从以太坊升级寻找下一个热点赛道

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April 20th, 2023

今天来聊一聊以太坊升级的事情，但我们想换个角度，不谈上海升级的影响、不谈Layer2的创新、不谈Rollup的技术革命，而是从整个以太坊升级之路来解读为什么当下Layer2、ZK、LSD等赛道会火。

这些其实都是有迹可循的，一旦思路捋顺了，或许还可以自己判断下一个热点。对于不了解以太坊生态的人来说，相信这篇文章会带给你很大的帮助。

一、为什么以太坊要走上升级之路？

TPS：Transaction Per Second，每秒事务处理量。这是系统处理能力的性能指标。

一开始，以太坊全网TPS是20左右。这意味着，当大量的人需要做交易，尤其是很多操作复杂的交易的时候，以太坊就会拥堵。而拥堵造成的直接影响就是GAS费用（执行需要支付的费用）的飙升。于是，如何提高TPS成为以太坊发展的关键。

提高TPS很难吗？不难，但要安全有效地提高很难。在区块链世界，有个“三难困境”（Trilemma），描述了区块链可扩展性、去中心化和安全性之间的不断权衡。

以太坊创始人Vitalik Buterin表示，“三难困境”从来都不是一个不可能的结果，它只是说明同时获得三个是很难的。

这将是一场持久的区块链之战。围绕“三难困境”问题，全世界区块链从业者都在努力解决，于是便有了目前“百花齐放、百家争鸣”的景象。

根据Vitalik Buterin描述，合并后的以太坊仅仅完成了55%，也就是说以太坊目前只是“半成品”。以太坊在完成 The Merge、The Surge、The Verge、The Purge、The Splurge五次升级后，TPS将达到10万。

二、以太坊升级之链上扩容

以太坊扩容方案主要朝着两条路线进行：链上扩容和链下扩容。

链上扩容是对以太坊本身进行技术升级，升级完成后可以处理更多的请求和数据，而链下扩容是指在以太坊之外处理交易，最后只将关键的结果上传到以太坊上。

链上扩容如何实现？

这涉及到以太坊决策流程，简单来说链上扩容需要以太坊开发人员、研究人员、社区成员共同决定。目前，以太坊完成了 The Merge（合并）以及上海Shapella升级，实现POW转POS的目标，后面还会不断进行各种重大升级，下面来了解下以太坊五大升级：

**The Merge：**共识机制由 POW 转 POS，减少能源消耗，为之后的分片和数据优化打下基础

**The Surge：**分片，提升 TPS，降低 Gas，提高可扩展性

**The Verge：**引入 Verkle 树，优化数据存储

**The Purge：**简化存储，降低验证者硬盘空间性能要求，减少网络拥堵

**The Splurge：**一系列小升级，以保证以上升级可以平稳运行

这五次升级是同步进行的，只是因为难度不同，完成情况也有所不同。The Verge 将引入 Verkle 树，这是对 Merkle 证明的强大升级。它可以用更小的数据来验证交易，同时也让太坊变得更具可扩展性。The Verge 优化了验证所需的数据量，The Purge 则是清除已有的历史数据和坏账，简化存储，从而减少网络拥塞，提高交易处理速度。The Splurge主要用来确保网络在前 4 个阶段之后平稳运行，处理遗留的小问题。

这其中，最大的看点是The Merge和The Surge。

The Merge已经完成，以太坊由工作量证明POW 转质押证明POS，这也就促使流动性质押衍生品LSD（Liquid Staking Derivatives）赛道突然崛起。

简单理解，把自己持有的代币质押到对应的区块链上，获得质押收益，就叫做流动性质押。但用户直接去参与公链的原生质押并不简单，对其资金、收益、操作、学习的门槛都非常之高。

比如以太坊要求32个ETH起步，这对于大部分用户想参与并获取质押收益都是非常困难的。于是，LSD赛道就开始慢慢衍生出各种项目。

关于LSD更多分析，可以阅读我们之前的文章《以太坊上海升级临近，LSD赛道异军突起》。

接下来说说The Surge。

为了上海升级的顺利进行，有一条提案被留到了下一次坎昆升级，那就是EIP-4844，又名Proto-danksharding。用于实现构成完整 Danksharding 规范的大部分逻辑和“脚手架”（例如交易格式、验证规则），但尚未实际实现任何分片。

此前计划的分片是状态分片（State Sharding），后来决定以Rollups为中心的路线图，实施Layer1（Data Sharding）+ Layer2（Rollups）模块化混合扩容方案后，实施的是数据分片（Data Sharding）。数据分片本质上是模块化区块链的思路，将以太坊分成多个数据分片，每个数据分片连接一个或多个Rollup，Rollup作为执行层，以太坊作为共识层和数据可用性层。

也就是说以太坊在合并之后，将迈向分片模块化区块链结构的进程。目前该赛道还处于早期，没有什么项目可参与，预计未来2年会有较快的发展。

以上就是以太坊链上扩容的概述，总结两点：关注LSD、观望Sharding分片（模块化区块链）。

三、以太坊升级之链下扩容

相较于以太坊链上扩容，其链下扩容的生态更加丰富。任何第三方都可以基于以太坊搭建辅助产品，这其中就有最近很火热的Rollup板块。

Layer2解决方案中，State Channel与以太坊主网具有相同的安全性，但是仅能在特定的用例下工作；Sidechain具有EVM兼容性、可以拓展各种使用场景，但核心缺陷是不依赖于以太坊主网的安全性，通过自己的共识模型来保证状态安全。

Rollup尝试提取两种方案的优点来构建一种通用的拓展解决方案，Rollup通过在以太坊主网外处理交易，但仍将交易数据发送回以太坊主网，且仍从以太坊主网获得其安全性。

每个Rollup都在以太坊部署自己的特定合约，在主链外特定的Rollup链上执行交易，然后将交易批量打包、压缩后发送回主网，减少实际需要处理交易的主网负载。这减少了与主网交互的费用、增加了区块链的采用，同时当前存在于以太坊主网的合约也可以在几乎不经改动的情况下部署到Rollup上。

Rollup当前有两种方案：Optimistic Rollup和ZK Rollup。

Optimistic Rollup假设提交回以太坊主网的数据默认是正确、有效的，每当人们认为存在无效交易时，则使用争议解决方案。

ZK Rollup，也叫Zero-Knowledge（零知识证明）Rollup，与Optimistic Rollup解决方案不同，没有争议解决方案，它使用了一个巧妙的密码学证明。每个提交提交到以太坊主网的交易批次都包含一个密码学证明，称为SNARK，该证明可以被部署在以太坊主网的合约进行校验。这个合约维护了Rollup上的所有状态，并且仅当加密证明有效时该状态才会被更新，这意味着仅有一个有效的证明被存储在以太坊主网上而不是笨重的交易数据。

Optimistic Rollup生态两大项目Optimism和Arbitrum 均已发完代币并建立起自己的生态；而ZK Rollup赛道由于技术原因，项目基本都处于测试网阶段，预计未来1-2年内会有较大的发展，其中比较热点的项目有：Azetc、Immutable X、Polygon zkEVM、ZKSync、StarkNet、Scroll、Loopring等。

关于ZK赛道参与机会，可以阅读我们之前的文章《2023年ZK赛道有哪些参与机会？（附操作指南）》。

以上就是以太坊链下扩容的介绍，总结两点：关注Optimistic Rollup、观望ZK Rollup。

四、以太坊Layer 3的兴起

最近，Layer 3概念的兴起受到了不少关注。

什么是Layer 3呢？

简单来说，就是基于链上扩容+链下扩容 Layer2之上，再建立一个新的层。Layer 3如同 Layer 2 嵌套在 Layer 1上，它和 Layer 2 之间也有着嵌套、递归的关系。通过递归证明的乘法效应，实现强大的可扩展性，同时这种扩容是呈几何级增长的，应用程序的设计者也能够更好地控制相关技术堆栈。通过自定义数据模型，加快区块链的技术周转率和功能运作效率。

比如，想开发一个 DApp，既能够承继以太坊的用户和安全性，但又不想自己搭建成本高昂的Rollup，怎么办？除了选择Cosmos、Polkadot 等跨链产品，还可以利用 SDK 开发一个应用专用的 Rollup，即 Layer 3，实现RaaS（Rollups-as-a-Service）生态服务，这是以太坊走向模块化区块链的未来之路。

Layer 3生态会越来越大，应用专属链也将会越来越多，像LayerZero、Cosmos、Polkadot这样的跨链项目也可以保持关注。