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迭代与竞争:以太坊的Layer2扩容之路

时间:2021-07-21 18:18人气:来源: www.raohexian.com

Plasma Cash的机制与Plasma MVP很类似,区别在于资产在子链上以NFT的形式进行记录,其详细步骤如下:

 

上述矛盾对于公链而言是“甜蜜的烦恼”,只有当链上生态进步到一定量,才会有Gas费的问题,究其背后,是矿工、Token持有人、生态项目方的三方博弈,互联网稳定、勉励有效与应用革新处处需要平衡,处置不当会对社区导致伤害,特别是以太币已成为区块链“样板工程”之后。同样,这种问题理论上是每个使用原生代币Gas费机制的区块链互联网都不可回避的,ETH进步最快而最早面临如此的挑战。

这种模式下的验证效率被减少了,但它有哪些好处在于可以更容易达成通用平台,从而兼容EVM智能合约,使得开发者工作量大大降低,这使得项目迁移的困难程度大大减少,为OP Rollup项目占领Layer 2蓝海提供了先天优势,也能最迅速度地解决ETH互联网的燃眉之急。

相较于ETH,交易平台公链大大减少了合约运行的手续费,对小额资产或者第一次接触区块链应用的用户更为友好,迅速增长的用户和链上买卖也证明了这一点。对于行业而言,交易平台公链的崛起对去中心化生态的利弊存在着非常大的争议,既减少了用户门槛、带来了生态活跃,也是一种中心化的威胁。侧链扩容还存在另一个争议点,用于扩容的侧链还是ETH的生态吗?侧链本身能算是ETH的Layer 2扩容策略吗?假如交易平台公链算是ETHLayer 2扩容的一种,从进步近况和用户数目来看,侧链扩容现在确实是Layer 2扩容最成熟和活跃的路线。

Layer 2扩容的本质——把区块链上的部分运算任务放到链下,并将计算结果传回链上,从而达成区块链运算能力的提高。与之相对的Layer 1扩容是在区块链协议上进行改进,从而达成扩容。而Layer 2扩容不改变区块链协议本身,通过链上智能合约与链下交互从而达成扩容。其核心环节在于Layer 1与Layer 2的数据交互,与怎么样保证Layer 2上的资产安全。

Layer 2扩容的基本框架

当用户提出资产时需要一段质疑期进行欺诈证明,其他其他人都可以通过举证该用户已被花费的UTXO达成质疑。由于主链通过智能合约虽然可以验证用户提供的证据,却无从得知的用户隐藏的信息。

状况通道专注于小额支付,但用体验和可用性较差

本文节选自国盛证券研究所已于2021年4月28日发布的报告《国盛区块链|科创将来:迭代与角逐——ETH的Layer 2扩容的道路》,具体内容请详见有关报告。

任鹤义  S0680519040002    renheyi@gszq.com

2020年年底火热到今天的交易平台公链,就可以看作是一种ETH的侧链扩容,承接了ETH的生态外溢,获得了引人注目的用户增长速度和链上资产数目。以Binance智能链BSC为例,它兼容了ETH的数据与智能合约,采取一样的区块链数据结构与协议,并使用了TPS更高的DPos共识机制。ETH资产和应用可以轻松转移到BSC上,开发者也有成熟开发工具在BSC上进行应用开发。同时交易平台凭着自己的生态和用户优势,为BSC导流了数目可观的用户。由于与ETH协议的相似性,很多对标ETHDefi的BSC项目迅速上线,ETH上的生态应用也有部分向BSC上迁移。

3、排序者采集买卖,压缩打包成买卖包,并生成零常识证明,并根据买卖包更新状况树;

“车多路堵,扩容在即”——Layer 2扩容一直是区块链行业明确未来发展趋势之一,伴随ETH生态活跃和互联网拥堵,Layer 2赛道又成为了市场的关注点。本文将系统性地介绍Layer 2扩容机制的原理和进步历程,展望将来的生态演化和资金投入机会。

在现在这样的情况下,ETH扩容既是众望所归,也是大势所趋,只有缓解了这种机制性拥堵和高昂手续费,才能达成ETH生态的良性进步。

但在用体验上有着紧急不足:第一,只能和开通通道或者在支付互联网内的用户进行买卖;第二,需要常常性地关注买卖对手方是不是选择关闭通道,从而展示接收的买卖以保障我们的权益;第三,状况互联网扩容机制的拓展性较差,难以达成链下买卖外其他操作。

侧链是一条独立的区块链,拥有自己独立的共识机制,安全性不依赖主链,总是会采取DPOS、POA等更有效率的共识机制。

宋嘉吉  S0680519010002   songjiaji@gszq.com

纵观Layer 2扩容的进步,侧链扩容和状况通道扩容的思想要比ETH互联网的出现还要早,早在BTC时期被提出,侧链扩容的核心就是用另一条独立的区块链来承接现在买卖,从而增大计算效率减少手续费。状况通道在2014年左右被提出,它的核心是通过哈希锁定并在链下进行一系列买卖,只把买卖结果上链,特别合适解决小额高频支付的手续费过高的痛点。在2017年左右Plasma的扩容路线被提出,为知道决侧链扩容中的侧链安全性对资产的威胁,Plasma的设计原则就是在子链出问题的状况下也能保证用户能提源于己的资产。Rollup的定义则是在2018年被提出,将买卖信息高度压缩打包上链,即便链下数据完全不可用,也能提出资产。

区块链商业模式落地不及预期;

区块链扩容是为了提升区块链的买卖处置速度,从而能在相同时间内处置更多买卖,可类比于车多路堵,需要新建高架、隧道来提供交通效率。Layer 2扩容是链下扩容策略的统称,指的是把区块链上部分的运算过程放到链下,并将计算结果传回区块链,从而达成区块链运算能力的提高。

迭代与竞争:以太坊的Layer2扩容之路 迭代与竞争:以太坊的Layer2扩容之路

使用零常识证明的ZK Rollup是通过在发送买卖包时,同时发送买卖对应的零常识证明,智能合约通过零常识证明验证买卖包的真实性。总体步骤如下:

以状况通道扩容项目雷电互联网为例,步骤如下:

短期而言,大家觉得会看到一个高度角逐且分裂的Layer 2互联网群,ETH主网或将成为大宗买卖、套利买卖的通道,而各种Layer 2互联网将为用户带来底价且高效的买卖实行。短期内不一样的Layer 2协议由于机制和技术问题可能暂时没办法打通,将会形成较为独立小型生态,相互间的交互本钱较高。这个阶段,最早上线的兼容EVM的通用平台Layer 2策略将拥有非常大的先发优势,用体验将会成为决定性原因。Layer 2扩容将很大程度地减少手续费和提升买卖效率,Defi市场可能因此迎来洗牌。

Layer 2扩容试图在保证去中心化和安全性的条件下,突破ETH现有些计算瓶颈。“杀手级”的Layer 2扩容策略将大概改变目前的行业角逐格局,并且可能产生新的应用落地,扩大行业想象空间。因此大家建议关注Layer 2扩容的进步,本文也梳理了Layer 2不同路线的达成方法。

资金投入建议:大家觉得现在Layer 2扩容处于爆发前夕,最早上线且兼容EVM的通用平台Layer 2策略将拥有非常大的先发优势,用体验将会成为决定性原因。Layer 2扩容将很大程度地减少手续费和提升买卖效率,Defi市场非常可能因此迎来洗牌。Layer 2扩容会减少链上操作本钱,推进区块链项目革新,可能在游戏、金融、虚拟世界、元宇宙等范围达成更深度的区块链革新应用。

迭代与竞争:以太坊的Layer2扩容之路 迭代与竞争:以太坊的Layer2扩容之路

ETHLayer 2扩容是如何达成的?技术路线一文总览

5、智能合约通过零常识证明验证买卖包的真实性,并且更新数值,实行相应的转账操作。

原标题:《国盛区块链·深度|迭代与角逐——的Layer2扩容的道路》

1、 用户在合约中锁定资产时,在Plasma上会收到一个代表所有存入资产的NFT;

与之相对的Layer 1扩容就是在区块链协议上进行改进,从而达成扩容。而Layer 2扩容不改变区块链协议本身,通过链上智能合约与链下数据的交互来达成扩容。

Layer 2扩容不能离开数字货币钱包、区块链浏览器、行情网站对相应项目进行支持跟进,提供更好的用体验。Layer 2扩容会减少链上操作本钱,推进区块链项目革新,从而催生在游戏、去中心化的金融、虚拟世界等范围达成更深度的区块链应用。

买卖数据压缩上链,通用化平台马上落地,Rollup技术路线前景可观

大家觉得现在ETH互联网拥堵和高手续费是ETHGas费机制性问题,每当生态兴盛,用户的上升带来了更多的买卖请求,复杂合约和复杂调用的增加降低了单个区块的实质买卖容量,以太币价格上升增加了买卖的法币计价手续费,拥堵的互联网又会进一步抬高Gas价格,这种机制性恶化会使得ETH的项目上出现泡沫化和头部效应,初期项目和市场宣传不够的项目会由于高昂的手续费被用户拒之门外,整体上是减少了ETH平台应用的革新能力。

Plasma可以看作是一种保障资产安全的侧链技术,它将链下的状况证明上传主链,即便链下出现了安全问题,用户也可以证明并提出资产。Plasma技术构造现在主要有两种主流的机制Plasma MVP、PlasmaCash。

参与者双方需要将资产锁定在智能合约中,这一步保证了参与者可以相互转账和接收资产,直到参与者关闭了支付通道;参与者维护者我们的竞价推广账户余额,双方通过发送签名后的买卖证明进行买卖;买卖可以不断地进行,直到其中一方决定取出资产并关闭通道,他可以随时向智能合约展示买卖证明来关闭通道,另一方假如与退出方有买卖的话也需要在当时展示买卖证明;当双方都展示余买卖明后,便可以从智能合约中取回存款。当另一方不可以准时展示买卖证明时,系统会断定他没接收到任何转账,并根据单方的证明进行分配,这种机制保证了其他人都肯定能取回他的资金,即便他们不配合。

为何要关注Layer 2扩容?

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Plasma MVP是通过UTXO和Merkle proof来达成用户在不借用第三方的状况下达成资产退出的。在链下的买卖以UTXO的形式记录在Merkle tree上,并把相应哈希值上传至主网的智能合约,如此用户仅需提供Merkle proof便能证明自己所拥有些UTXO,从而提出资金。

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2、 Plasma Cash使用特定的默克尔树,每一个NFT都有指定的地方,当发生转账时,相应地方记录转账信息,并将默克尔树的根哈希上传主链;

风险提示:区块链商业模式落地不及预期;监管政策的不确定性。

但Plasma技术路线存在的问题在于以下几个方面:第一,在这种技术框架下限定了子链的数据结构,使得通用性拓展变得很不简单;第二,Plasma机制存在数据不可用问题,即主链无法获得所有链下数据,只能通过根哈希进行容易验证,这也致使了退出机制比较复杂,总是需要非常长的周期进行欺诈证明,同时用户需要保存我们的数据,时刻注意子链变化,很影响用体验。

Layer 2是什么?

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买卖的Gas价格受ETH互联网水平影响,通常而言矿工会根据Gas价格高低和买卖指令的等待时间来选择打包的买卖,优先打包Gas价格高和等待时间长的买卖指令,用户可依据互联网状况决定Gas价格。Gas价格的单位通常为Gwei,1Gwei = 0.000 000 001以太币,单个交易平台要支付的Gas成本=操作所需的Gas×目前的Gas价格。

区块链扩容路线关注怎么样在保证安全性的条件下达成更高的运算能力,Layer1扩容可能更能从本质上改变互联网拥堵,比如以太币2.0使用的分片扩容。但Layer1扩容最大的弊病在于共识本钱高,容易的提升区块容量会致使系统愈加中心化,存在硬分叉的风险。而Layer2扩容是一种更轻型、可以迅速达成的扩容方法,它可以承接主链已有些生态应用,并且所需资源本钱比主链扩容要少得多,这也是Layer 2赛道迅速进步是什么原因之一。

1、用户转入并锁定资产,Layer 2状况树添加竞价推广账户信息并生成对应资产;

摘要

3、 在买卖时需要提供该NFT之前的买卖记录;

侧链扩容的最大风险在于侧链自己的安全性和跨链过程的安全性:一旦侧链出现问题,转移到侧链的资产便极大概丢失。公证人和侧链的运行节点一旦作恶,便可以从主链上转移用户的资产(Plasma和Rollup技术路线都是为知道决这个问题,保障用户免受中心化和系统问题的威胁)。

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5、 当用户取出资产时,存在一个质疑时段,其他人都可以通过买卖记录进行质疑该用户操作。

状况通道是买卖双方在链上锁定资产创建支付通道,并在链下进行买卖,当用户从主链取出资产时,仅需把链下多次买卖的结果证明提交至主链智能合约验证即可。

大家可以看出状况通道的优势在于:使用了双方净结算减少了单次买卖成本;双方买卖细则不上链保障了买卖隐私;同时退出机制最大程度的保障了参与方的资金安全。

尽管跨链机制已经日趋成熟,侧链扩容变得愈加便捷和高效,但这种扩容路线却存在着非常大的争议。

现在ETH互联网Layer 2扩容技术处于迅速进步期,解决方法百花齐放,每种策略都有我们的优势所在,也获得了与自己特质匹配的有关项目和社区的支持。

ETHLayer 2扩容的将来展望

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为了达成买卖的高度压缩,Rollup子链上维护着竞价推广账户资产数据,每一个竞价推广账户都有自己相应编号。因此仅需4个字节就能达成223个竞价推广账户的索引,足以应付绝大部分状况。与此类似,Rollup在所有可以压缩、又不影响可读性的地方都进行了压缩,压缩后的买卖只有不到原来的十分之一。通过对买卖的压缩,Rollup机制可以更有效率地借助现有些Layer 1互联网容量,从而达成扩容,并且在扩容的同时保证了数据的链上可用性。

侧链技术路线的重点在于跨链机制的设计。跨链机制的基本原理就是通过锁定主链上的资产,并在侧链发行有关资产,假如想要回到主链,仅需销毁侧链上的资产,并在主链上解锁有关资产。由于区块链自己不可以获得其它链上信息,那样哪个传递并确认信息从而决定资产的锁定与发行就成为了重要问题,为知道决这个问题,可以采取通过第三方主体验证的公证每人机制,或者通过区块链自己进行验证的中继机制。公证人可以使用单一主体,也可以是是多个主体进行验证并多签确认买卖。

Plasma MVP的“群体离开问题”:当大多数用户都想离开Plasma,则所有些状况证明全部都要被提交到ETH上,并在挑战期内同意“挑战”。因为Plasma是不限用户数目的,但ETH区块的处置能力却非常有限,因此假如整个Plasma的有效状况全部都提交给ETH进行处置,会彻底堵死ETH,致使买卖的处置时间被大大拖延甚至遥遥无期。

监管政策的不确定性。

Gas费机制为以太币带来了天然的用价值,也勉励着用户和开发者精简我们的操作和智能合约,勉励矿工带来打包买卖。ETH的单个区块的容量大小也是通过Gas费来限制的,单个区块所包含的所有买卖的Gas费不可以超越Gas上限,从而限制了单个区块的容量大小,挖到区块的矿工可对Gas上限进行微调以适应互联网情况。

ETHLayer 2扩容路线脉络梳理,机制传承而非一蹴而就

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当质疑者通过重新计算状况值,发现买卖包的错误时,他可以向智能合约发送一个欺诈性证明。欺诈性证明包括所有必要的信息,包括买卖前的竞价推广账户状况、买卖对应的Merkleproof等。智能合约可以运用欺诈性证明,通过重放买卖的方法检验买卖包的真实性,达成欺诈买卖的检验。

Rollup机制的核心问题就是验证压缩买卖包中买卖的真实性。对于这个问题,解决方法主要分为两类型型:基于零常识证明的ZK Rollup;基于欺诈证明的Optimistic Rollup。现在两种策略都在迅速进步,不一样的团队选择了不一样的技术机制,ETH主链上的项目们也做出了自己Layer 2迁移的选择。

侧链是与主链兼容的区块链互联网,它与主链是相对定义,ETH侧链扩容技术路线的本质就是塑造一个兼容ETH的区块链互联网,并运用跨链机制达成从主链到侧链的资产转移,并在侧链上部署应用,分担主链互联网拥堵。

ETH通过Gas费机制预防恶意合约的影响,限制单个区块的容量大小,并且勉励参与者提升互联网的用效率。Gas费机制就是对用户在链上的操作进行收费,成本依据规则按操作种类和复杂度计算。这部分成本支付给维护互联网并运行合约计算的矿工群体,挖到区块的矿工获得区块内买卖的总Gas费。Gas费由操作种类和复杂度决定,读写链上信息和调用外部合约会比实行一般代码更贵。宏观上看,ETH本意通过Gas机制动态调整了资源供需,预防恶意占用链上资源的状况。

4、 当用户退出时,需要提交前两次买卖的merkle proof;

ETHLayer 2扩容的核心思想在于:在主链的基础上再搭建一个二层互联网,帮Layer 1分担互联网重压,以达到整体效率的提高。现在ETHLayer 2扩容技术构造主要有四类:状况通道、侧链、Plasma和Rollup。

纵观Layer 2扩容技术的进步,现在的技术路线主要包括侧链扩容、状况通道扩容、Plasma和Rollup:侧链扩容的核心就是用另一条独立的区块链来承接现在买卖,从而提升计算效率减少手续费。状况通道在2014年左右被提出,它的核心是通过哈希锁定并在链下进行一系列买卖,只把买卖结果上链,特别合适解决小额高频支付的手续费过高的痛点。在2017年左右Plasma的扩容路线被提出,为知道决侧链扩容中的侧链安全性对资产的威胁,Plasma的设计原则就是即便在侧链出问题的状况下也能保证用户能第一时间提源于己的资产。Rollup的定义则是在2018年被提出,将买卖信息高度压缩打包上链,即便链下数据完全不可用,也能提出资产。这部分技术路线之间并不是泾渭分明,而是一种相互融合的演化进步,展示着区块链生态的自发性成长。

ETH为何要扩容?

ZK Rollup的最大优势就是高度去中心化和验证效率高。在侧链更新状况的同时生成零常识证明,矿工运行的智能合约可以通过零常识证明验证买卖包中的新状况是不是来自于旧状况叠加买卖产生,从而达成了Layer 2数据到Layer 1去中心化的数据验证,同时由于Layer 1能迅速辨别来自Rollup的数据真实性,能迅速完成资产的取出。

迭代与竞争:以太坊的Layer2扩容之路 迭代与竞争:以太坊的Layer2扩容之路

伴随近期半年ETH生态应用的爆发,ETH互联网买卖量急剧上升,以太币的价格也收益于生态进步而迅速上升。各种套利机器人在去中心化的金融应用中开启了自动套利。套利者的互联网速度敏锐度要远大于互联网成本敏锐度,只须套利空间比成本要大,他们就想支付超高的Gas成本以换取买卖的迅速处置,互联网的平均Gas费也水涨船高。一般用户在参与这部分应用的时候,则变得缓慢、互联网拥堵,高昂的Gas费加上以太币的高价格,一次一般的Defi合约调用甚至能达到数十上百USD。伴随买卖的成本上涨,ETH将会面临热度减弱,项目革新降低的局面。

ETH“甜蜜的烦恼”——需要爆发带来互联网拥堵、成本暴涨,Layer2既是技术问题也是平衡多方利益的方法。每当ETH生态兴盛,用户的增加带来了更多的买卖请求,复杂合约和复杂调用的增加降低了单个区块的实质买卖容量,以太币价格上升增加了买卖的法币计价手续费,拥堵的互联网又会进一步抬高Gas价格,这种机制性的循环进步会使得ETH的项目上出现泡沫化和头部效应,整体上是减少了ETH平台应用的革新能力。ETH扩容既是众望所归,也是大势所趋,只有缓解了这种机制性拥堵和高昂手续费,才能达成ETH生态的良性进步。

总体而言,Plasma技术路线的优点在于可以在Layer 2发生问题的状况下保证用户的资产安全,这种运用去中心化密码学的保障机制使得Plasma路线一度被社区热捧。

Layer 2扩容机制的重点在于Layer 1的合约设计、Layer 2的协议设计、跨链数据交互的设计特别是资产存入和取出时的步骤设计。由此大家勾勒出了Layer 2扩容机制基本框架,足以描述现在绝大多数Layer 2扩容项目。

Plasma保障资产安全,信息不可用成最大妨碍

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从侧链扩容到Rollup机制,不难发现这部分技术路线之间并非泾渭分明,而是一种相互融合的演化进步。最新的Optimistic Rollup机制中的欺诈性证明,早在状况通道扩容中就有类似的机制。而通过锚定主链来保护侧链的资产安全性,也从最开始的Plasma策略传递到了Rollup技术路线。而跨链机制更是在大多数技术路线中都有运用。

ETH通过EVM达成了图灵完备的计算,开发者通过链上智能合约可以达成复杂的程序逻辑,大家可以把ETH抽象的看成是一台去中心化的计算机。

ZK Rollup的劣势在生成零常识证明的过程复杂且困难,不只需要很多运算,而且应用的定制化开发困难程度大,难以达成兼容现有应用的通用平台。

OP Rollup机制的缺点在于欺诈证明机制使得资产的存入和转出都需要等待较长的质疑期,由于一旦合约中储存的资产离开Rollup合约后,就不太可能进行买卖的回滚和资产的追回了。相较于ZK Rollup,Optimistic Rollup的验证效率低,买卖压缩率也更低,因此扩容能力也更差。

状况通道摊薄了多次买卖的手续成本,特别合适小额多频的买卖场景。这种技术早在BTC时期就被提出,由于链上买卖的手续费都与买卖金额无关,这致使小额买卖的手续成本占非常高。

Optimistic Rollup技术路线选择相信操作者提交的买卖包真实性,并对欺诈的行为做来源罚。操作者需要质押了少量的资产,只有满足资产质押的条件智能合约才会接收其发送的买卖包,其他人都可以针对买卖包的真实性发布欺诈性证明,一旦欺诈行为被断定便会失去所有些质押资产。通过对排序者和质疑者的经济学勉励,使系统达到安全性的平衡。

2、在Rollup互联网中,用户签名并发送买卖;

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侧链扩容路线成熟,生态活跃却饱受争议

4、排序者将买卖包和零常识证明广播至主链;

风险提示

中期来看,Layer 2协议之间将尝试达成数据打通,不一样的策略会自发形成不一样的Layer 2网盟。大家觉得ZK Rollup对比OP Rollup有着更好的安全性和用体验,将凭着协议的优越性占领大多数Layer 2市场份额。长期来看,大家觉得最后ETH社区会角逐出Layer 2的最后赢家,占领大多数市场,在保障去中心化和信息安全的首要条件下达成扩容。统一的Layer 2协议也会减少互联网的用本钱,有益于生态的进步。Layer 2扩容并非中间态的妥协而是长期策略,在ETH2.0成功上线后,Layer 2的扩容机制也依旧可以与分片扩容共存,提升互联网吞吐量。

Rollup机制指的是高度压缩买卖并打包上传主链,并通过零常识证明或欺诈证明验证买卖包的真实性,解决了Plasma的数据不可用问题。Rollup机制达成了数据在链上,运算在链下的分层模式,从而最大程度地保证了资产的安全性。

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