Jump Crypto：詳解各類區塊鏈擴容解決方案
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原文標題：《A Framework for Analyzing L1s》
原文編譯：胡韜，鏈捕手
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Jump Crypto：如何建立Layer1分析框架
可擴展性三難困境
可擴展性三難困境
在2017 年初的一篇博客文章一級標題
介紹
文章
文章
中，我們建立了一個分析L1 的框架，特別是考慮到最近已經建立了無數的新鏈。我們還簡要指出，許多這些新穎的L1 背後的動機主要集中在尋找區塊鏈可擴展性的解決方案。讓我們仔細看看其中的一些解決方案。在這篇文章中，我們的目標是：
提供各種第1 層和第2 層擴展解決方案的概述。
可擴展性三難困境
有效性證明
有效性證明
在2017 年初的
一篇博客文章
中，Vitalik Buterin 提出了可擴展性三難困境，指的是定義區塊鏈系統可行性的三個主要屬性：（1）去中心化；(2) 安全；(3) 可擴展性。
在這三個方面，我們認為在不過度損害其他兩個支柱的情況下，可擴展性仍然是最難解決的問題。安全性和去中心化對於這些系統的性能仍然至關重要，但正如我們稍後將看到的，解決擴展分佈式系統的挑戰也為去中心化和安全性提供了關鍵突破，這是出於非常根本的原因。因此，我們強調有效擴展區塊鏈的能力將是更普遍地決定加密行業未來成功的關鍵因素。
從廣義上講，擴容有兩種主要類別：第1 層和第2 層。兩者對於增加區塊鏈的吞吐量都是相關的和關鍵的，但側重於Web3 堆棧的不同方面甚至層。在過去的幾年裡，擴容無疑得到了很多關注，並且經常被吹捧為大規模採用區塊鏈技術的關鍵途徑，尤其是在零售用途不斷攀升和交易量增加的情況下。
狀態分片
這裡這裡並行執行
有效性證明
分片有很多種，但核心原則始終保持不變：
文章文章分片分配驗證和計算的成本，因此每個節點都不需要驗證每筆交易。
分片中的節點，就像在更大的鏈中一樣，必須：（1）中繼交易；(2) 驗證交易；(3) 存儲分片的狀態。
分片鏈應通過以下方式保留非分片鏈的安全原語：（1）有效的共識機制；(2) 安全證明或簽名聚合。
分片允許將一條鏈拆分為K個不同的獨立子網或分片。如果網絡中總共有N個節點，則有N/K個節點操作K個子網中的每一個子網。當給定分片（比如K_1）中的一組節點驗證一個區塊時，它會給出一個證明或一組簽名，聲稱該子網是有效的。然後所有其他節點，S-{K_1}需要做的就是驗證簽名或證明。 （驗證的時間通常比重新運行計算本身要短得多）。
可以找到Vitalik更深入的技術解釋。切分是以太坊2.0和近幾年發展路線圖中最顯著的基礎組件。
本文本文並行執行
分片和並行執行在許多方面是相似的。雖然分片嘗試在不同子鏈上並行驗證區塊，但並行執行側重於將處理各個節點交易的工作分開。這種架構的效果是，節點現在可以並行處理數千個合約！
文章
文章
共識模型
共識模型
Optimistic Rollup
共識是第1 層區塊鏈協議的核心——對於要在鏈上最終確定的交易/數據，網絡中的參與者需要一種就鏈狀態相互達成一致的方式。因此，隨著新交易的添加和鏈的進展，共識是確保共享狀態一致性的一種手段。然而，不同的共識機制也可能導致我們衡量區塊鏈性能的關鍵指標出現根本差異：安全性、容錯性、去中心化、可擴展性等等。然而，單獨的共識模型並不能決定區塊鏈系統的性能。不同的共識模型適用於不同的擴展機制，最終可以確定特定網絡的功效。
第2 層(L2s)
從根本上說，第2 層擴展基於第1 層上的資源（無論是計算資源還是其他資源）變得異常昂貴的前提。為了降低用戶、服務和其他社區參與者的成本，應將繁重的計算負載移至鏈外（第2 層），同時仍試圖保留第1 層上的加密和博弈論原語提供的底層安全保證（公私密鑰對、橢圓曲線、共識模型等...）
本文
本文
中提出：允許創建無限數量的側鏈，然後使用欺詐證明（PoW、PoS）來完成第1 層上的交易。
Rollup（它們有什麼好處）
Rollup也是一種將計算移至鏈下（第2 層），同時仍記錄消息或交易在鏈上（第1 層）的方式。原本會在第1 層記錄、挖掘和驗證的交易在第2 層記錄、匯總和驗證，然後發佈到原始第1 層。該模型實現了兩個目標：（1）釋放基礎層的計算資源；(2) 仍然保留第1 層的底層密碼學安全保證。交易被“匯總”，然後傳遞給由Sequencer 排序的的收集箱合約交易
存儲在L2 上的合約執行鏈外合約調用
然後，合約將新狀態的Merkle 根作為calldata 發回L1 鏈
Zero-Knowledge Rollups
驗證者將在先驗假設它們有效的情況下將交易發佈到鏈上。如果他們這樣選擇，其他驗證者可以質疑交易，但肯定不是必須的。 （把它想像成一個無辜的直到被證明有罪的模型）。然而，一旦發起挑戰，兩方（比如Alice 和Bob）就被迫參與爭議解決協議。
在高層次上，爭議解決算法的工作原理如下：
Alice 聲稱她的斷言是正確的。 Bob 不同意。然後Alice 將斷言分成相等的部分（為簡單起見，假設這是一個二等分）
ZK Prover然後Bob 必須選擇他認為斷言的哪一部分（比如前半部分）是錯誤的
遞歸運行步驟1 - 3。Alice 和Bob 玩這個遊戲，直到子斷言的大小只是一個指令。現在，協議只需執行此指令。如果Alice 是正確的，那麼Bob 就會失去他的股份，反之亦然。
可以在此處
現在，讓我們深入了解ZK-Rollups 如何在保持高度安全性的同時實現這一目標。在高級ZK-rollup 協議中包含以下組件：
速度
速度
隱私
隱私
ZK 驗證者
- 驗證鏈上的證明。
- 從應用程序或服務中獲取數據並輸出證明。
鏈上合約
-跟踪鏈上數據並驗證系統狀態。
已經出現了大量的零知識證明系統，尤其是在去年。有兩種主要的證據類別：（1）SNARK；(2) STARK，儘管他們之間的界限每天都變得越來越模糊。
我們不會討論ZK 證明系統現在如何工作的技術細節，但這裡有一個很好的圖表，它說明了我們如何從智能合約獲得類似於可以有效驗證的證明的東西。
隱私
EVM 兼容性
隱私
我把盒子遞給你，讓你從盒子上的一個小縫裡撕開那張紙
橋接
橋接
我背對著你，把組合打進盒子裡
我打開紙條，把紙條還給你。
你確認紙條是你的！
就是這樣！一個簡單的零知識證明。一旦你確認該紙幣實際上與你放入盒子中的紙幣相同，我已向你證明我能夠打開盒子，因此先驗地知道盒子的組合。通過這種方式，零知識證明特別擅長允許一方向對方證明聲明的真實性，而無需透露對方不會擁有的任何信息。
EVM 兼容性
EVM 兼容性
以太坊虛擬機(EVM) 定義了一組指令或操作碼，用於實現基本的計算機和特定於區塊鏈的操作。以太坊上的智能合約編譯成這個字節碼。然後字節碼作為EVM 操作碼執行。 EVM 兼容性意味著你正在運行的虛擬機指令集和EVM 指令集之間存在1:1 映射。
當今市場上最大的第2 層解決方案是建立在以太坊之上的。當以太坊原生項目想要遷移到第2 層時，EVM 兼容性提供了一種無縫的、最少代碼的擴展路徑。項目只需要在L2 上重新部署他們的合約並從L1 橋接他們的代幣。
橋接
橋接
ZK Rollups 提供的即時確定性已成為爭奪L2 擴展優勢的關鍵優勢。
這裡這裡和這裡快速提款不是通用的——僅支持代幣提款。不能支持任意L2 到L1 調用。
資本效率
資本效率
在挑戰期結束之前，流動性提供者無法保證交易的有效性。
流動性提供者必須：（1）信任他們提供流動性的人，限制去中心化的好處；(2) 構建自己的欺詐/有效性證明，有效地違背了利用L2 鏈中內置的欺詐證明/共識協議的目的。
測序（Sequencing）
這裡
這是這是正在對去中心化公平排序進行大量工作/研究而感到安慰。
一級標題
資本效率
資本效率
Optimistic Rollups 與ZK Rollups 之間比較的另一個關鍵點是它們的資本效率。如前所述，Optimistic L2 依賴欺詐證明來保護鏈，而ZK Rollups 則利用有效性證明。
因此，資本效率和安全性之間存在根本性的權衡。提高資本效率可能需要縮短延遲/質詢期，同時增加欺詐性斷言未被網絡中其他驗證者檢測或質詢的可能性。
移動延遲期相當於沿著資本效率與延遲期曲線移動。然而，隨著延遲期的變化，用戶需要考慮其對安全性和最終性之間權衡的影響——否則他們會對這些變化無動於衷。
這是
這是
Offchain Labs 的Ed Felten 對他們如何確定延遲期的最佳長度的深入解釋。
一級標題
一級標題
特定應用鏈/擴展
當我們談論多鏈未來時，我們到底指的是什麼？是否會有大量具有不同架構的高性能第1 層、更多的第2 層擴展解決方案，或者只有少數具有針對自定義用例的定制優化的第3 層鏈？
特定於應用程序的鏈提供了一種通過利用狹窄優化來部署高性能服務的機制。因此，我們預計這些類型的鏈將成為旨在推動大規模採用的Web3 基礎設施的關鍵組成部分。
它是如何工作的？
它是如何工作的？
這些鏈的出現主要有兩種方式：
具有自己的原語的獨立生態系統專注於非常特定的應用程序。
靈活性和易用性
這是
這是高度可組合性
流動性聚合和對本地資產的訪問
下一代擴展基礎設施必須在這兩種方法之間取得平衡。
它是如何工作的？
參考
參考
