บทความใหม่ของ V God: อะไรคือความแตกต่างระหว่าง Ethereum L2 และ Execution Layer Sharding?

ข้อความต้นฉบับ: เลเยอร์ 2 แตกต่างจากการแบ่งส่วนการประมวลผลอย่างไร

เรียบเรียงโดย: Odaily Planet Daily Asher

ประเด็นหนึ่งที่ฉันทำในบทความ " End Game " เมื่อสองปีครึ่งที่แล้วก็คือ อย่างน้อยในทางเทคนิค เส้นทางการพัฒนาที่แตกต่างกันสำหรับอนาคตของบล็อกเชนก็ดูคล้ายกันมาก

ในทั้งสองกรณี มีธุรกรรมจำนวนมากบนลูกโซ่ และการประมวลผลธุรกรรมเหล่านี้ต้องใช้: (i) การคำนวณจำนวนมาก (ii) แบนด์วิดท์ข้อมูลจำนวนมาก โหนด Ethereum ทั่วไป เช่น โหนดเก็บถาวร reth ขนาด 2 TB ที่ทำงานบนแล็ปท็อปที่ใช้ในการเขียนบทความนี้ แม้ว่าจะมีงานวิศวกรรมซอฟต์แวร์ที่ยอดเยี่ยมและ Verkle tree ก็ไม่เพียงพอที่จะตรวจสอบข้อมูลและการคำนวณจำนวนมหาศาลดังกล่าวได้โดยตรง ในทางตรงกันข้าม ในโลก "การแบ่งส่วน L1" และ ศูนย์กลางการสะสมข้อมูล ZK-SNARK จะใช้เพื่อตรวจสอบการคำนวณ และใช้ DAS เพื่อตรวจสอบความพร้อมใช้งานของข้อมูล DAS จะเหมือนกันในทั้งสองกรณี ZK-SNARK เป็นเทคโนโลยีเดียวกัน เพียงแต่ในกรณีหนึ่งเป็นรหัสสัญญาอัจฉริยะ ในขณะที่อีกกรณีหนึ่งเป็นคุณลักษณะอันศักดิ์สิทธิ์ของโปรโตคอล ในทางเทคนิคที่แท้จริง Ethereum กำลังทำการชาร์ดดิ้ง และโรลอัพก็คือชาร์ดดิ้ง

สิ่งนี้ทำให้เกิดคำถาม: อะไรคือความแตกต่างระหว่างโลกทั้งสองนี้? คำตอบหนึ่งก็คือ ผลที่ตามมาจากข้อผิดพลาดในการเขียนโค้ดนั้นแตกต่างกัน: ในโลกสะสม เหรียญจะสูญหาย ในขณะที่โลกที่แตกเป็นเสี่ยง คุณจะมีความล้มเหลวเป็นเอกฉันท์

แต่คาดว่าเมื่อโปรโตคอลมีความเข้มแข็งและปรับปรุงเทคนิคการตรวจสอบอย่างเป็นทางการ ความสำคัญของข้อผิดพลาดก็จะลดลง แล้วอะไรคือความแตกต่างระหว่างนิมิตทั้งสองนี้ และเราจะคาดหวังให้นิมิตเหล่านี้คงอยู่ต่อไปในระยะยาวได้หรือไม่?

ความหลากหลายในสภาพแวดล้อมการดำเนินการ

แนวคิดหนึ่งที่มีการพูดคุยสั้น ๆ ใน Ethereum ในปี 2019 คือ สภาพแวดล้อมในการดำเนินการ โดยพื้นฐานแล้ว Ethereum จะมี "โซน" ที่แตกต่างกันซึ่งสามารถมีกฎที่แตกต่างกันสำหรับวิธีการทำงานของบัญชี (รวมถึงวิธีการที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง เช่น UTXO) วิธีการทำงานของเครื่องเสมือน และฟังก์ชันอื่น ๆ

สิ่งนี้ทำให้เกิดความหลากหลายของวิธีการในส่วนต่างๆ ของสแต็ก ซึ่งจะเป็นเรื่องยากที่จะบรรลุผลสำเร็จหาก Ethereum พยายามทำทุกอย่างด้วยตัวเอง

ในท้ายที่สุด แผนการที่ทะเยอทะยานบางอย่างก็ถูกยกเลิก และเหลือเพียง EVM เท่านั้น อย่างไรก็ตาม Ethereum L2 (รวมถึงโรลอัพ วาลเดียม และพลาสมา) อาจกล่าวได้ว่าท้ายที่สุดแล้วทำหน้าที่เป็นสภาพแวดล้อมในการดำเนินการ

ในปัจจุบัน เป็นเรื่องปกติที่จะมุ่งเน้นไปที่ L2 ที่เทียบเท่ากับ EVM แต่จะมองข้ามความหลากหลายของทางเลือกอื่นๆ:

• Arbitrum Stylus : เพิ่มเครื่องเสมือนที่ใช้ WASM เครื่องที่สองโดยใช้ EVM

• Fuel : ใช้สถาปัตยกรรมที่ใช้ UTXO คล้ายกับ Bitcoin (แต่ครอบคลุมมากกว่า)

• Aztec : ขอแนะนำภาษาใหม่และกระบวนทัศน์การเขียนโปรแกรมที่ออกแบบมาเพื่อสัญญาอัจฉริยะที่รักษาความเป็นส่วนตัวโดยยึดตาม ZK-SNARK
  

สถาปัตยกรรมที่ใช้ UTXO ที่มา: เอกสารประกอบเชื้อเพลิง

การพยายามสร้าง EVM ให้เป็นซูเปอร์เวอร์ชวลแมชชีนที่ครอบคลุมทุกกระบวนทัศน์ที่เป็นไปได้อาจส่งผลต่อการนำแนวคิดแต่ละอย่างไปใช้ และจะเป็นการดีกว่าหากเชี่ยวชาญแพลตฟอร์มเหล่านี้

ข้อเสียด้านความปลอดภัย: ขนาดเทียบกับความเร็ว

Ethereum L1 ให้ความปลอดภัยที่แข็งแกร่งอย่างแท้จริง หากข้อมูลบางอย่างอยู่ในบล็อกที่ได้รับการสรุปใน L1 ฉันทามติทั้งหมด (รวมถึงฉันทามติทางสังคมในกรณีที่รุนแรง) จะทำงานอย่างหนักเพื่อให้แน่ใจว่าข้อมูลนี้ไม่สามารถแก้ไขได้ ดังนั้นจึงเป็นการละเมิดแอปพลิเคชันที่วางข้อมูลนี้ภายในกฎของบล็อก ตรวจสอบให้แน่ใจว่าการดำเนินการใด ๆ ที่เกิดจากข้อมูลนี้จะไม่ถูกยกเลิก และข้อมูลนี้ยังคงสามารถเข้าถึงได้

เพื่อให้บรรลุการรับประกันเหล่านี้ Ethereum L1 ยินดีที่จะยอมรับต้นทุนที่สูง ในขณะที่เขียน ค่าธรรมเนียมการทำธุรกรรมค่อนข้างต่ำ: L2 มีค่าใช้จ่ายน้อยกว่า 1 เซนต์ต่อธุรกรรม และถึงแม้จะมี L1 ค่าธรรมเนียมการโอน ETH พื้นฐานก็ยังน้อยกว่า 1 ดอลลาร์ หากเทคโนโลยีก้าวหน้าเร็วเพียงพอและการเติบโตของพื้นที่บล็อกที่มีอยู่ให้ทันกับความต้องการ ค่าธรรมเนียมเหล่านี้อาจยังคงต่ำอยู่ในอนาคต แต่อาจไม่เป็นเช่นนั้น

และสำหรับแอปพลิเคชันที่ไม่ใช่ทางการเงินจำนวนมาก (เช่น โซเชียลมีเดียหรือเกม) แม้แต่ 0.01 ดอลลาร์ต่อธุรกรรมก็สูงเกินไป แต่โซเชียลมีเดียและเกมไม่ต้องการรูปแบบการรักษาความปลอดภัยแบบเดียวกับ L1 ไม่สำคัญว่าใครจะจ่ายเงินหนึ่งล้านดอลลาร์เพื่อฟื้นฟูสถิติการแพ้เกมหมากรุก หรือทำให้ทวีตของคุณดูเหมือนถูกโพสต์สามวันหลังจากโพสต์จริง

ดังนั้นแอปเหล่านี้จึงไม่ควรจ่ายค่ารักษาความปลอดภัยเท่ากัน วิธีการแบบ L2-centric ช่วยให้สิ่งนี้เกิดขึ้นได้โดยการสนับสนุนวิธีการต่างๆ ที่มีข้อมูลพร้อมใช้งาน ตั้งแต่ การสะสม ไปจนถึง พลาสมา ไปจนถึง ความถูกต้อง

L2 ประเภทต่างๆ เหมาะสำหรับกรณีการใช้งานที่แตกต่างกัน ( คลิกที่นี่เพื่ออ่านเพิ่มเติม )

ข้อเสียด้านความปลอดภัยอีกประการหนึ่งเกิดขึ้นเกี่ยวกับ ปัญหาการส่งมอบสินทรัพย์จาก L2 ถึง L2 คาดว่าในอนาคต (5-10 ปี) การสรุปทั้งหมดจะเป็นการสรุปรวมของ ZK และระบบการพิสูจน์ที่มีประสิทธิภาพสูงเป็นพิเศษพร้อมความสามารถในการค้นหา เช่น Binius และ Circle STARKs ควบคู่ไปกับเลเยอร์การรวมการพิสูจน์ จะทำให้ L2 สามารถให้บริการ รูตสถานะสุดท้ายจะเป็นไปได้ แต่ในปัจจุบัน เฉพาะการโรลอัปในแง่ดีและโรลอัป ZK เท่านั้นที่สามารถผสมเข้าด้วยกันอย่างซับซ้อนภายใต้กรอบเวลาพิสูจน์ต่างๆ

หากมีการนำการแบ่งส่วนเลเยอร์การดำเนินการมาใช้ในปี 2564 โมเดลความปลอดภัยเพื่อรักษาส่วนแบ่งข้อมูลให้ซื่อสัตย์จะเป็นการสรุปในแง่ดี ไม่ใช่ ZK ดังนั้น L1 จะต้องจัดการตรรกะการพิสูจน์การฉ้อโกง ที่ซับซ้อนอย่างเป็นระบบทั้งแบบ ออนไลน์และในส่วนแบ่ง มีระยะเวลาถอนตัวนานหนึ่งสัปดาห์เมื่อ การเคลื่อนย้ายทรัพย์สินระหว่าง แต่เช่นเดียวกับข้อผิดพลาดในการเขียนโค้ด ปัญหานี้จะเกิดขึ้นชั่วคราวในท้ายที่สุด

ความเร็วในการทำธุรกรรมถือเป็นประเด็นที่สามและต่อเนื่องมากขึ้นในการแลกเปลี่ยนด้านความปลอดภัย Ethereum มีบล็อกทุกๆ 12 วินาทีและไม่เต็มใจที่จะไปเร็วขึ้นเพราะจะทำให้เครือข่ายรวมศูนย์มากเกินไป อย่างไรก็ตาม L2 จำนวนมากกำลังสำรวจเวลาบล็อกหลายร้อยมิลลิวินาที

12 วินาทีก็ไม่ได้แย่เกินไป: โดยเฉลี่ยแล้วผู้ใช้ที่ส่งธุรกรรมต้องรอประมาณ 6-7 วินาทีจึงจะรวมอยู่ในบล็อก (และไม่ใช่แค่ 6 วินาทีเท่านั้น เนื่องจากบล็อกถัดไปอาจไม่รวมพวกเขาไว้) ซึ่งเทียบเท่ากับระยะเวลารอคอยเมื่อชำระเงินด้วยบัตรเครดิต แต่แอปพลิเคชั่นจำนวนมากต้องการความเร็วที่สูงกว่า และ L2 ก็สามารถให้ได้

เพื่อให้เกิดความเร็วที่เพิ่มขึ้นนี้ L2 อาศัยกลไกการยืนยันล่วงหน้า: ผู้ตรวจสอบความถูกต้องของ L2 ยอมรับแบบดิจิทัลที่จะรวมธุรกรรมในเวลาที่กำหนด และพวกเขาจะถูกลงโทษหากไม่รวมธุรกรรม กลไกที่เรียกว่า StakeSure จะนำสิ่งนี้ไปไกลกว่านี้

L2 การยืนยันล่วงหน้า

ตอนนี้คุณสามารถลองใช้ฟังก์ชันเหล่านี้ทั้งหมดใน L1 ได้ L1 สามารถมีระบบ "การตอบรับล่วงหน้าอย่างรวดเร็ว" และ "การตอบรับขั้นสุดท้ายที่ช้า" อาจมีชาร์ดที่แตกต่างกันซึ่งมีระดับความปลอดภัยต่างกัน อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้จะเพิ่มความซับซ้อนของโปรโตคอล นอกจากนี้ การทำงานทั้งหมดให้เสร็จสิ้นใน L1 ยังเสี่ยงต่อ การโอเวอร์โหลดความเห็นพ้องต้องกัน เนื่องจากแนวทางต่างๆ มากมายในการปรับขนาดที่มากขึ้นหรือปริมาณงานที่เร็วขึ้นมีความเสี่ยงในการรวมศูนย์ที่สูงกว่า หรือต้องการ "การกำกับดูแล" รูปแบบที่แข็งแกร่งกว่าหากทำใน L1 ผลกระทบของความต้องการที่แข็งแกร่งเหล่านี้จะตามมา ไหลผ่านส่วนอื่น ๆ ของข้อตกลง ด้วยการมอบการแลกเปลี่ยนเหล่านี้ผ่านเลเยอร์ 2 ทำให้ Ethereum รอดพ้นจากความเสี่ยงเหล่านี้เป็นส่วนใหญ่

ระบบนิเวศ L2-centric ของ Ethereum เผชิญกับความท้าทายอะไรบ้าง?

แนวทาง L2-centric ของ Ethereum เผชิญกับความท้าทายสำคัญที่ระบบนิเวศ L1-centric ไม่ค่อยเผชิญ นั่นคือการประสานงาน กล่าวอีกนัยหนึ่ง แม้ว่า Ethereum จะมีทางแยกมากมาย แต่ความท้าทายก็คือการรักษาคุณสมบัติพื้นฐานของมัน นั่นคือ Ethereum ทั้งหมดให้ความรู้สึกเหมือนเป็น "Ethereum" และมีผลกระทบต่อเครือข่ายของ Ethereum แทนที่จะเป็นเครือข่ายอิสระ N ทุกวันนี้ สถานการณ์เช่นนี้ไม่น่าพอใจหลายประการ:

• การถ่ายโอนโทเค็นจากเลเยอร์ที่สองไปยังอีกเลเยอร์หนึ่ง มักจะต้องใช้แพลตฟอร์มเชื่อมโยงแบบรวมศูนย์ ซึ่งซับซ้อนมากสำหรับผู้ใช้ทั่วไป หากคุณมีโทเค็นเกี่ยวกับการมองโลกในแง่ดี คุณจะไม่สามารถวางที่อยู่ Arbitrum ของผู้อื่นลงในกระเป๋าเงินของคุณแล้วส่งเงินให้พวกเขาได้

• การสนับสนุนกระเป๋าเงินสัญญาอัจฉริยะแบบข้ามสายโซ่นั้น ไม่ดีนักสำหรับทั้งกระเป๋าเงินสัญญาอัจฉริยะส่วนบุคคลและกระเป๋าเงินขององค์กร (รวมถึง DAO) หากคุณเปลี่ยนกุญแจบน L2 อันหนึ่ง คุณจะต้องเปลี่ยนกุญแจบน L2 อันอื่นทุกอันด้วย

• โครงสร้างพื้นฐานการตรวจสอบแบบกระจายอำนาจมักขาดไป ในที่สุด Ethereum ก็เริ่มได้รับลูกค้ารายเล็ก ๆ ที่ดีเช่น Helios อย่างไรก็ตาม มันไม่สมเหตุสมผลเลยหากกิจกรรมทั้งหมดเกิดขึ้นใน L2 และต้องใช้ RPC แบบรวมศูนย์ของตัวเอง โดยหลักการแล้ว เมื่อคุณมี Ethereum head chain แล้ว การสร้าง light client สำหรับ L2 ก็ไม่ใช่เรื่องยาก แต่ในทางปฏิบัติ จุดนี้ได้รับความสนใจน้อยเกินไป
  

กำลังพยายามปรับปรุงทั้งสามอย่าง สำหรับการแลกเปลี่ยนโทเค็นแบบข้ามเชน มาตรฐาน ERC-7683 เป็นตัวเลือกที่เกิดขึ้นใหม่ ซึ่งต่างจาก "สะพานแบบรวมศูนย์" ที่มีอยู่เดิม ตรงที่ไม่มีตัวดำเนินการส่วนกลาง โทเค็น หรือหน่วยงานกำกับดูแลแบบตายตัว

สำหรับบัญชีแบบ cross-chain แนวทางที่กระเป๋าเงินส่วนใหญ่ใช้คือการใช้ข้อมูลที่เล่นซ้ำได้แบบ cross-chain อัปเดตคีย์ในระยะสั้น และอัปเดต ที่เก็บคีย์ ในระยะยาว Light client สำหรับ L2 เริ่มปรากฏขึ้นแล้ว เช่น Beerus สำหรับเครือข่าย Starknet นอกจากนี้ การปรับปรุงล่าสุดสำหรับประสบการณ์ผู้ใช้ผ่านกระเป๋าเงินรุ่นต่อไปได้แก้ไขปัญหาพื้นฐานบางอย่างเพิ่มเติม เช่น ผู้ใช้ไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนไปใช้เครือข่ายที่ถูกต้องด้วยตนเองเพื่อเข้าถึง dapps

Rabby แสดงมุมมองที่ครอบคลุมของยอดคงเหลือสินทรัพย์ในหลาย ๆ เชน (คุณสมบัติที่ไม่สามารถใช้งานได้ในกระเป๋าเงินเมื่อไม่นานมานี้)

แต่สิ่งสำคัญคือต้องตระหนักว่าระบบนิเวศที่มี L2 เป็นศูนย์กลางนั้น จะต้องว่ายทวนกระแสน้ำในระดับหนึ่งเมื่อพยายามประสานงาน

ไม่มีแรงจูงใจทางเศรษฐกิจตามธรรมชาติสำหรับสถาบัน L2 แต่ละแห่งในการสร้างโครงสร้างพื้นฐานสำหรับการประสานงาน: สถาบัน L2 ขนาดเล็กไม่มี เนื่องจากพวกเขาสามารถได้รับผลประโยชน์เพียงเล็กน้อยจากการมีส่วนร่วมของพวกเขา สถาบัน L2 ขนาดใหญ่ไม่มีสิ่งนี้ เนื่องจากพวกเขาสามารถได้รับประโยชน์จาก เสริมสร้างความเข้มแข็งของตนเองได้รับผลประโยชน์มากหรือมากจากผลกระทบเครือข่ายท้องถิ่น

ไม่มีวิธีแก้ปัญหาที่สมบูรณ์แบบอย่างน่าอัศจรรย์สำหรับปัญหานี้ สิ่งที่อาจกล่าวได้ก็คือระบบนิเวศจำเป็นต้องตระหนักอย่างเต็มที่มากขึ้นว่าโครงสร้างพื้นฐาน cross-L2 นั้นเป็นโครงสร้างพื้นฐาน Ethereum ประเภทหนึ่งพอๆ กับไคลเอนต์ L1 เครื่องมือการพัฒนา และภาษาการเขียนโปรแกรม ดังนั้น จึงควรมีคุณค่าและให้ทุน ปัจจุบันมี สมาคมพิธีสาร และบางทีอาจจะเป็นสมาคมโครงสร้างพื้นฐานขั้นพื้นฐาน

สรุป

ในการอภิปรายสาธารณะ "Ethereum L2" และ "execution layer sharding" มักถูกอธิบายว่าเป็นสองกลยุทธ์ที่ขัดแย้งกันสำหรับวิธีปรับขนาดบล็อกเชน อย่างไรก็ตาม เมื่อดูที่เทคโนโลยีพื้นฐาน มีคำถามเกิดขึ้น: วิธีการขยายที่แท้จริงนั้นเหมือนกันทุกประการ โดยมีความแตกต่างหลักๆ คือ ใครเป็นผู้รับผิดชอบในการสร้างและอัปเดตส่วนประกอบที่เกี่ยวข้อง และองค์ประกอบเหล่านี้มีความเป็นอิสระมากน้อยเพียงใด

ระบบนิเวศที่เน้น Ethereum L2 เป็นหลักนั้นเป็นการแบ่งส่วนในแง่ทางเทคนิคที่แท้จริง แต่ภายในการแบ่งส่วนคุณสามารถสร้างส่วนแบ่งของคุณเองด้วยกฎของคุณเอง แนวทางนี้มีประสิทธิภาพมากและทำให้เกิดความคิดสร้างสรรค์และนวัตกรรมที่เป็นอิสระได้มากมาย แต่ยังนำเสนอความท้าทายที่สำคัญบางประการด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแง่ของการประสานงาน

เพื่อให้ระบบนิเวศที่เน้น L2 เป็นศูนย์กลาง เช่น Ethereum จะประสบความสำเร็จนั้น จะต้องเข้าใจถึงความท้าทายเหล่านี้ และลุกขึ้นมามีโอกาสที่จะได้รับประโยชน์จากระบบนิเวศที่เน้น L1 เป็นศูนย์กลางมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และเข้าใกล้สิ่งที่ดีที่สุดของทั้งสองโลกให้มากที่สุด