以太坊購物中心的“模塊化”改建工程：Layer2 實際是以太坊執行層

作者：曼達洛人

以太坊購物中心，熱鬧非常、商店很多。大家可在 Uniswap、Curve 等商店做交易，也可在 Axie Infinity 等商店玩遊戲。

以太坊購物中心秉承去中心化原則。當用戶消費時，並沒有像銀行一樣的機構，提供統一結算業務。

而是由彼此獨立的收銀臺（節點），共同維護一個去中心化賬本。這個去中心化賬本，就是以太坊區塊鏈本身。

由於沒有統一的管理者，所以，為了確保每個收銀臺賬本一致，同時，避免某些收銀員惡意篡改賬本。以太坊購物中心，為每個獨立收銀臺制定了詳細的規則。

首先，每個收銀臺都要下載這個賬本。也就是說，從一開始，大家的賬本是一致的。

之後，用戶開始提交交易。每個收銀臺都有一個數據包，大家抓取用戶提交的交易，努力把數據包填滿。

然後，大家會按照某個特定提案規則，選擇以某個收銀臺的數據包為準（形成共識）。此時，這個收銀臺多了一個新數據包（新區塊）對不對？

所以，他要把自己新數據包的信息廣播出去，其他收銀臺下載這個新數據包。這樣，大家的賬本又一致了。

關鍵問題來了哦！！其他收銀臺下載完新數據包後，還要校驗這個數據包的交易是否真實，如何校驗呢？就是要模擬執行一遍該數據包內包含的交易。

為了檢驗交易，收銀臺還要維護當前狀態（用戶賬戶當前餘額、智能合約狀態等等），存儲歷史狀態等等信息。

總的來說，以太坊購物中心收銀員們，需要完成共識（保證賬本一致）、結算（確認交易）、數據（記錄用戶當前賬戶餘額和歷史交易記錄等等）、執行（執行用戶交易），四個層面的事情。

也就是，通常，會將 Layer1 分為四層：

1）共識層

2）結算層

3）數據層

4）執行層

這使得以太坊很去中心化、很安全，但效率不高，搞得大家常常排隊等候結算。

於是，對以太坊購物中心的“模塊化”改建工程開始了。（“模塊化”概念最早由 Celestia 團隊提出，通常指對以太坊的擴容）

改建計劃名為 “Rollup”，原理是在原本以太坊購物中心周圍，再建幾棟大樓，同樣作為購物中心。

之後，名為 “Arbitrum、Optimism、zkSync、Scroll” 等高樓相繼建立，當然，還有一棟是由 Manta Network 建立的 Manta Pacific。

這些高樓與以太坊主樓由“橋”連接。

比如，當用戶在 Optimism 樓內購物時，過段時間，Optimism 樓內“收銀員”們，會將排序好的用戶交易壓縮打包，提交給以太坊主樓。

以太坊主樓內的收銀臺進行最終結算，確認用戶在 Optimism 樓內購物行為有效。

還記得以太坊主樓需要完成共識（保證賬本一致）、結算（確認交易）、數據（記錄用戶當前賬戶餘額和歷史交易記錄等等）、執行（執行用戶交易）四個層面的事情嘛？

由此，其他購物中心承擔了執行功能，也就是將執行層從以太坊主樓分離，減輕主樓負擔。換句話說，各個 Layer2 實際是以太坊執行層，Manta Pacific 也是。

以太坊主樓實際成為“結算中心”，確認其他樓內交易最終性。

把用戶交易遷移到樓內，將以太坊主樓變為結算中心，這個方式確實很巧妙。將用戶在其他樓內提交的交易壓縮，以打包（Batch）形式提交給以太坊主樓結算中心，可大大提升主樓處理交易的效率。

問題是，以太坊主樓如何確定，其他購物中心提交的交易是否正確呢？萬一其他購物中心收銀員作弊呢，惡意篡改用戶交易怎麼辦？

於是，以太坊主樓，按兩類方式驗證交易正確性，欺詐證明（Fraud Proof / Optimistic Rollup）、有效性證明（Validity Proof / ZK Rollup）。

欺詐證明基於經濟學假設，其他收銀員可挑戰某收銀員作惡，證明其惡意篡改交易信息，若挑戰成功，該收銀員可獲得作惡收銀員罰沒金。

計劃採用欺詐證明的購物中心有 Optimism、Arbitrum 等。

有效性證明基於密碼學假設。用戶在 zkSync、Starknet、Scroll、Linea 等購物中心交易時，這些購物中心的收銀員們，會集合大家的交易信息，生成一個基於密碼學的零知識證明（簡稱 ZK 證明），來證明用戶的餘額等狀態信息，發生了變化。

收銀員會將 ZK 證明傳輸給以太坊主樓結算中心，結算中心用密碼學方式，驗證該 ZK 證明，即可驗證該證明代表的交易信息正確性。

所以，Optimistic / ZK 代表以太坊主樓驗證各個購物中心交易正確性的方式，而 Rollup 代表各個購物中心將發生在自身的交易打包壓縮，傳輸給以太坊主樓結算中心。

另外一點，由於 ZK 證明涉及用密碼學和數學原理生成，加密方式與原有以太坊主樓有很大差異，所以以太坊主樓那套結算系統，實際不怎麼支持 ZK 證明生成。

也就造成了 zkSync、Starknet、Scroll、Linea 等購物中心，必須要對自己的結算系統進行改造。

這一改造，以太坊主樓原有商家，也要學習、適應 zkSync、Starknet、Scroll、Linea 等購物中心新結算系統，對以太坊主樓原有商家，不是很友好。

相比之下，Optimism、Arbitrum 為代表的 Optimistic Rollup 購物中心幾乎不存在清算系統兼容問題。

其次，儘管 ZK Rollup 購物中心理論上要比 Optimistic Rollup 購物中心安全，但 ZK 清算系統本身的安全性，編寫 ZK 清算系統語言的安全性，以及將 ZK 編程語言編譯成以太坊原有語言的編譯器安全性，實際還都有待時間檢驗。

此外，目前，Optimistic 與 ZK 的轉化也已非常模塊化，所以，其實購物中心提供的服務、用戶體驗、規模效應和網絡效應或許更為重要。