以太坊购物中心的“模块化”改建工程：Layer2 实际是以太坊执行层

作者：曼达洛人

以太坊购物中心，热闹非常、商店很多。大家可在 Uniswap、Curve 等商店做交易，也可在 Axie Infinity 等商店玩游戏。

以太坊购物中心秉承去中心化原则。当用户消费时，并没有像银行一样的机构，提供统一结算业务。

而是由彼此独立的收银台（节点），共同维护一个去中心化账本。这个去中心化账本，就是以太坊区块链本身。

由于没有统一的管理者，所以，为了确保每个收银台账本一致，同时，避免某些收银员恶意篡改账本。以太坊购物中心，为每个独立收银台制定了详细的规则。

首先，每个收银台都要下载这个账本。也就是说，从一开始，大家的账本是一致的。

之后，用户开始提交交易。每个收银台都有一个数据包，大家抓取用户提交的交易，努力把数据包填满。

然后，大家会按照某个特定提案规则，选择以某个收银台的数据包为准（形成共识）。此时，这个收银台多了一个新数据包（新区块）对不对？

所以，他要把自己新数据包的信息广播出去，其他收银台下载这个新数据包。这样，大家的账本又一致了。

关键问题来了哦！！其他收银台下载完新数据包后，还要校验这个数据包的交易是否真实，如何校验呢？就是要模拟执行一遍该数据包内包含的交易。

为了检验交易，收银台还要维护当前状态（用户账户当前余额、智能合约状态等等），存储历史状态等等信息。

总的来说，以太坊购物中心收银员们，需要完成共识（保证账本一致）、结算（确认交易）、数据（记录用户当前账户余额和历史交易记录等等）、执行（执行用户交易），四个层面的事情。

也就是，通常，会将 Layer1 分为四层：

1）共识层

2）结算层

3）数据层

4）执行层

这使得以太坊很去中心化、很安全，但效率不高，搞得大家常常排队等候结算。

于是，对以太坊购物中心的“模块化”改建工程开始了。（“模块化”概念最早由 Celestia 团队提出，通常指对以太坊的扩容）

改建计划名为 “Rollup”，原理是在原本以太坊购物中心周围，再建几栋大楼，同样作为购物中心。

之后，名为 “Arbitrum、Optimism、zkSync、Scroll” 等高楼相继建立，当然，还有一栋是由 Manta Network 建立的 Manta Pacific。

这些高楼与以太坊主楼由“桥”连接。

比如，当用户在 Optimism 楼内购物时，过段时间，Optimism 楼内“收银员”们，会将排序好的用户交易压缩打包，提交给以太坊主楼。

以太坊主楼内的收银台进行最终结算，确认用户在 Optimism 楼内购物行为有效。

还记得以太坊主楼需要完成共识（保证账本一致）、结算（确认交易）、数据（记录用户当前账户余额和历史交易记录等等）、执行（执行用户交易）四个层面的事情嘛？

由此，其他购物中心承担了执行功能，也就是将执行层从以太坊主楼分离，减轻主楼负担。换句话说，各个 Layer2 实际是以太坊执行层，Manta Pacific 也是。

以太坊主楼实际成为“结算中心”，确认其他楼内交易最终性。

把用户交易迁移到楼内，将以太坊主楼变为结算中心，这个方式确实很巧妙。将用户在其他楼内提交的交易压缩，以打包（Batch）形式提交给以太坊主楼结算中心，可大大提升主楼处理交易的效率。

问题是，以太坊主楼如何确定，其他购物中心提交的交易是否正确呢？万一其他购物中心收银员作弊呢，恶意篡改用户交易怎么办？

于是，以太坊主楼，按两类方式验证交易正确性，欺诈证明（Fraud Proof / Optimistic Rollup）、有效性证明（Validity Proof / ZK Rollup）。

欺诈证明基于经济学假设，其他收银员可挑战某收银员作恶，证明其恶意篡改交易信息，若挑战成功，该收银员可获得作恶收银员罚没金。

计划采用欺诈证明的购物中心有 Optimism、Arbitrum 等。

有效性证明基于密码学假设。用户在 zkSync、Starknet、Scroll、Linea 等购物中心交易时，这些购物中心的收银员们，会集合大家的交易信息，生成一个基于密码学的零知识证明（简称 ZK 证明），来证明用户的余额等状态信息，发生了变化。

收银员会将 ZK 证明传输给以太坊主楼结算中心，结算中心用密码学方式，验证该 ZK 证明，即可验证该证明代表的交易信息正确性。

所以，Optimistic / ZK 代表以太坊主楼验证各个购物中心交易正确性的方式，而 Rollup 代表各个购物中心将发生在自身的交易打包压缩，传输给以太坊主楼结算中心。

另外一点，由于 ZK 证明涉及用密码学和数学原理生成，加密方式与原有以太坊主楼有很大差异，所以以太坊主楼那套结算系统，实际不怎么支持 ZK 证明生成。

也就造成了 zkSync、Starknet、Scroll、Linea 等购物中心，必须要对自己的结算系统进行改造。

这一改造，以太坊主楼原有商家，也要学习、适应 zkSync、Starknet、Scroll、Linea 等购物中心新结算系统，对以太坊主楼原有商家，不是很友好。

相比之下，Optimism、Arbitrum 为代表的 Optimistic Rollup 购物中心几乎不存在清算系统兼容问题。

其次，尽管 ZK Rollup 购物中心理论上要比 Optimistic Rollup 购物中心安全，但 ZK 清算系统本身的安全性，编写 ZK 清算系统语言的安全性，以及将 ZK 编程语言编译成以太坊原有语言的编译器安全性，实际还都有待时间检验。

此外，目前，Optimistic 与 ZK 的转化也已非常模块化，所以，其实购物中心提供的服务、用户体验、规模效应和网络效应或许更为重要。