Rollup 雖好,但 Plasma 等指數級擴容方案更能承載 Reddit 積分這類場景獨立、用戶量巨大的系統。

撰文: D1 Ventures

D1 是一家專注於原生區塊鏈領域的風險投資機構,通過提供全球化的市場洞察、構建跨市場的流動性、提供戰略諮詢和 Meme 傳播策略,支持加密經濟的未來發展,重點投資的項目包括 NEAR、Polkadot 、Ethereum、Handshake 以及生態上的原生場景應用等。

Reddit 積分需要的擴容方案與 DeFi 擴容需求大不相同

Reddit 計劃在以太坊上發行 ERC20 格式的 社區積分 ,並向社區公開徵集 擴容方案 (The Great Reddit Scaling Bake-Off), 以解決高轉賬成本、網絡吞吐量等實際問題。Reddit 要求擴容方案在理論上可以支撐 上億用戶 (a clear path to supporting hundreds of millions of users) , Demo 每天應該可以承載 上萬筆 的轉賬、訂閱,積分的生成、分發和銷燬等簡單轉賬或合約執行。

Reddit 社區積分這樣與互聯網 Web 2.0 用戶聯繫更爲緊密的場景,與 DeFi 應用對擴容方案的需求和取向並不相同:

  1. 二者用戶規模 不在同一量級 。互聯網應用的用戶數量動輒上萬、上億,而目前所有 DeFi 應用的活躍用戶數量總和仍然在萬人左右。爲了容納這樣的用戶體量,出圈的區塊鏈擴容方案必須 部分放棄 目前以太坊 Layer 1 級別的 去中心化程度和安全性
  2. 用戶體驗與習慣不同。互聯網用戶並不習慣於在操作應用時支付 Gas fee 並等待幾分鐘以獲得確認,服務與圈外場景的 DApp 必須向用戶妥協。多數情況下,Gas fee 只能由 運營商 承擔;
  3. 互聯網應用 尚無可組合性需求 。成熟的互聯網應用將服務封裝給用戶,用戶只能調用而不可自行改變,不同互聯網應用的邊界清晰,生態較爲獨立。

DeFi 擴容由區塊鏈世界內部的發展推動,它更加重視區塊鏈的 原生精神 ,即安全、去中心化、無許可,在此基礎上穩妥地推動性能上升;而之於 Reddit 社區積分類的出圈嘗試更像是一次 超前的遠眺 ,在各個維度上對區塊鏈系統提出了終極要求。

瞭解線性擴容與指數擴容

Rollup 是目前以太坊社區討論最多的擴容方案,這種方案提供了目前看起來 綽綽有餘的吞吐量 (Throughput)(~3000TPS) ,同時提供了相較其它擴容方案最好的 鏈外資產安全

理想情況下,Rollup 擁有 100 倍 於目前以太坊 Layer 1 的處理能力,但是無法更近一步,我們稱之爲 線性擴容 。這種處理能力上限仍然來自於 Layer 1 的 Gas limit。Rollup 將所有的 Layer 2 交易壓縮後寫入 Layer 1 區塊,是一種通過將單筆交易 佔用的 Gas 體積減 小, 而使區塊所能容納的交易數增多的方法,與單純增大區塊 Gas limit 是一體兩面的解決思路。

在以太坊容量不足的時候,線性擴容一直是社區 最願意接受 的擴容方案 (區塊的 Gas limit 不斷增大) 。線性擴容不停地緩解容量緊缺的問題,同時不斷地侵蝕以太坊的去中心化程度,它從來不是終極方案,而更像 階段性的止疼藥 ,有着有限的效果和不明顯卻日益加劇的副作用。

Rollup 雖好,但指數擴容才能承載用戶過億的 Reddit 社區積分

但是,線性擴容提供的處理能力在以太坊試圖支撐圈外應用時捉襟見肘。我們以 Reddit 對擴容方案 Demo 的要求做基本測算。具體地,我們將所有交互行爲簡化爲普通轉賬,將這些要求平攤到 5 天的時間之中。那麼 Demo 則被要求每天處理 6 萬筆交易 ,這一規模尚且可以被 Rollup (3000 TPS) 消化,然而當 Demo 投入真正使用階段中時,其用戶規模將 遠遠大於 10 萬

當用戶規模觸及一億時,每日需要處理的交易將達到 6000 萬筆 ,在理想情況下仍然佔用以太坊全天約 1/4 的處理能力,而這僅是支持 Reddit 這一個場景的開銷。以太坊在若要在未來承載更多實際應用場景就必須擁有指數級別的可擴展性。

指數級別的可擴展性來自對 鏈上數據可用性的犧牲 ,我們必須允許擴容方案不將全部鏈外交易記錄在主鏈之上。例如,Plasma 類方案僅將 側鏈區塊 的 Merkle Root 記錄在主鏈之上,使得側鏈上所有的交易分享到主鏈的安全性,而一個 Merkle Root 可以作爲無限筆交易的特徵值。側鏈上的交易數量增加並不會導致側鏈在主鏈上記錄信息的增大,理論上,這種擴容方案所帶來的處理能力上升是沒有上限的,我們稱之爲 指數擴容

作爲對鏈上數據可用性的補償,我們仍然需要做的是將所有鏈外具體的交易記錄存到一個主鏈節點可以索引到的存儲空間之中, 去中心化存 儲網絡 的發展正在推動這一變革。

在本次 Reddit 社區積分擴容方案徵集到的 22 個方案中,多數擁有指數級別可擴展性,對這些側鏈方案的橫向比較可以從兩個方向入手:

  1. 側鏈功能性 (Functionality) 。例如對 EVM 兼容度 (EVM ecosystem compatibility) ,Reddit 社區積分系統需要實現的功能除 ERC20 轉賬之外仍有鑄幣、銷燬等需要執行合約的操作;側鏈的去中心化治理、進一步擴容的潛力、側鏈間互操作性等。
  2. 與以太坊主鏈的 互操作性 (Interoperability with Ethereum) 。簡而言之即跨鏈橋的安全性、成本和延遲。

在以上兩個技術方向的比較中,我們認爲 MaticNEAR 提供了較優的解決方案。

Matic 應用 Plasma 的結構與以太坊共享安全性,它週期性地向主鏈寫入最近區塊的 Merkle Root。Matic 在技術上的獨特之處在於 將側鏈從 UTXO 改爲 Acount 模型 ,使之可以更好地運行 EVM,可以更好地支持 Reddit 規定的合約操作和其它未來可能的應用邏輯。

NEAR 是一條獨立的公鏈,通常我們不會將之與 xDai Chain 等側鏈項目進行橫向比較,但在具體的應用場景中,NEAR 實際上已經實現了對側鏈功能的全部覆蓋。功能性方面,NEAR 可以 完全兼容 EVM ,並且有着相對 xDai 等側鏈更爲完備的 驗證人淘換機制

在對以太坊的轉接橋設計上,NEAR 剛剛發佈了 Near-ETH 彩虹橋 (ETH-NEAR Rainbow Bridge) 作爲兩條鏈之間的 去中心化的轉接橋

這個方案與我們熟悉的多籤託管方案不同,它並非將資產託管給幾個社區信任的機構 (實際上,對跨鏈資產託管機構的信任限制了跨鏈資產的總額) ,而是在兩條鏈上分別以智能合約的形式部署了另一條鏈的 輕客戶端 (Light clients), 以驗證另一條鏈上的交易。

由於資產在橋兩端的鎖定和發行由智能合約控制,任何人都可以在兩條鏈上部署跨鏈橋,NEAR 正在設計合理的收費機制以補貼智能合約高昂的運行開銷。

此外, OMG Network 開發了類似於 Metamask 的社區積分 Chrome extension,在滿足基本技術指標的情況下使用戶在瀏覽器中可以方便地領取獎勵或者轉賬,提供了 最好的易用性

Rollup 雖好,但指數擴容才能承載用戶過億的 Reddit 社區積分Spacefold Demo: spacefold.io

狀態通道方案提供商 Connext 由於無法在 Layer 2 支持智能合約以及提供清晰的全局賬本,轉而開發了 Spacefold ,爲支持 EVM 的 Layer 2 側鏈間 ERC20 轉賬提供解決方案。這一設計在不同側鏈間假設狀態通道,打破了這一賽道激烈的競爭格局,而使得不同側鏈可以像 不同分片 一樣被容納到更廣闊的網絡之中。

縱覽以太坊擴容藍圖

由於不同的場景下的數據所需要的安全性不同,我們認爲以太坊網絡的必然走向是 層次化 。Layer 1 必須以去中心化爲首要目的,來保證整個網絡底層賬戶的 資產安全

過多的冗餘必然擡高 Layer 1 的使用成本,而將不同安全性要求的業務擠壓到若干條採用不同擴容方案的側鏈之上,DeFi 應用由於其涉及衆多資產,可能更偏好開銷較大的 Rollup 側鏈,而 Reddit 積分這些場景獨立、用戶量巨大的系統則 更偏好 Plasma 等方案

Rollup 雖好,但指數擴容才能承載用戶過億的 Reddit 社區積分

一般來說,側鏈的容量上限越高,其安全性越差,交易成本越低,越趨近目前的互聯網應用取向。側鏈之間可以實現跨鏈,但結算仍然需要在 Layer 1 完成。

同時,Layer 1 會作爲 各條側鏈間資產清算 ,實現互操作性的基石。這樣的網絡結構實際上與波卡「 中繼鏈+平行鏈 」的體系非常類似,不過具體側鏈與主鏈如何錨定、資產如何跨鏈等實際問題的解決 完全交由社區 。在達爾文主義的視角下,社區最終會在競爭中選出 最優方案