Vitalik Buterin 新文章：以太坊 L2 与执行层分片有何区别？

来源文章： 如何分层 2秒 与执行分片真的有区别吗？

编译：Odaily星球日报阿什

我两年半前在《 终局 ”文章说 ，至少从技术上讲，区块链的不同前进道路看起来惊人地相似。

在这两种情况下，链上都有大量的交易，处理这些交易需要：（i）大量的计算；（ii）大量的数据带宽。普通的以太坊节点，比如 2 TB reth 档案节点 在撰写本文时使用的笔记本电脑上运行的程序，即使有出色的软件工程工作和 维克尔树 。相反，在 L1 分片和 以汇总为中心 世界， ZK-SNARKs 用于验证计算和 数据采集系统 用于验证数据可用性。在这两种情况下，DAS 是相同的，ZK-SNARK 是相同的技术，只不过在一种情况下它们是智能合约代码，而在另一种情况下它们是协议的神圣功能。 从真正的技术意义上来说，以太坊正在进行分片，而 Rollups 也在进行分片。

这自然会引出一个问题：这两个世界有什么区别？一个答案是，编码错误的后果是不同的：在汇总世界中，硬币会丢失，而在分片世界中，会出现共识失败。

但随着协议的巩固和形式化验证技术的改进，预计错误的重要性将会降低。那么这两种愿景之间有什么区别？我们能期待它们长期持续下去吗？

执行环境的多样性

2019 年在以太坊上简要讨论过的一个想法是 执行环境 本质上，以太坊会有不同的“区域”，这些区域可以对账户的工作方式（包括完全不同的方法，如 UTXO）、虚拟机的工作方式和其他功能制定不同的规则。

这使得堆栈各个部分可以采用多种方法，如果以太坊试图独自完成所有事情，这将很难实现。

最终，一些比较雄心勃勃的计划被放弃，只剩下了 EVM。不过，以太坊 L2（包括 rollups、valdiums 和 Plasmas）可以说最终充当了执行环境。

如今，人们的注意力往往集中在 EVM 的 L2 等效物上，但这忽略了许多替代方法的多样性：

• Arbitrum 触控笔 ：向 EVM 添加第二个基于 WASM 的虚拟机；

• 燃料 ：采用与比特币类似（但更全面）的基于UTXO的架构；

• 阿兹特克 ：引入一种基于 ZK-SNARKs 的隐私保护智能合约设计的新语言和编程范式。

基于UTXO的架构来源：Fuel文档

试图将 EVM 打造成一个涵盖所有可能范式的超级虚拟机将会损害每个概念的实现，最好让这些平台专门化。

安全权衡：规模与速度

以太坊 L1 提供了真正强大的安全保障。 如果某些数据位于在 L1 上最终确定的区块内，则整个共识（包括极端情况下的社会共识）将确保该数据不能被编辑以违反将该数据放入区块内的应用程序的规则，确保由该数据触发的任何执行都无法撤消，并确保该数据仍然可访问。

为了实现这些保证，以太坊 Layer-1 愿意承担高昂的成本。在撰写本文时，交易费用相对较低： 每笔 L2 交易成本不到 1 美分 ，甚至 L1 的基本 ETH 转账费用也低于 $1。如果技术进步足够快，并且可用区块空间的增长跟上需求，那么这些费用在未来可能会保持在低位，但也可能并非如此。

对于许多非金融应用，如社交媒体或游戏，即使每笔交易 $0.01 也太高了。但社交媒体和游戏不需要与 L1 相同的安全模型。如果有人能花一百万美元找回丢失的棋局，或者让你的一条推文看起来像是在实际发布三天后发布的，这些都无关紧要。

因此，这些应用程序不应该支付相同的安全成本。以 L2 为中心的方法通过支持一系列数据可用性方法来实现这一点，这些方法包括 汇总 到 等离子体 到 瓦里迪姆斯 .

不同的 L2 类型适用于不同的用例（ 点击此处了解更多 )

另一个安全权衡出现在 资产从 L2 转移到 L2 的问题 预计在未来（5-10年），所有rollup都将是ZK rollup，以及具有查找功能的超高效证明系统，例如 比尼乌斯 和 圈子 STARK 加上证明聚合层，将使得 L2 能够在每个时间段提供最终状态根。但目前它只能是各种证明时间窗口下乐观汇总和 ZK 汇总的复杂混合。

如果在 2021 年实施执行层分片，那么保持分片诚实的安全模型将是 Optimistic Rollups，而不是 ZK——因此 L1 必须管理 系统复杂 链上防欺诈逻辑，在分片间转移资产时有一周的提现期。但就像代码错误一样，这个问题最终是暂时的。

交易速度是安全性权衡的第三个也是更持久的方面。以太坊每 12 秒产生一个区块，并且不愿意加快速度，因为这会导致网络过度集中。然而，许多 L2 正在探索几百毫秒的区块时间。

12 秒还不算太糟糕：提交交易的用户平均需要等待大约 6-7 秒才能将其包含在一个区块中（而不仅仅是 6 秒，因为下一个区块可能不包含它们）。 这与使用信用卡付款时需要等待的时间相当。但许多应用程序需要更高的速度，而 L2 可以提供这种速度。

为了提供更高的速度，L2 依赖于预确认机制：L2 自己的验证者以数字方式签署承诺，承诺在特定时间纳入交易，如果未纳入交易，他们将受到惩罚。这种机制称为 权益保障 更进了一步。

L2 预先确认

现在，人们可以尝试在 L1 上实现所有这些。L1 可以包括一个快速预确认和慢速最终确认的系统。它可以包括具有不同安全级别的不同分片。然而，这会增加协议的复杂性。此外， 在 L1 上完成所有工作可能会有风险 超载共识 因为许多实现更大规模或更快吞吐量的方法具有更高的集中化风险或需要更强的治理形式，并且如果在 L1 完成，这些更强要求的影响将波及到协议的其他部分。 通过在第 2 层提供这些权衡，以太坊可以很大程度上避免这些风险。

以太坊以 L2 为中心的生态系统面临哪些挑战？

以太坊以 L2 为中心的方法面临着一个关键挑战，而以 L1 为中心的生态系统几乎不会面临这个挑战：协调。换句话说，虽然以太坊有很多分叉，但挑战在于保持其基本属性，即整个以太坊都感觉像“以太坊”，并具有以太坊的网络效应，而不是 N 条独立的链。今天，这种情况在很多方面都不令人满意：

• 将代币从第 2 层转移到另一层 通常需要中心化的桥接平台，对于普通用户来说非常复杂。如果你在 Optimism 上有代币，你不能直接将别人的 Arbitrum 地址粘贴到你的钱包中并向他们发送资金。

• 跨链智能合约钱包支持 对于个人智能合约钱包和组织钱包（包括 DAO）来说都不是很好。如果你在一个 L2 上更改密钥，你还需要在其他每个 L2 上更改密钥。

• 去中心化的验证基础设施普遍缺乏。 以太坊终于开始有了不错的轻客户端，例如 赫利俄斯 。但如果所有活动都发生在 L2 上，那就没有意义了，因为所有活动都需要自己的中心化 RPC。原则上，只要有以太坊主链，为 L2 制作轻客户端并不难；但在实践中，人们对此关注太少了。

我们正在努力改进这三项功能。对于跨链代币交换， ERC-7683 标准是一个新兴的选择，与现有的“集中式桥梁”不同，它没有任何固定的中央运营商、代币或管理机构。

对于跨链账户，大多数钱包采用使用跨链可重放信息在短期内更新密钥的方式， 密钥库 从长远来看。L2 的轻客户端开始出现，例如 比鲁斯 适用于 Starknet 网络。此外，最近通过下一代钱包改善用户体验的努力已经解决了一些更根本的问题，例如用户不再需要手动切换到正确的网络来访问 dapp。

Rabby 可以全面展示多条链上的资产余额（这是钱包最近才有的功能）

但重要的是认识到以 L2 为中心的生态系统在尝试协调时确实会在某种程度上逆流而上。

单个 L2 机构并没有天然的经济激励去构建协调基础设施：小型 L2 机构不会这样做，因为它们只能从其贡献中获得一小部分收益；大型 L2 机构也不会这样做，因为它们可以通过加强自己的本地网络效应获得同样多甚至更多的收益。

这个问题并不是有神奇的完美解决方案。只是生态系统需要更充分地认识到跨 L2 基础设施是一种以太坊基础设施，就像 L1 客户端、开发工具和编程语言一样，应该得到重视和资助。目前， 礼宾行会 ，或许还有基础设施公会。

概括

在公开讨论中，以太坊 L2 和执行层分片通常被描述为两种相互对立的区块链扩展策略。然而，当研究底层技术时，就会出现一个难题：实际的底层扩展方法完全相同， 主要区别在于：谁负责构建和更新相应的组件，以及他们拥有多少自主权？

以以太坊 L2 为中心的生态系统是真正技术意义上的分片，但在分片中，你可以用自己的规则创建自己的分片。这种方法非常强大，允许大量创造力和自主创新。但它也带来了一些关键挑战，特别是在协调方面。

像以太坊这样的以 L2 为中心的生态系统要想取得成功，就必须了解这些挑战并正面解决它们，以便从以 L1 为中心的生态系统中获得尽可能多的好处，并尽可能地接近两全其美的效果。

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