Vitalik新文：梳理各类L2的不同

23-10-31 16:19

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原文标题：《Different types of layer 2s》

原文作者：Vitalik Buterin

原文编译：BlockBeats

生态系统在过去一年中迅速扩展。传统上以 StarkNet、Arbitrum、Optimism 和 Scroll 为代表的 ZK-EVM rollup 生态系统进展迅速，不断提高其安全性，L2beat 页面很好地总结了每个项目的状态。

此外，我们还看到一些团队正在构建侧链，同时也开始构建 rollup 方案（如 Polygon），一些 L1 项目试图朝着有效性验证方向发展（如 Celo），还有全新的尝试（如 Linea、Zeth…）。

其中不可避免的结果之一是，我们看到 L2 项目趋向更加 heterogeneous（即「异构化」。译者注：在加密领域，「异构化」指的是不同种类或不同性质的事物共存或混合在一起的情况。这个词通常用于描述不同的区块链、协议、技术或资产，它们具有不同的特性、规则或属性）。我预计这一趋势将持续下去，原因如下：

目前，一些独立的 L1 项目正寻求更紧密地与以太坊生态系统接触，并有可能转变为 L2 项目。这些项目可能希望采取分阶段的过渡方式。立即进行整体过渡将降低可用性，因为技术尚未准备好将所有内容放入 rollup 方案中。而在较晚的整体过渡中，可能会牺牲势头并来不及具有实际意义。

一些中心化项目希望为其用户提供更多的安全保障，并正在探索基于区块链的途径。在许多情况下，这些项目过去可能会研究「许可联盟链」。实际上，它们可能只需要达到「半中心化」水平的程度。此外，它们通常具有非常高的吞吐量，至少在短期内不适合使用 rollup 方案。

非金融应用，如游戏或社交媒体，希望去中心化，但只需要一定程度的安全性。

在社交媒体的情况下，实际上涉及以不同方式处理应用的不同部分：像用户名注册和账户恢复这样的罕见且具有高价值的活动应该在 rollup 方案中完成，但像帖子和投票这样频繁且低价值的活动需要较少的安全保障，如果区块链失败导致您的帖子消失，那是可以接受的代价；但如果区块链失败导致您丢失了您的帐户，那将是一个更大的问题。

一个重要的主题是，尽管目前位于以太坊 L1 的应用程序和用户在短期内愿意支付较小但仍然可见的 rollup 费用，但来自非区块链世界的用户不太愿意这样做：如果您之前支付了 1 美元，那么支付 0.10 美元就更容易接受，而如果之前支付了 0 美元，那就难以接受。

这适用于今天仍然中心化的应用程序，以及通常在其用户群体较小的情况下拥有极低费用的较小的 L1 项目。

一个自然而然的问题是：对于特定应用程序，rollup 方案、validiums（有效性验证）和其他系统之间的这些复杂权衡中，哪一个对其而言是合理的？

Rollups vs Validiums vs Disconnected Systems

我们将探讨的安全性与扩展性的第一个维度可以描述如下：如果您拥有一个在 L1 上发行的资产，然后将其存入 L2，再将其转移到您手中，那么您能获得多大程度的保证可以将资产取回到 L1？

同时还有一个相关问题：是什么技术选择导致了这种保证程度，以及该技术选择的权衡是什么？

我们可以用一个简单的图表来描述这个问题：

值得一提的是，这是一个简化的方案，其中存在许多中间选项。例如：

在 rollup 和 validium 之间：在 validium，任何人可以进行链上支付以支付交易费用，此时，操作者将被迫将一些数据提供到链上，否则将损失押金。

在 plasma 和 validium 之间：一个 Plasma 系统提供类似 rollup 的安全保证，具有链下数据可用性，但它仅支持有限数量的应用程序。一个系统可以提供完整的 EVM，并为那些不使用这些较复杂应用程序的用户提供 Plasma 级别的保证，以及为使用这些应用程序的用户提供 validium 级别的保证。

这些中间选项可以看作是在 rollup 和 validium 之间的一个 spectrum 上。但是，是什么促使应用程序选择该 spectrum 上的特定点，而不是更左边或更右边的某个点呢？在这里，有两个主要因素：

1. 以太坊原生数据可用性的成本，随着技术的发展，这一成本将随着时间的推移而降低。以太坊的下一个硬分叉 Dencun 引入了 EIP-4844(又称「proto-danksharding」)，它提供了大约 32 kB/秒的链上数据可用性。

预计在未来几年，随着完整的 danksharding 推出，这一数据可用性将逐步提高，最终目标约为 1.3 MB/秒的数据可用性。同时，数据压缩的改进将让我们在相同数据量下实现更多功能。

2. 应用程序的自身需求：用户在高费用方面的损失，相对于应用程序出现问题，有多严重？金融应用程序会因为应用程序的故障而损失更多；游戏和社交媒体涉及大量的用户活动，且相对较低价值的活动，因此对于它们来说，不同的安全权衡是有意义的。

这种权衡大致上看起来如图所示：

另一种值得一提的类型是预确认（pre-confirmations）。预确认是由一组参与者在 rollup 或 validium 中签署的消息，表示「我们证明这些交易按此顺序包含在其中，且 post-state root 是这个」。这些参与者可能会签署一个与现实不符的预确认，但如果确实如此，他们的押金将被销毁。

这对于低价值应用（如消费者支付）非常有用，而高价值应用（如数百万美元的金融转账）可能会等待由系统完整安全性支持的「常规」确认。

预确认可以被视为另一个混合系统的例子，类似于上文提到的「plasma/validium 混合」，但这次是在具有完整安全性但高延迟的 rollup（或 validium）与具有较低安全级别但低延迟的系统之间进行混合。需要较低延迟的应用会获得较低的安全性，但可以与那些愿意为获得最大安全性而承受较高延迟的应用共存于同一生态系统中。

无需信任地读取以太坊

另一种较少被考虑但仍然非常重要的连接形式，与系统读取以太坊区块链的能力有关。具体而言，这包括系统能够在以太坊发生回滚时进行回滚的能力。要了解为什么这是有价值的，请考虑以下情况：

假设如图所示，以太坊区块链发生回滚。这可能是在一个纪元内的临时中断，此时区块链尚未最终确定；或者可能是因为过多的验证者离线，而导致区块链在较长时间内无法最终确定的非活动泄漏期。

由此可能产生的最糟糕情况如下所示：假设顶部链（top chain）的第一个区块从以太坊链的最左侧区块中读取某些数据。例如，有人在以太坊上存入了 100 个 ETH 到顶部链中。然后以太坊发生回滚，然而顶部链没有回滚。结果是，顶部链的未来区块正确地跟随新的、正确的以太坊区块链上的区块，但错误的交易（即 100 个 ETH 的存款）仍然存在于顶部链中。这种漏洞可能导致货币的增发，将顶部链上的桥接 ETH 转变为部分准备金。

有两种方法可以解决这个问题：

1. 顶部链只能读取以太坊已最终确定的区块，因此它永远不需要进行回滚；

2. 如果以太坊发生回滚，顶部链也可能发生回滚。两者都可以防止这个问题。前者更容易实施，但如果以太坊进入非活动泄漏期，可能会导致功能在较长时间内丧失。后者更难实施，但可以确保始终具有最佳功能。

请注意，第一种方法确实存在一种特殊情况。如果以太坊发生了 51% 攻击，导致同时出现两个新的不兼容区块，它们都看起来已经最终确定，那么顶部链可能会选择错误的区块（即以太坊社会共识最终不支持的区块），并且需要回滚以切换到正确的区块。可以说，事先编写代码来处理这种情况是没有必要的；可以通过对顶部链进行硬分叉来处理这个问题。

区块链能够在无需信任的情况下读取以太坊的能力有两个重要原因：

首先，这种能力可以降低将在以太坊（或其他第二层解决方案）上发行的代币桥接到该链上涉及的安全问题；

其次，这种能力使得使用共享密钥存储结构的账户抽象钱包，能够安全地持有该链上的资产。

尽管有争议，但第一种方法的重要性已经被广泛认可。同样，第二种方法也很重要，因为它意味着你可以拥有一个钱包，可以轻松更改密钥，并在许多不同的链上持有资产。