从四大顶级项目的路线图，看以太坊扩容方案的未来
本文转译自Thor Hartvigsen
前言
随着以太坊升级时间越来越接近，以太坊生态相关的讨论热度越来越高，甚至几个扩容方案都趁这段时间释放消息，无论是Arbitrum 的各项活动、Optimism 第二轮空投、zkSync 暗示即将发币等，都让币圈和链圈躁动不已；而Polygon 则是在去年末就开始宣布一连串振奋人心的合作。
本文就针对上述四个以太坊上的扩容方案的现况发展，并了解其未来路线图想做什么。让自己更了解目前区块链的发展趋势吧！
声明：本文已取得原文作者授权，作者为Thor Hartvigsen（ @ThorHartvigsen ）
文章内容
重要术语
首先先定义区块链的模块化，区块链可以分为4 个部分。当前的区块链（以太坊、Solana 等）是单体区块链（Monolithic），即由单一层处理所有部分。而模块化区块链是将这些层中的一个或多个外包给外部链的链。
以太坊Rollups（Layer 2）是一个单独的区块链，它扩展并继承了以太坊的安全性。而Arbitrum 和Optimism 等Rollups 是执行层，并从以太坊主网（Eth-mainnet）继承数据可用性、共识和结算。
Rollups 有两种类型：
- Optimism Rollups：使用欺诈证明（Arbitrum 和Optimism）
- ZK Rollups：使用有效性证明（zkSync、Starknet、zk-EVM's）
- 欺诈证明（Fraud Proof）：资讯在「证明者（Prover）」和「验证者（Verifier）」之间交换。假设所有交易都是有效的，并被添加到交易的批次档案中，这些交易随后由「观察者（Watchers）」审查，以确保没有恶意行为发生。
- 有效性证明（Validity Proof）：有效性证明是在Rollups 而非在以太坊主网上计算（与欺诈证明相反）。 「证明者」和「验证者」之间依赖密码学进行资讯交换，资讯是彼此共享的，但并不会透露。
补充：Rollups 还有一个很关键的点是序列机（Sequencer）：Sequencer 是指定的节点，负责将用户的交易提交到Layer 2。进一步将Rollups 交易包发布到以太坊主网以更新Rollups 状态。
💙 Arbitrum
目前，Arbitrum 使用的方式为：
- 一个单一的中心化序列机，负责接收使用者的交易并将交易批次发送回主网。
- 一组「白名单」用于协助Arbitrum 验证器读取序列机的交易批次，并以欺诈证明的形式向以太坊主网提交「Arbitrum state-root」。任何验证者都可以质疑在主网上结算的「state-root」，只要有一个诚实的验证者，正确的Layer 2 状态就会发布在主网上。
而之前也有人担心验证器被列入白名单。然而这个问题，自以太坊Merge 完成以来，如果没有任何验证者在7 天内提交「state-root」，则白名单功能将被忽略，这显著提高了安全性。想知道更多，可以参考这一篇。
路线图：
- Arbitrum 于2022 年部署了Nitro，这显著降低了沟通和执行成本。
- 未来，批次排序将由一个序列机委员会管理，而不是交由中心化处理。
- Arbitrum 可能会推出一种代币以提高网络安全性。
🔴 Optimism
Optimism 也是运行一个中心化的序列机，并透过特殊权限来排序交易和提交交易批次档案。
与此同时，Optimism 团队正在开发他们的交互式欺诈证明系统，以确保Rollups 状态的正确性。
因此，当前的欺诈证明机制已被暂时禁用，用户只能依靠序列机将有效Rollups 状态发布到以太坊主网。
然而，所有这一切都将随着「OP Stack」而改变。 Optimism 不仅仅是以太坊上的Layer 2 Optimism Rollups。
OP Stack：「一个模块化的开源蓝图，适用于各种高度可扩展和可互操作的区块链，而不仅仅是Rollups，也不仅仅是Optimism 的。」
本质上，OP Stack 是构建区块链和Rollups 的框架。
开发人员可以合并OP Stack 中的一个或多个模块来构建可互操作的链。这些都将被称为「OP-chains」，可以是Layer 2、Layer 3 或完全不同概念的东西。
OP Stack 将引入一组去中心化的序列机，而OP-chains 可以整合这些序列机，这样就不必担心各自链的区块生产。同时也允许引入更高等级且具互操作性的「可组合性原子跨链（atomic cross-chain composability）」。
这个雄心勃勃的路线图的第一步是「Optimism Bedrock」，它将实现：
- 以太坊等效（Ethereum equivalence）
- 较低的Gas Fee
- 模块化（Modularity）：通过能够更换OP Stack组件来为未来做好准备。 Optimism 在技术上可以成为ZK-Rollup
🟣 Polygon
Polygon 虽起源于Layer 2，但随着不断发展，其本质上更类似于EVM Layer 1。而Polygon 自带的PoS 机制只是其众多未来发展之一。
Polygon 正在构建四种不同，但都具有零知识（Zero-Knowledge）结构的链（使用有效性证明）。
其中一个是Polygon Hermez，这是一个zk-EVM。 zk-EVM 可根据以太坊兼容性和性能分为四类。而Polygon 的zk-EVM 是类型2。
类型2 明显比类型4 与更相容于以太坊，但在性能方面不如类型4。据称Polygon Hermez 指日可待了。
而Polygon 的其他zk 产品，包含：
- Miden（基于STARK 的Rollups）
- Zero（自定义证明技术）
- Nightfall（注重隐私的Rollups） Polygon 还在构建一个名为Avail 的模块化区块链。它在充当数据可用性层的意义上类似于Celestia。
去年作者也有对Polygon 的发展做完整的整理，可以参考这一篇。
🔁 zkSync
Matter Labs 正在构建zkSync 2.0，一种类型4 的zk-EVM，根据项目方最近在Twitter 上的趣味暗示，主网启动将有机会在近期实现，由于这是类型4 的zk-EVM，它具有更高的性能和可扩展性，但与以太坊的兼容性较差。
从理论上讲，较低的兼容性使得从开发人员的角度来看更难以实施，并且对以太坊DApps 在这里部署也具有挑战性。
然而，zkSync 构建了多种解决方案来解决这个问题，包括他们自己的虚拟机和语言。
zkSync 2.0 将分为两个可互操作的链（zkRollup 和zkPorter）。
zkPorter 是一个「意志」，较接近于Layer 3，具有「可用性链下数据（off-chain data availability）」（数据在Layer 2 zk-Rollup 上处理）。
也是由于这种设计，zkPorter 据称可以提供2 万以上的TPS，不过Layer 3 的安全性略低于Layer 2，好处是在扩展性方面，更高一筹。
举例来说，Uniswap 在Layer 2 上部署他们的智能合约，而DApp 的使用者可以透过zkPorter（Layer 3）完成交易，且费用极低。
有关Layer 3 的更多资讯，可以参考这一篇。
而zkSync 规划的最后一块拼图是所谓的「HyperChains」，一个建立在Layer 2 zk-EVM 之上并由其提供支持的Layer 3。这些HyperChains 作为「验证（Validiums）」，具有更高的可扩展性和客制化（如应用链），但安全性略低于以太坊主网。
结论
其实Layer 2 扩容方案还有很多有趣的项目，像是之前讲模块化区块链提到的Celestia 和Fuel，还有最近很多人在讨论的Scroll 和Starknet 都很值得关注，而从上述文章内容可以看出，过往的扩容方案，最大的问题就是「中心化」和「缺陷」，这也让项目发展上，遭受很多质疑，甚至被认为在不符合区块链的核心价值。而我们也看到，文中四个Layer 项目也的确都在积极改善这些问题，并提供更好的应用和服务。
刚好这四个Layer 2，我都有实际操作过，Polygon 应该多数人都使用过，我就不特别提了，针对其他三者，无论是在操作体验、交易速度及交易成本上，都很明显优于以太坊主网，甚至我可以说，更优于我们一般人习惯的网路银行操作，这也让我对于区块链发展更加看好，且更具信仰。
当然，一个产业的发展有利，那一定也有弊端，让最多人诟病的或许就是安全性，Layer 2 比起以太坊主网，可能更容易遭受到骇客攻击，造成风险损失，这是必须要特别注意的，加上Layer 2 之间缺乏协调性，彼此要进行互相操作的可能性太低，这也让开发者在开发上面临更多的挑战。
但，这不影响Layer 2 的蓬勃发展，的确解决了很多过去以太坊面对的痛点，之后，只要能够在前述弊端上进行调整跟优化，相信这个生态系会越来越好的。
参考资料
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