区块链扩容论战：在ETH2.0到来之前，哪家才是现阶段扩容最优解？
撰文：LeftOfCenter
DeFi的火爆再一次提醒我们以太坊的扩容难题急需解决，合成资产平台Synthetix创始人KainWarwick在对多个扩容方案开发团队进行交涉并对各个项目进行评估后，得出了一个结论，认为OptimisticRollup是目前阶段最具可行性的以太坊扩容方案，且由于DeFi生态系统可组合性的特殊属性，这就要求以太坊平台上的DeFi项目需要就某一个具体的扩容方案达成共识。KainWarwick认为，OptimisticRollup解决方案是最容易达成社区共识的以太坊扩容方案。
KainWarwick撰文详述OptimisticRollup优于其他扩容方案的原因，并一个一个排除掉基于共识改善的一层扩容方案、状态/支付通道、Plasma、闪电网络和ZKrollup等方案，当然遥遥无期的ETH2.0也不在考虑之列。KainWarwick打算让Synthetix采用OptimisticRollup扩容方案，以此向社区证明这项技术是可行的，并且是值得进一步投入的方案选择。
同时，KainWarwick提出了社区中对在以太坊主网上实施OptimisticRollup方案的担心，为此他详述了在主网上实施SynthetixOVM变体所需的治理过程，以及一旦该方案失败将如何实施备选方案。
不过，KainWarwick这篇文章引发了MatterLabsCEOAlexGluhowski的反对，他发布长篇推文反驳，认为KainWarwick这篇文章未提到一个关键点，OptimisticRollup容易被黑客以较低成本实现一层软分叉51％攻击，只要ETH主网未转换PoS之前，这种攻击隐患就一直会存在。
Ankr将其API服务扩展至以太坊扩容方案Arbitrum:云计算服务商Ankr宣布将其API服务扩展至以太坊扩容方案Arbitrum。Arbitrum解决方案提高速度并降低成本，Ankr的API端点使开发人员能够轻松地与该网络进行交互并在其上构建。据悉，Ankr API服务此前已扩展至Polygon、xDAI和Fantom。（Medium）[2021/7/16 0:58:03]
此外，AlexGluhowski还指出ZKRollup扩容方案的优势，认为该方案和一层扩容方案一样，不会因撤回延迟导致对跨层可组合性产生影响，而对于OptimisticRollup来说，则会产生延迟1周的提款问题，虽然可以用支付通道加速提款速度，但这又会增加用户的成本。
以下是链闻对KainWarwick发布文章《WhyOptimism?》以及MatterLabsCEOAlexGluhowski长篇反驳推文进行的截取编译。
社区共识
KainWarwick认为没有十全十美的方案，所有方案都有自己的权衡取舍。以太坊上的DeFi项目彼此依存，因此，在选择扩容方案时，正确的设计方案和权衡取舍还不是唯一的考虑，还必须考虑到其他项目的可能选择，并对此进行优化。因此，扩容不仅仅是一种技术挑战，它还是一种社会协调游戏。
Uniswap的Layer2demo方案Unipig为Optimism扩容方案获得社区共识奠定了基础，我也选择支持该方案，我们不仅仅就特定的DeFi项目如何实施Optimism方案提供反馈，而且还将领导领导社区内就该方案如何达成协调而贡献力量。
技术注意事项
将Synthetix部署到二层网络上需要在最小化风险和减少对代码库修改上作出平衡。不可能同时在一层和二层上并行运行两个不同代码库，也不可能用另一种语言重写合约。Synthetix是以太坊上最复杂的智能合约套件之一，这增加了必须维护独立代码库的影响。
比特币扩容方案Utreexo已于btcd版本实现紧凑状态节点模式:2月2日，BitMEX官方发推公布比特币扩容方案Utreexo项目进展。根据Utreexo开发者Calvin Kim披露的相关进展，2020年7月Utreexo累加器已部署到btcd中，而btcd是Go语言现有的比特币实现。当前btcd版本也准备好用于另一个演示版本，该演示版本已实现“紧凑状态节点”（CSN）模式。据悉，CSN模式的好处主要有：1.几千字节的新全节点模式，其同步速度与硬盘上的ssd一样快。2.允许并行化初始块下载。3.通过允许共识独立于数据库实现来增强比特币的安全性（当前使用的是由Google制定）。4.无需分叉就可以将Utreexo带入比特币。[2021/2/2 18:42:24]
Synthetix需要向社区证明，这项技术是可行的，并且是值得进一步投入的方案选择，就扩容方案选择达成共识，OVM交易演示帮助巩固了这一点。目前有充分迹象表明社区对基于以太坊的OptimisticRollup方案达成共识，但还没有到发布SIP提案对此进行测试的程度。
KainWarwick列出了8种当前热门的扩容方案，包括：
1，快速区块链，又名“以太坊杀手”，又名替代型L1，2，ETH2.0，不过要到2032年才能正式生效3，状态/支付通道4，侧链5，Plasma6，零知识证明中的ZKRollup和其他解决方案7，OptimisticRollups8，闪电网络
考虑到在过渡期间只能维护单个代码库，这导致上述大多数方案都不符合要求。当然，其中一些方案号称是与EVM兼容，但实施以来并不像说起来那么简单。可以立即排除掉的方案是快速区块链、各种ZKRollup方案、闪电通道、状态通道和Plasma。其中，虽然ZKRollup已经取得了飞速的发展，但目前所有变体版本都需要用新语言重写合约。虽然这可以解决，但是目前语言工具相关成熟度并不高，这极大地提升了实施风险。
以太坊扩容方案Arbitrum Rollup推出Uniswap V2端口:11月6日，以太坊扩容方案Arbitrum Rollup的开发团队 Offchain Labs宣布推出在Arbitrum Rollup上Uniswap V2端口，这意味着可以在Arbitrum Rollup的以太坊扩容测试网上运行的 Uniswap V2。官方表示，此举可将交易费成本降低55倍。[2020/11/6 11:48:28]
很多号称是快速区块链方案有些确实与EVM兼容，也可以部署Solidity合约，但其中需要妥协一些其他因素，Synthetix认为这降低了可行度，这其中包括一些尚未得到验证或者可能会大幅降低安全性的新型共识机制。
鉴于ETH2.0还遥遥无期，因此也需要排除ETH2.0。基于通用计算的要求，又排除了另外2个，状态/支付通道和Plasma。鉴于xDAI这样的侧链需要价值数亿美元资产才能保证安全，排除掉了xDAI，就只有OptimisticRollup。
因此，最终得出，基于以太坊的OptimisticRollup方案是现阶段最佳的权衡方案，而且Synthetix相信该团队非常有行动力执行路线图。
分阶段实施的OptimisticRollup方案
OptimisticRollup方案尚未上线以太坊主网，因此目前仍然存在很大的执行风险，这也是为什么Synthetix暂未提案SIP关闭一层上的Synthetix。但作为现阶段风险和权衡后的最佳选项，Synthetix将竭尽全力对Synthetix进行迁移，作为最成熟的DeFi协议之一，Synthetix将竭尽全力试水该测试方案，承担早期的实施风险，并引领其他项目采用该方案，建立扩容方案的社区共识。
Aztec公开为Reddit设计的扩容方案zkReddit，超过需求的4.6倍:8月3日消息，基于以太坊的隐私解决方案Aztec发布为Reddit设计的扩容解决方案zkReddit，超过Reddit要求吞吐量的4.6倍。
Aztec表示该方案兼容所有的钱包，符合各类和隐私相关的监管要求，下一个版本中将会实现144倍的吞吐量。但Aztec也承认该方案因为优先考虑吞吐量，所以存在一些权衡，包括延迟较高（32-rollup方案需要3分钟结算）以及客户端的计算隐私交易的证明生成时间需要最高至12至40秒。（Medium）[2020/8/3]
但是，随着越来越接近主网迁移，目前存在3个主要问题：
1）欺诈证明2）集中化3）提款延迟
最关键的技术问题是欺诈性状态过渡。有人声称，当前的实施阶段不包括欺诈证明，实际上情况是自动生成的欺诈提交还未上线。Optimism团队选择一种分阶段的方法，以便在增加复杂性之前测试诸如存款和取款这样的特定功能。Synthetix会在主网启用之前，提供防欺诈提交自动化功能。如果没有完整功能的欺诈证明，就没有主网资金可以存入OptimisticRollup方案的以太坊网络中。对于迁移到一个低安全保障网络的SIP社区提案我个人会投反对票，也会敦促社区中其他人这样做。这也是xDAI和其他POA网络由于安全性较低被认为不可行的原因之一。
另一个引入关注的问题是，OptimisticRollup虽然声称是去中心化的，但却具有中心化特征。KainWarwick认为这种观点是错误的，但这种担忧当然是非常正确的。在过去的几年中，社区投入了大量的时间和资源针对去中心化进行权衡处理。值得注意的是，「sequencer」可在最小牺牲下改善用户体验。
动态 | 分片是最有希望能够实现高性能而不降低去中心化程度的链上扩容方案 ?:TokenInsight今日发布《分片技术研究报告（上）》，报告指出分片的核心思想是“分而治之”，是将公链网络中的所有节点划分为不同的分片，各个分片处理不同的任务，分片之间并行处理，从而提升公链整体性能。分片的引入可以从根本上减少节点所需资源，降低节点配置门槛，是最有希望的链上扩容方案。
分片技术现阶段的应用还面临着不小的挑战：在分片内需要克服 PoW 共识中的 51% 攻击问题和 PBFT 共识的节点数量限制及女巫攻击问题；在分片间需要克服分片间双花攻击问题和跨分片交易的过载问题；在系统层面需要克服单点过热问题以及分片数、节点数变化引起的系统状态动态调节问题。
目前分片技术仍处于测试验证阶段，暂无大规模应用的项目。此外，对于公链而言，如果没有强大的生态，公链本身的性能再高也是没有意义的。[2019/1/17]
KainWarwick认为，人们对网络中「sequencer」这个角色有误解。需要注意的是，「sequencer」不是访问OptimisticRollup的必要条件，而是用于显著改善用户体验的工具。大多数人还误认为，单个排序者意味着糟糕的单点故障，但其实，故障点问题发生在所有一层网络上的常规情况。虽然回到第一层区块链不是理想的方案，但是有很多潜在的解决方案，包括备用排序者，即活跃排序者发生故障或遭到攻击，备用备用排序者可进行介入。目前目标是尽快向一个排序者网络发展，所有这些担心只是暂时的。
最后一个问题是因撤回延迟对跨层可组合性的影响。这是除了一层扩容方案之外的所有扩容方案都会遇到的问题。这类延迟意味着，在挑战期资金锁定在二层网络中，基于此，目前有几种解决方法。一种是，由验证者组成的网络在桥接两侧提供资金，通过提供立即提款的服务承担风险，同时收取费用。实际上，Connext就在研究此类解决方案。但这并不能完全解决可组合性问题，因为在启动另一笔交易之前仍需在主网上确认资金，这又回到了所有扩容方案的基础问题。这就是为什么KainWarwick认为尽快在OptimisticEthereum上运行所有主流DeFi协议的并行版本至关重要。这将允许几乎所有当前的DeFi交易在二层网络上进行，质押也可能会完全迁移到二层网络，但是交易合约将继续在一层和二层网络上并行运行。
需要明确的是，在提案SIP开始进行OptimisticEthereum主网迁移之前，Synthetix会发布功能性主网所需的所有内容，KainWarwick相信这会未来几个月内发生。
主网过渡后
Synthetix如何过渡到OptimisticRollup方案的以太坊主网上仍然是社区内部讨论的问题。首先，社区必须达成共识，即应该在二层主网上启动并行和有限版本的网络。一旦实现这一目标，就需要审查最初的主网启动的结果，并确定剩下过渡将如何进行。
synthetixDAO可能会在主网发布后的头几周内提供资金，之后将通过SIP提案决定最终将一定比例的协议奖励转移到OptimisticRollup方案的以太坊主网中。一旦将协议奖励转移到并行网络，就可以监视采用情况，并由市场为迁移的风险定价。考虑到降低的gas费成本，在OptimisticEthereum上收益可能会更低，但是由于大多数SNX持有者将迁移推迟到以后，平台风险有可能会导致收益变得更高。
位于OptimisticRollup中的SNX发行的sUSD与针对托管SNX发行的sUSD应没有什么大的不同。Synthetix将允许基于托管的SNX铸造sUSD，以最大程度地增加可用抵押品。如果需要，可以将迁移到二层网络中的SNX再迁移回去，这意味着，OptimisticRollup方案中的SNX应被视为网络内的有效抵押品，只不过是一层网络中SNX的另一种状态而已。因此，在二层网络上铸造的sUSD应该可以与一层网络中的sUSD互换。当然也有反对这种方法的论点，包括实施的复杂性。所以，必须决定哪种方法最适合社区。
如果以上转换被证明有效，那么Synthetix将继续开展剩下的迁移：只需继续转移较大比例的通胀奖励，直到将100％的通胀奖励转移到L2，并且所有活跃的SNX抵押都在二层网络上进行。至此，Synthetix需要支持合成资产Synth在一层网络和二层网络上的交易。因此，在此过程中需要管理多个相互关联的依赖项。
备用计划
以太坊扩容以及为此和其他智能合约平台的竞争需要数十亿美元的投入。虽然现在看来OptimisticRollup是最优的可用方案，但不排除还有更加优秀的方案在今后冒出来，因此，Synthetix会随时关注新技术，一旦发现DeFi社区中出现新的扩容方案共识，关注另一种替代方案。
此外，还必须为最坏情况做准备：如果OptimisticRollup启动失败或中止，Synthetix必须迅速将资源转移到其他解决方案的尽职调查中，同时优化现有的一层系统。
反对意见：Optimistic方案并不安全
不过，以太坊二层扩容解决方案开发团队MatterLabsCEOAlexGluhowski认为，KainWarwick的这篇文章未提到一个关键点，OptimisticRollup存在固有的安全性缺陷，即用户在单个OptimisticRollup实例中投入不能超过5000万美元。
VitalikButerin曾经指出，OptimisticRollup方案具有一种反网络效应，即单个OptimisticRollup的交易量越大，全节点验证者会越少，即，依靠「1ofN」的诚实假设是更不安全的。「1ofN」诚实假设是指，参与者虽然有N个，只要其中至少有一个按期望运作，系统就会正常工作。任何基于欺诈证明的系统都属于这一类，可信设置也是如此，尽管在这种情况下，N通常更小。但你希望N尽可能地大。然而，这还不是重点。
此外，OptimisticRollup方案可被黑客在一层网络中实施软分叉后进行51％攻击，窃取该Rollup中的资产。目前，此类攻击的名义成本为每小时25.6万美金或每周4300万美金，考虑到攻击者只需作出合理承诺就可迫使理性的矿工屈服，实际成本还要低得多。
只要ETH主网一直保持PoW，这种攻击就一直会是隐患。但ZKRollup没有这些问题，除了加密假设外，ZKRollup还提供与一层网络完全相同的被动安全保证。
这意味着，如果单个OptimisticRollup持有的资金量无法达到数十亿美元，那么具无法满足可组合可组合DeFi协议的条件。
AlexGluhowski还指出，文章中所说「除了一层扩容方案之外的所有扩容方案都会因撤回延迟导致对跨层可组合性产生影响」并不正确，应该改为「除了一层扩容方案和ZKRollup之外的所有扩容方案都会因撤回延迟导致对跨层可组合性产生影响」，因为ZKRollup也没有这个问题。
对于OptimisticRollup来说，延迟1周的提款流程确实是一个问题，但虽然可以使用支付通道加速提款速度，但这又会带来其他问题，大大降低资本效率，换句话说，这会增加用户的成本。StarkWare曾经发布过一篇OptimisticRollup困境的文章对此进行阐释。
ZKRollup方案可以在几分钟内提供确定性，根本不会有此问题的困扰。这让从一层向ZKRollup支持的二层方案渐进转化成为可能。
其运行流程如下，用户将资产存储到一个ZKRollup中，安全性达到一层的级别，同时，可与二层中的合约进行扩容交互。即使与一层中的旧协议进行交互，也只有几分钟的延迟。此外，ZKRollup中的多个交易可以被捆绑，作为一层上的单个交易一次性执行，因此这可以有效地扩展二层和一层之间的交互。
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