ROLL:解析為何Rollups 數據分片是實現百萬TPS的唯一途徑？

原文標題：《為何Rollups數據分片是實現百萬TPS的唯一途徑？》，作者Polynya

支持?Rollups數據分片?(datashards)?的理由是，二者的結合更加安全和去中心化。但這只是故事的一部分。Rollups數據分片是實現全球規模的唯一解決方案，其中真正的原因在于二者的結合帶來的可擴展性?：這是長期實現數百萬TPS?(每秒交易量)?的唯一途徑。具體來說，我將探討zkRollups，因為OptimisticRollups有其固有的局限性。

那么，為什么這樣說呢？原因可以歸結為兩點：a)?技術可持續性；b)?經濟可持續性。

01.技術可持續性

一個在技術上可持續的區塊鏈節點必須做到三件事：

緊跟區塊鏈，使節點同步；

能夠在一個合理的時間內從創世區塊同步。

避免狀態膨脹的失控。

顯然，對于一個去中心化網絡來說，所有上述這三點都是必不可少的，但也帶來了嚴重的瓶頸。以太坊網絡在保證所有這三點的同時，正在推進可能性的邊緣，而這顯然是不夠的：一條保留這三點的分片區塊鏈?(shardedchain)?也僅能至多將擴容性提升至數千TPS，依然不夠高。

中心化解決方案及其局限性

但一些更加中心化的區塊鏈網絡可能會開始妥協：1)你不需要讓每個人都緊跟著區塊鏈，只要有最少數量的驗證者即可；2)你不需要從創世區塊開始同步，只需要使用快照?(snapshots)?和其他捷徑即可；3)?狀態到期?(stateexpiry)是應對狀態膨脹的一個很好的方法，將在大多數區塊鏈中實現，在此之前，諸如regenesis這樣的解決方案可能很有幫助。因此，你可以看出，這些區塊鏈網絡不再是去中心化的，但本文不關注去中心化方面，我們只關注可擴展性?(scalability)。

SPACE ID與ENS合作實現.bnb.eth和.eth.bnb的相互解析:金色財經報道，Web3域名和身份平臺SPACE ID與以太坊域名服務ENS達成合作，通過ERC-3668（CCIP讀取）將.bnb域名引入以太坊網絡，實現.bnb.eth和.eth.bnb的相互解析。在MetaMask上輸入xxx.bnb.eth，會在以太坊上解析為用戶的BNB Chain地址。[2023/5/5 14:44:15]

對于這些網絡而言，第1)個妥協構成了一個硬限制，RAM(內存)、CPU、磁盤I/O和帶寬是每個節點的潛在瓶頸，且更重要的是，在網絡中保持最少數量的節點同步意味著區塊鏈能走多遠存在硬限制。事實上，你可以看到，諸如Solana和PolygonPoS這樣的網絡已經很用力了，盡管只能處理幾百的TPS。

我訪問了Solana區塊鏈瀏覽器?SolanaBeach?網站，上面寫著“SolanaBeach在跟上Solana區塊鏈方面遇到了問題，”上面顯示的出塊時間為0.55秒，比0.4秒的目標出塊時間增加了43%。根據Solana的技術文檔，你至少需要128GBRAM才能保持與Solana同步，但即便256GBRAM也不足以從創世區塊開始同步，所以你需要使用快照?(snapshots)?的方式。這正是上文提及的第2)個妥協，但我們在本文中暫且忽略這方面，而僅僅專注于可擴展性。JamesonLopp?(比特幣核心開發者)?在一臺32GBRAM的機器上進行了測試，不出所料，該?Solana?節點在一小時內就崩潰了。當然，Solana?是一個很好的例子，但其他一些區塊鏈也是如此。

安全團隊：Reaper Farm項目遭到攻擊事件解析，項目方損失約170萬美元:據成都鏈安“鏈必應-區塊鏈安全態勢感知平臺”安全輿情監控數據顯示，Reaper Farm項目遭到黑客攻擊，成都鏈安安全團隊發現由于_withdraw中owner地址可控且未作任何訪問控制，導致調用withdraw或redeem函數可提取任意用戶資產。攻擊者(0x5636e55e4a72299a0f194c001841e2ce75bb527a)利用攻擊合約(0x8162a5e187128565ace634e76fdd083cb04d0145)通過漏洞合約(0xcda5dea176f2df95082f4dadb96255bdb2bc7c7d)提取用戶資金，累計獲利62ETH，160萬 DAI，約價值170萬美元，目前攻擊者(0x2c177d20B1b1d68Cc85D3215904A7BB6629Ca954)已通過跨鏈將所有獲利資金轉入Tornado.Cash，成都鏈安鏈必追平臺將對被盜資金進行實時監控和追蹤。[2022/8/2 2:54:19]

zkRollups可以很好地超越中心化L1s

zkRollups可能甚至比中心化的L1s有著更高的要求，因為zkRollups的有效性證明?(validityproof)使其與最去中心化的L1一樣安全！在zkRollup網絡中，在任何給定的時間內，你可以只有一個節點處于活躍狀態，但這仍然是高度安全的。當然，為了使zkRollups抗審查和具有彈性，我們需要多個定序器?(sequencers)，但即便是這些定序器也不需要達成共識，它們可以相應地輪換。比如Hermez和Optimism計劃每次僅有一個處于活躍狀態的定序器，并會在多個定序器之間進行輪換。

ENS開發負責人：以太坊已支持CCIP讀取與ENS通配符解析解決方案:3月14日，ENS開發負責人Nick Johnson在推特上表示，以太坊已支持CCIP讀取與ENS通配符解析解決方案。據悉，跨鏈互操作協議（CCIP）為ENS采用的跨鏈解決方案，旨在支持在二層網絡上發行鏈上的域名。[2022/3/14 13:55:55]

此外，zkRollups可以借助所有的創新來使全節點客戶端盡可能高效，無論這些創新是針對zkRollups還是L1s。zkRollups可以通過狀態到期技術而更具創新性，因為歷史數據可以直接從L1重新構建。事實上，將會有關于分片和歷史數據訪問預編譯的創新，從而能夠在數據分片上直接運行zkRollups！在zkRollups中，我們還需要輕便無輔助的取款，從而確保其安全性。

然而，即使在zkRollups，我們也會遇到硬限制。不管是?1TBRAM還是2TBRAM，節點能走多遠是存在限制的。同時你還需要考慮基礎設施提供商，它們需要能夠與鏈保持同步。

因此，是的，某個zkRollup可能比最具可擴展性的L1還要更具可擴展性，但僅靠其自身并不能達到全球規模。

通過數據分片運行多個zkRollups

但我們可以在以太坊的數據分片上運行多個zkRollups。一旦發布，它們將提供大量的數據可用性，并將根據需要繼續擴大，預計到2030年之前將達到?1500萬TPS。單個zkRollup無法實現這種瘋狂的吞吐量，但多個zkRollups可以。

每個zkRollup分片將會打破可組合性嗎？目前來說，會的。但我們正在看到這一領域正在進行大量的工作，比如Hop、Connex、Biconomy等快速「橋梁」，以及讓多個?zkRollups?共享流動性的?dAMM?等杰出的創新。許多這樣的創新在L1s上會更加困難或不可能。我預計這個領域會繼續創新，使多個?zkRollups?鏈無縫互操作。

動態 | 以太坊域名服務ENS將加入多代幣支持，未來可解析至比特幣地址:go-ethereum和以太坊域名服務（ENS）核心開發者Nick Johnson今天在Twitter 宣布，已經提交了ENS以太坊域名的多代幣支持，該提議通過后ENS以太坊域名將支持解析域名到多個區塊鏈地址，其中甚至可以包括比特幣地址。這也意味著，ENS以太坊域名將可能成為跨鏈的域名系統，用戶可以通過一個域名在多個區塊鏈間互通，未來只需要向其他人展示自己的ENS以太坊域名即可。目前已經有多個數字加密貨幣錢包支持ENS以太坊域名，在使用以太坊錢包進行轉賬時，不需要再輸入冗長的以太坊0x 地址，而只需要輸入短地址即可。[2019/9/9]

簡言之，無論最中心化的L1s能做什么，zkRollup都能做得更好，其TPS要高得多。此外，我們可以有多個zkRollups，可以有效地達到全球規模。

02.經濟可持續性

這個很好理解。網絡需要獲得比通脹更多的交易費來獎勵給驗證者(或代理人)。事實上，這是一個非常復雜的主題，所以我將盡量讓它保持簡單。當然，投機熱情和貨幣溢價可以讓一個網絡保持可持續性，即便該網絡的通脹高于其獲得的交易費。但對于一個真正有彈性的、去中心化的網絡來說，我們應該努力實現經濟可持續性。

中心化L1s網絡的維護成本(即通脹)遠遠超過交易費收入

讓我們再次考慮我們最喜歡的兩個例子——PolygonPoS和Solana。PolygonPoS網絡每天獲取約5萬美元的交易費，折合年交易費為1800萬美元。與此同時，Polygon正在分配超過4億美元的年通脹獎勵。這導致了令人難以置信的95%的凈損失。

聲音 | 魯春叢：推動區塊鏈的創新技術在標識解析中深度應用:據中國信通院官網，8月15日，在中國工業互聯網標識大會上，工業和信息化部信息通信管理局副局長魯春叢演講表示，大力推進標識解析技術，標準研制，搭建規模性基礎技術創新以實驗的環境，聯合產學研用各方面力量，促進新型標識體系的研制，推動區塊鏈的創新技術在標識解析中深度應用。據介紹，標識解析體系是工業互聯網的核心基礎設施，是新一代互聯網的“中樞神經”。[2019/8/18]

至于Solana，它在很長一段時間里每天的交易費只有1萬美元，但隨著投機狂潮的興起，該網絡的交易費收入已經顯著增加到每天10萬美元，也即每年3650萬美元。但Solana正在發放了更令人震驚的40億美元年通脹獎勵，導致凈虧損99.2%。

我從?TokenTerminal?和?StakingRewards?收集了這些數據，我認為這些數據比較保守，實際的數據可能更糟。順便說一下，以太坊網絡一天獲取的交易費比這兩個網絡一年的總和還要多！

你無法將吞吐量提高到技術上不可能的程度

有論點指出，這些網絡將在未來處理更多的交易并獲得更多的費用，通貨膨脹將會下降，最終，網絡將盈虧平衡。但現實要復雜得多。首先，即使我們考慮到?Solana?在2030年之前可能達到的最低通脹率，我們仍將看到該網絡96%的損失。要實現收支平衡，該網絡需要的吞吐量遠遠超出可能的范圍：Solana在當前交易費用下需要達到154000TPS才能實現收支平衡，而考慮到當前的硬件和帶寬，這是完全不可能的。

然而，更大的問題是，這些額外的交易量的增長并不是沒有成本的——它們增加了更大的帶寬需求，更大的狀態膨脹，總的來說，對系統的要求還比較高。有些人可能會進一步辯稱，目前已經有很大的內存空間，它們可以做更多的事情；但正如我在上文技術可擴展性部分討論的，這充其量是一個可疑的假設——鑒于你需要至少128GBRAM才能同步一條僅有數百TPS的鏈。另一種觀點是，硬件將變得更便宜——這是事實，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，更低的成本，要么是二者的平衡，而且zkRollup也將同樣受益于摩爾定律和尼爾森定律。

最終，所有中心化的L1s都不得不增加交易費

最終，只有兩種解決方案：a)網絡變得更加中心化，b)網絡達到極限時交易費變得更高。a)有其局限性，正如前文所討論的，所以b)是不可避免的。你可以在PolygonPoS上看到這種情況，該網絡上的交易費開始慢慢上升。事實上，幣安智能鏈(BSC)已經經歷了這一過程，現在它是一個可持續的網絡，盡管交易費已經顯著上漲了。記住，我們這里只是在討論經濟的可持續性。

在繼續之前，讓我再次指出，其中存在很多很多的變量(比如價格升值和波動)，且上文絕對是一個簡化的理解，但我相信總體邏輯將是清晰的。

Rollups數據分片更加高效，且成本更低

接下來是?Rollups數據分片的情況。在?Rollups?方面，其維護成本非常非常低，在給定的時間內需要運行的節點數量非常少，而且不需要昂貴的共識安全機制，但提供比任何L1都大得多的吞吐量。Rollups可以簡單地收取少量的L2交易費，從而保持網絡盈利。在數據可用性方面，以太坊目前處于高度通縮狀態，結合高效的信標鏈共識機制，只需要最低水平的經濟活動就可以實現接近零的通脹。

因此，整個Rollups數據分片生態系統可以以更大的可擴展性和潛在的更低的費用保持可持續發展。事實上，成為以太坊上的zkRollups對于L1s來說是最有利的，我很高興看到Solana至少在考慮這一點。

簡言之，Rollups數據分片的成本只是中心化L1的很小一部分，使其能夠以類似的費用提供數量級更大的吞吐量；或者以更少的費用提供類似的吞吐量。

03.短期的選擇

很重要的一點是要明白，Rollups數據分片的結合是一個長期的觀點，需要幾年的時間才能成熟。

但在短期內，有兩種選擇:

一個可持續的中心化L1(比如幣安智能鏈)和Rollups網絡；

一個不可持續的中心化L1。

第1個選項對大多數人來說仍然太貴了。Hermez、dYdX或Loopring等優化的Rollups提供類似幣安智能鏈(BSC)的交易費水平，而?ArbitrumOne?和?OptimisticEthereum?網絡的交易費則更高一些，盡管OptimisticEthereum下個月即將發布的OVM2.0承諾該網絡的交易費將下降10倍。

第2個選項包括的PolygonPoS和Solana目前提供較低的費用，但如前所述，長期來看這是不可持續的。不過，從短期來看，它們為尋求廉價交易的用戶提供了一個很好的選擇。但是，等等，還有第三個選擇：Validiums。

Validiums?提供類似PolygonPoS或Solana等的交易費水平——現在NFT鑄造和交易平臺?ImmutableX已經使用?Validium方案提供免費的NFT鑄造。現在，Validium的數據可用性方面可以說是不可持續的，正如中心化的L1一樣，盡管通過使用替代性共識方法(比如數據可用性委員會)，Validium實際上仍然更加便宜。但Validiums的絕妙之處在于，當數據分片發布時，它們可以直接向前兼容于Rollups或者Volitions。當然，如前所述，中心化的L1s也可以這樣做，但這將是一個更具顛覆性性的變化。

04.總結

區塊鏈行業尚未擁有實現全球規模的技術；

一些中心化的L1s區塊鏈網絡提供非常低的交易費，這實際上是由人們對其代幣的投機而補貼的。對于那些希望獲得非常廉價的交易費的用戶來說，這些網絡是一個很好的選擇，但是，需要認識到這不是一個可持續的模型，更不用說它們有著嚴重的去中心化和安全性妥協。

但如果這些中心化的L1s網絡獲得了用戶吸引力，它們也將被迫提高交易費，并將被更新、更中心化的L1s所取代。這是一種不可能長期持續的逐底競爭。

目前，確實存在可持續的網絡選擇，比如幣安智能鏈(至少在經濟上)或者優化的Rollups，提供約0.10-1美元的交易費范圍。

長期來看，Rollups數據分片是唯一可以擴容到數百萬TPS的解決方案，達到全球規模，同時保持技術和經濟上的可持續性。它們能夠做到這一點，同時又保持高度安全、去中心化、無需許可、無須信任和可靠中立，這確實很神奇。一位智者曾說過：“任何足夠先進的技術都與魔法無異。”這就是Rollups和數據碎片的結合。

最后，這不僅僅是關于以太坊，Tezos也轉向了以Rollup為中心。對于所有L1s來說，這是不可避免的，即它們要么a)成為一個zkRollup；b)成為一個安全和/或數據可用性鏈，供Rollups在上面進行構建；c)接受其技術的過時，并完全依賴營銷、模因和網絡效應。

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