證。

實作邏輯:

  • 初步驗證:交易提交後,系統將立即進行初步驗證。這包括檢查交易的基本資訊和簽名的有效性;

  • 深度驗證:初始驗證通過後,交易將進入深度驗證階段。系統會呼叫一系列智能合約來檢查交易的複雜性和潛在風險;

  • 爭議解決:如果在驗證過程中發現任何問題,系統將觸發爭議解決機制,允許使用者和驗證者提交額外的證明來解決爭議,確保交易的最終有效性。

透過統一橋和悲觀證明,Agglayer能夠提供高度安全、可擴展和可互通的區塊鏈環境。這些元件不僅增強了系統的安全性,還簡化了跨鏈交易的操作,使用戶更容易在不同鏈之間進行互動。更多內容請參考YBB Capitals上一篇文章從模組化到聚合,探索Polygon 2.0的Agglayer核心(一)

4. 樂觀:超級鏈解釋者

Optimism在2023年率先推出一鍵鏈,首要任務就是為OP Stack建立統一的網路標準。 OP Stack 是以太坊擴展解決方案 Optimism Superchain 的啟動平台,也是所有使用 OP stack 構建的 L2 進行互動和交易的樞紐。

相信大家對於OP Stack已經很熟悉了。簡單介紹一下,Optimism 超級鏈將共享通用的 OP Stack 開發棧、橋接器、通訊層和安全性,以確保每條鏈能夠以協調的方式進行通訊並作為一個單元運行。此結構可分為五個不同的層,每個層都有其特定的目的和功能:

  • 資料可用性層決定了基於OP棧的鏈的原始輸入主要透過以太坊DA取得;

  • 排序層控制使用者交易的收集和轉發方式,通常由單一排序器管理;

  • 衍生層將原始資料處理成執行層的輸入,主要使用Rollup;

  • 執行層定義系統狀態結構和轉換函數。以太坊虛擬機(EVM)是核心模組;

  • 結算層允許外部區塊鏈透過基於故障證明的證明來查看 OP Stack 鏈的有效狀態。

與Elastic Chain和Agglayer相比,Optimism Superchain出現最早,最早佔領市場。它的表現也優於 Base,佔每日 Gas 支出的絕大多數,這直接反映了 Base 的鏈上活動。

以太坊進化:二層擴容無限潛力,一鍵多鏈

圖片來源:Dune Optimism – 超鏈鏈上數據

5.對一鍵上鍊的主觀想法(本章僅代表作者個人觀點)

5.1 AggLayer、超級鏈、彈性鏈的競爭

上述三種擴容方案都是各自Rollup擴容敘事的延伸。從市場成熟度來看,OP Stack 和 Superchain 是最早搶佔市場的,而 Base 已經是最成功的代表。

AggLayer在原生相容性方面具有優勢,可以直接運行在現有的以太坊網路上,無需對底層協議進行重大改動,使其更容易被現有以太坊用戶和開發者接受。此方案的優點是可以有效利用現有的以太坊網路。挑戰在於如何確保聚合過程的安全性和可靠性。

Elastic Chain現階段初步判斷是需要判斷ZKsync生態的發展和社群的建構。如果ZKsync本身不發展,未來ElasticChain在吸引開發者和維持社區熱情方面可能會面臨阻力。無論是從市場或技術面來看,或是短期看OP,長期看ZK比較好。

另外,上述三種解決方案都會帶來Rollup原有的問題:中心化程度相對集中。隨著最近Based Rollup的擴張計劃,未來它也可能是潛在的競爭對手。它直接將排序器交給L1,也就是以太坊本身的方式,這樣L2就不再需要額外的排序器或複雜的驗證步驟。雖然這種更原生的擴展也會存在一些潛在的 MEV 問題,但其後續發展仍然值得關注。

以太坊進化:二層擴容無限潛力,一鍵多鏈

圖片來源:ZKsync – 彈性鏈簡介

5.2 Rollup未來發展趨勢及應用創新

整體來看,隨著一鍵上鍊的推廣,以太坊主流擴容方式Rollups的數量將會不斷增加。即便是2023年比特幣生態爆發,其非原生擴容也藉鏡了許多以太坊的擴容邏輯。在市場創新不足的背景下,Rollups 的應用創新和影響可能有限。

對於每條VM鏈來說,無論市場如何變化,TVL仍然是主要指標,因此最先出現的應用仍然是各種DeFi協定。此外,SocialFi協議和NFT交易市場也可能出現。

在其他賽道上,DePIN在Rollup和L1上很難發展,領先者可能會出現在Solana; RWA概念更有可能在L1上發展,但對Rollup缺乏信心; GameFi也會出現,但大型遊戲只會在專注於GameFi的Rollup上有機會。因此,現階段最確定的應用仍是 DeFi。

然而,區塊鏈的馬太效應是顯而易見的。多鏈時代的到來,資源將向龍頭專案集中,強者恆強,底層將被淘汰。

擴充連結:
(一)從模組化到聚合:探索Polygon 2.0的Agglayer核心

https://medium.com/ybbcapital/from-modularity-to-aggregation-exploring-the-core-of-polygon-2-0s-agglayer-e492d d 05 ceb 9

參考文章:

【1】彈力鏈介紹

https://zksync.mirror.xyz/BqdsMuLluf6AlWBgWOKoa587eQcFZq2 0 zTf 7 dYblxsU

【2】zkSync 協定升級 v2 4:新的預編譯、更多 blob、Validium 等。 #519

https://github.com/zkSync-Community-Hub/zksync-developers/discussions/519

本文源自網路:以太坊的演化:二層擴容的無限潛力與一鍵多鏈

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