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引言

最近瓜田經(jīng)常會(huì)接到項(xiàng)目方的咨詢要求，詢問到底應(yīng)該部署哪一個(gè)公鏈，各個(gè)公鏈的性能差異，生態(tài)布局和平臺(tái)流量分別是怎么樣的，對(duì)于項(xiàng)目的長(zhǎng)短期影響又如何。剛好今年又經(jīng)歷了幾個(gè)爆款公鏈項(xiàng)目的發(fā)幣，包括Arbitrium，Sui和一直要發(fā)未發(fā)的zkSync等，大家對(duì)于公鏈的基礎(chǔ)知識(shí)普及與分析都比較渴求。于是我們專門組建了公鏈研究小組，準(zhǔn)備對(duì)現(xiàn)在市場(chǎng)上十分活躍且關(guān)注度較高的公鏈做一個(gè)整體梳理。我們會(huì)以GameFi項(xiàng)目方和用戶的角度，對(duì)這些公鏈對(duì)于GameFi項(xiàng)目的性能水平、友好度和支持力度做全面的分析。

初步計(jì)劃撰寫4篇研究長(zhǎng)文，主要內(nèi)容分布如下：

第一篇， 從以太坊的發(fā)展歷史，鏈游生態(tài)，以及存在的問題，并進(jìn)一步延伸到以太坊2.0升級(jí)路線圖；

第二篇， 從Optimistic Rollup賽道切入，剖析OP系列的基本技術(shù)路線，以及幾個(gè)代表項(xiàng)目（Arbitrium、Optimism、opBNB等）在技術(shù)、市場(chǎng)以及對(duì)于鏈游的支持力度方面的差異；

第三篇， 著重分析zk Rollup賽道的技術(shù)，以及代表項(xiàng)目zkSync、StarkNet、Polygon zkEVM、Linea、Scroll等相關(guān)信息；

第四篇， 分析其他Layer1熱門公鏈，例如Solana、Aptos、Sui、Near、Avalanche等技術(shù)特點(diǎn)、鏈游生態(tài)和技術(shù)支持。

相信通過以上系統(tǒng)性的分析，不管是項(xiàng)目方還是用戶，都會(huì)對(duì)現(xiàn)今市場(chǎng)上的主流公鏈有一個(gè)更全面和深入的認(rèn)知，也可以更好的對(duì)基于不同公鏈的項(xiàng)目部署、投資等相關(guān)決定，提供更堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

開篇

在數(shù)字時(shí)代的浪潮中，以太坊（Ethereum）作為一顆璀璨的明星閃耀于區(qū)塊鏈?zhǔn)澜缰畮p。自其誕生以來，以太坊一直是區(qū)塊鏈和智能合約技術(shù)的前沿推動(dòng)者，不斷創(chuàng)造著新的歷史篇章。以太坊作為區(qū)塊鏈游戲的開創(chuàng)者，一直引領(lǐng)著GameFi賽道的發(fā)展。瓜田將帶領(lǐng)您穿越以太坊的發(fā)展與升級(jí)路線，探索這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)如何從一個(gè)初創(chuàng)項(xiàng)目演變成了全球最重要的公鏈生態(tài)。

一、以太坊的起源和發(fā)展歷史

以太坊從它第一天誕生起，就是一部充滿激動(dòng)人心的故事，充斥著挑戰(zhàn)、創(chuàng)新和奮斗。

2013年末，以太坊Vitalik Buterin發(fā)布了以太坊白皮書，在繼承了部分比特幣的設(shè)計(jì)理念的同時(shí)，也拉開了區(qū)塊鏈發(fā)展的新篇章。隨后在2014年，以太坊啟動(dòng)ICO，在42天的時(shí)間內(nèi)籌集了價(jià)值約1800萬美元的比特幣，震驚整個(gè)區(qū)塊鏈圈。

2015年7月30日，以太坊成功發(fā)布了第一個(gè)版本Frontier（前沿），并在年底提出了一個(gè)影響行業(yè)極其深遠(yuǎn)的標(biāo)準(zhǔn)-ERC20。

然而不久之后的2016年，卻成為以太坊最動(dòng)蕩的一年。2016年3月，以太坊推出了Homestead升級(jí)，這是一次重大的網(wǎng)絡(luò)升級(jí)。該升級(jí)旨在提高以太坊的穩(wěn)定性和安全性，標(biāo)志著以太坊進(jìn)入更加成熟的階段。Homestead升級(jí)改進(jìn)了以太坊的虛擬機(jī)、智能合約開發(fā)工具和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，吸引了更多的開發(fā)者和企業(yè)參與。然而好景不長(zhǎng)，在2016年5月至6月期間，以太坊社區(qū)經(jīng)歷了一次重大危機(jī)，稱為The DAO事件。The DAO是一個(gè)去中心化自治組織，它的智能合約存在漏洞，導(dǎo)致攻擊者能夠竊取大量以太幣。這一事件引發(fā)了社區(qū)分歧，一方主張硬分叉以恢復(fù)被盜以太幣，另一方堅(jiān)持不修改區(qū)塊鏈的原則。最終，硬分叉發(fā)生，以太坊分為了以太坊（ETH）和以太經(jīng)典（ETC）兩個(gè)不同的區(qū)塊鏈。以太經(jīng)典堅(jiān)守不干涉代碼的原則，繼續(xù)維護(hù)以太坊創(chuàng)世區(qū)塊不變。

如果說2016年標(biāo)志著以太坊從一個(gè)初創(chuàng)項(xiàng)目向一個(gè)更加成熟和復(fù)雜的區(qū)塊鏈平臺(tái)的演進(jìn)，那2017年是以太坊的真正繁榮時(shí)刻。2017年初，Ethereum Enterprise Alliance（EEA）成立，旨在促進(jìn)以太坊區(qū)塊鏈在企業(yè)界的應(yīng)用。該聯(lián)盟吸引了眾多知名企業(yè)，包括微軟、IBM、英特爾等，以共同研究和開發(fā)以太坊技術(shù)。

2017年10月，以太坊完成了Metropolis升級(jí)的第一階段，稱為“Metropolis Byzantium”。這個(gè)升級(jí)引入了一系列改進(jìn)，包括更好的隱私保護(hù)、智能合約安全性的提高以及降低交易成本。Metropolis Byzantium進(jìn)一步加強(qiáng)了以太坊的功能性，為未來的發(fā)展鋪平了道路。

伴隨著主網(wǎng)升級(jí)，ICO（Initial Coin Offering）熱潮席卷了整個(gè)區(qū)塊鏈?zhǔn)澜纭?017年，以太坊的智能合約平臺(tái)成為眾多新項(xiàng)目的首選，許多新加密貨幣和區(qū)塊鏈項(xiàng)目通過ICO方式籌集資金。這一熱潮導(dǎo)致了以太坊價(jià)格的迅猛上漲，并吸引了大量投資者和開發(fā)者。以太坊的價(jià)格從2017年初的幾美元上漲到年底時(shí)的數(shù)百美元。這引發(fā)了全球范圍內(nèi)的關(guān)注，將以太坊推上了加密貨幣市場(chǎng)當(dāng)之無愧的第二大市值貨幣。但熱潮的反面，由于交易和智能合約的激增，帶來了以太坊日益嚴(yán)重的交易擁堵和高燃料費(fèi)用的問題。這使得以太坊社區(qū)開始關(guān)注網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容和性能提升的問題，也為后續(xù)以太坊的持續(xù)升級(jí)做了鋪墊。

到了2018年，以太坊面臨了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。2018年初，以太坊和其他加密貨幣經(jīng)歷了一次巨大的價(jià)格崩潰，導(dǎo)致以太坊價(jià)格急劇下跌。這引發(fā)了市場(chǎng)波動(dòng)和投資者的擔(dān)憂，反映了加密市場(chǎng)的不穩(wěn)定性。在加密貨幣的冬天中，以太坊的升級(jí)卻沒有停歇，Ethereum 2.0的發(fā)展取得了重要進(jìn)展，并確定了從工作量證明（PoW）切換到權(quán)益證明（PoS）總體路線，以提高可擴(kuò)展性和能源效率。同時(shí)，由于交易量的增加，以太坊網(wǎng)絡(luò)在2018年繼續(xù)面臨擁堵和高交易費(fèi)用的問題。這導(dǎo)致了對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能和可擴(kuò)展性的更多關(guān)注，并引發(fā)了許多關(guān)于解決這些問題的討論。

2018年，全球范圍內(nèi)的監(jiān)管機(jī)構(gòu)開始對(duì)加密貨幣和ICO采取更嚴(yán)格的監(jiān)管措施。這導(dǎo)致一些ICO項(xiàng)目受到調(diào)查和制裁，加密行業(yè)開始關(guān)注法律合規(guī)性問題。盡管市場(chǎng)波動(dòng)，2018年見證了去中心化金融（DeFi）生態(tài)系統(tǒng)的崛起。DeFi項(xiàng)目在以太坊上迅速發(fā)展，包括去中心化交易所、借貸平臺(tái)和穩(wěn)定幣，為以太坊生態(tài)系統(tǒng)帶來了新的機(jī)會(huì)和創(chuàng)新。

2019年是以太坊的創(chuàng)新之年。Ethereum 2.0項(xiàng)目在2019年取得了重要進(jìn)展，包括發(fā)布了Beacon Chain信標(biāo)鏈，標(biāo)志著以太坊逐漸邁向更可擴(kuò)展和能源效率更高的網(wǎng)絡(luò)。2019年也是DeFi生態(tài)系統(tǒng)爆發(fā)的一年。以太坊上涌現(xiàn)了大量的DeFi項(xiàng)目，包括借貸平臺(tái)、去中心化交易所、穩(wěn)定幣等。這些項(xiàng)目吸引了數(shù)十億美元的資金流入，為金融領(lǐng)域帶來了去中心化的創(chuàng)新。

隨著DeFi的崛起，監(jiān)管機(jī)構(gòu)開始關(guān)注以太坊和其他區(qū)塊鏈項(xiàng)目的合規(guī)性。這導(dǎo)致一些項(xiàng)目被要求采取措施以符合法律法規(guī)，這也引發(fā)了對(duì)去中心化性質(zhì)與合規(guī)之間的平衡的討論。以太坊上的穩(wěn)定幣，如USDT、DAI和USDC，成為加密世界中的重要資產(chǎn)，為加密交易提供了穩(wěn)定性和流動(dòng)性。2019年也見證了區(qū)塊鏈游戲的興起，一些以太坊上的游戲開始吸引大量用戶。這些游戲通常使用NFT（非同質(zhì)化代幣）來賦予玩家真正的所有權(quán)和互操作性。

從問世，到發(fā)展成熟，直至抵達(dá)巔峰，以太坊經(jīng)歷了不斷的變革和挑戰(zhàn)，也充分證明了其作為智能合約平臺(tái)的巨大潛力。從初始的Homestead升級(jí)到硬分叉，從ICO的瘋狂到監(jiān)管的加碼，以及DeFi和鏈游的初步崛起，以太坊社區(qū)不斷努力推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步，為區(qū)塊鏈的未來創(chuàng)造了無限可能。下面我們?cè)僦卣归_闡述一下以太坊的鏈游發(fā)展歷史。

二、以太坊上鏈游的興起

想要梳理鏈游的發(fā)展歷史，首當(dāng)其沖是以太坊生態(tài)。從2017年至今，以太坊上百花齊放，出現(xiàn)了不少現(xiàn)象級(jí)的鏈游。我們挑選了幾個(gè)具有代表性的項(xiàng)目，來聊一聊他們的發(fā)展歷史，以及存在的問題。

要說到鏈游的鼻祖，大多數(shù)人都會(huì)認(rèn)為是2017年的CryptoKitties，雖然從嚴(yán)格意義上來說它并不是第一款鏈游，但它確實(shí)是第一個(gè)在以太坊上流行起來并被大多數(shù)人熟知的現(xiàn)象級(jí)游戲。它是一款基于收集和繁殖數(shù)字貓的游戲，該游戲首次結(jié)合了 ERC-721，成為最早的 NFT 項(xiàng)目，每只數(shù)字貓都是獨(dú)一無二 NFT。小貓的收養(yǎng)，繁殖和交易，成功點(diǎn)燃了加密圈的FOMO情緒，一只加密貓高達(dá)百萬的價(jià)格，也是讓大多數(shù)普通玩家們驚掉下巴。CryptoKitties的成功引起大量玩家 / 項(xiàng)目方對(duì)NFT的興趣，由于游戲的熱度，交易擁堵和高費(fèi)用成為常態(tài)，也暴露了以太坊網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性問題。

時(shí)間來到2018年，Gods Unchained進(jìn)入了大家的視野。它是一款以太坊上的「爐石傳說」類卡牌游戲，玩家可以對(duì)不同屬性的卡牌進(jìn)行收集、交易和戰(zhàn)斗。該游戲通過在以太坊上使用NFT來確保卡牌的安全性，從而鏈游與卡牌類游戲開展了深度的蜜月時(shí)期，也引出了萬物皆可“Fi”的時(shí)代。然而，由于以太坊網(wǎng)絡(luò)的限制，游戲在高峰期還是遭受著交易延遲和高費(fèi)用的問題。

上一波鏈游真正發(fā)展到頂峰的項(xiàng)目，當(dāng)之無愧的是Axie Infinity。Axie是一款基于以太坊的收集和戰(zhàn)斗類游戲，玩家可以通過游戲中的虛擬生物Axie收集、培育和交易來賺取代幣。2018年問世的時(shí)候，因?yàn)樘幱谏钚苁袌?chǎng)，一直不溫不火，直到21年的一波大牛市讓它的迅速崛起，不僅極大增加了游戲的可玩性和玩家的熱情，并帶起了新的一波‘’P2E‘’鏈游熱度，誕生了大批游戲工會(huì)和打金工作室。巔峰時(shí)期的Axie，一個(gè)月的流水超過3億美元，一舉超過《王者榮耀》成為世界上最賺錢的游戲。P2E模式崛起，也代表了GameFi時(shí)代的真正到來，通過DeFi+NFT的模式，推動(dòng)了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的游戲資產(chǎn)的發(fā)展與交易。除了Axie Infinity之外，市場(chǎng)上也出現(xiàn)了一批類似模式的游戲，例如Alien Worlds、Cryptoblades、Sorare、Zed Run等。然而，由于以太坊網(wǎng)絡(luò)的擁堵和高交易費(fèi)用，游戲的入門門檻和交易成本過高，也限制了不少部分玩家的參與。

鏈游的另一大分支，就是所謂的“元宇宙”派系，以Sandbox、Decentraland為代表的，以元宇宙元素，賣地為主要經(jīng)濟(jì)模型的元宇宙類游戲。以Decentraland為例，它是一個(gè)基于以太坊的虛擬交易平臺(tái)，用戶可以在游戲中購買、收集和交易虛擬土地和資產(chǎn)。Decentraland利用NFT確保了虛擬資產(chǎn)的真實(shí)所有權(quán)。然而，游戲的優(yōu)化不足，體驗(yàn)感較差，以及以太坊網(wǎng)絡(luò)的性能限制也阻礙了游戲的進(jìn)一步發(fā)展。在下圖中可以看到，Decentraland土地的交易金額和數(shù)量從2021年底達(dá)到高峰（約3400萬美元）后，不斷下落，現(xiàn)在已不足高峰時(shí)期的1%。

1、以太坊上鏈游的一些開創(chuàng)性：

所有權(quán)和稀缺性：區(qū)塊鏈技術(shù)使得游戲中的虛擬資產(chǎn)具備了真正的所有權(quán)和稀缺性。玩家可以真實(shí)擁有和控制自己的游戲資產(chǎn)，而且這些資產(chǎn)的供應(yīng)量是有限的，從而賦予了虛擬資產(chǎn)更高的價(jià)值和交易性。

經(jīng)濟(jì)生態(tài)系統(tǒng)：以太坊上鏈游為玩家創(chuàng)造了一個(gè)真實(shí)的經(jīng)濟(jì)生態(tài)系統(tǒng)。玩家可以通過游戲中的努力和投入獲得虛擬資產(chǎn)收益，并將其交易、出售或租借給其他玩家。這種經(jīng)濟(jì)模型為玩家提供了賺取實(shí)際價(jià)值的機(jī)會(huì)，也為游戲發(fā)展提供了更大的動(dòng)力。

2、以太坊上鏈游面臨著一些問題和挑戰(zhàn)：

以太坊的最大問題還是在其擴(kuò)展性，因構(gòu)架受限，導(dǎo)致擴(kuò)展能力不夠，交易速度緩慢，同時(shí)受限的吞吐量也導(dǎo)致了高Gas費(fèi)用，特別是在項(xiàng)目NFT和Token集中發(fā)售階段，嘗嘗會(huì)導(dǎo)致Gas War，使得網(wǎng)絡(luò)癱瘓，交易費(fèi)用瞬間被推到極高，這極大地影響了用戶體驗(yàn)。

三、以太坊2.0升級(jí)

以太坊在2020年4月底推出了ETH2.0測(cè)試網(wǎng)，并在經(jīng)過半年的測(cè)試后，于12月正式上線了其2.0主網(wǎng)，這標(biāo)志著以太坊2.0時(shí)代的到來。以太坊2.0是對(duì)1.0主網(wǎng)的重大升級(jí)，旨在提高以太坊的性能、可擴(kuò)張性、安全性和可持續(xù)性等，以加速以太坊的使用和應(yīng)用。

為什么要升級(jí)2.0

1、以太坊自身的高費(fèi)率和擁堵問題

在上文中我們也有提到，在鏈游相關(guān)交易中，以太坊Gas費(fèi)率高，確認(rèn)速度慢，效率低等問題，一直被用戶詬病。雖然有團(tuán)隊(duì)通過開發(fā)外部應(yīng)用（例如Flashbots）在一定程度上優(yōu)化了交易效率并降低了費(fèi)用，但在不斷攀升的交易需求面前顯得杯水車薪。想要從根本上改善這個(gè)問題，必須要從以太坊公鏈內(nèi)部切入，升級(jí)其底層構(gòu)架，才能使網(wǎng)絡(luò)有本質(zhì)的性能飛躍。

2、競(jìng)爭(zhēng)公鏈的崛起

雖然以太坊在現(xiàn)在的公鏈?zhǔn)袌?chǎng)中仍然占據(jù)絕對(duì)的領(lǐng)導(dǎo)地位，但后來者不斷地加入，特別是在性能上和構(gòu)架上不斷地超越和推陳出新，在一定程度上還是動(dòng)搖了以太坊的市場(chǎng)占有率。以下是2020年之前（以太坊2.0升級(jí)前）的幾條主要公鏈的性能和數(shù)據(jù)對(duì)比，以太坊在各項(xiàng)數(shù)據(jù)（TPS、交易費(fèi)用、出塊效率等）都不占優(yōu)勢(shì)，如果繼續(xù)放任發(fā)展，可以預(yù)見在不久將來無論在市占率和市值上面都容易被超越。

以BSC、Solana為代表的公鏈，既可以兼容以太坊EVM，又有龐大的生態(tài)加持，且都有幣安，F(xiàn)TX等金主支持，天然有用戶紅利和資金優(yōu)勢(shì)，使得可以快速成長(zhǎng)，導(dǎo)流了以太坊的流量。而以太坊本身的擁堵和高費(fèi)率，更是給了這些公鏈絕佳的發(fā)展機(jī)會(huì)。這些都到逼著以太坊不得不盡快進(jìn)行升級(jí)，才能繼續(xù)穩(wěn)坐公鏈王者地位。

3、用戶對(duì)于公鏈安全性和隱私的新需求

以太坊從創(chuàng)立之初到現(xiàn)在，成交有了千倍的增長(zhǎng)，從每日幾千的交易量到基本穩(wěn)定在百萬級(jí)別。高速的增長(zhǎng)伴隨著大量資金涌入加密貨幣領(lǐng)域，也帶來了更多優(yōu)質(zhì)的應(yīng)用與跟大數(shù)量的用戶，同時(shí)用戶對(duì)于區(qū)塊鏈技術(shù)的安全、隱私保護(hù)等要求也在不斷提升。

在金融領(lǐng)域的應(yīng)用中，用戶對(duì)于地址隱私等有強(qiáng)烈訴求，二區(qū)塊鏈?zhǔn)澜绲倪^度透明顯然會(huì)成為限制器發(fā)展的重要約束。如何在保證安全的前提下實(shí)現(xiàn)隱私保護(hù)，也是以太坊未來發(fā)展需要解決的重要課題之一。

升級(jí)主要內(nèi)容

大家可能都聽說過區(qū)塊鏈的不可能三角，即去中心化、安全性和可擴(kuò)展性，而以太坊2.0升級(jí)，針對(duì)這個(gè)三角的三個(gè)方面分別提出了應(yīng)對(duì)方案，進(jìn)而構(gòu)建成了此次升級(jí)主線主要內(nèi)容。

1、分片鏈(Shard Chains)-解決可擴(kuò)展性問題

分片鏈?zhǔn)且环N能夠大幅提升以太坊交易效率和可擴(kuò)展性的構(gòu)架機(jī)制。在以太坊的最新分片方案（Sharding2.0）中，會(huì)將所有網(wǎng)絡(luò)資源分成不同片區(qū)，每個(gè)分片都可以理解成為一個(gè)新鏈，并分別與信標(biāo)鏈（樞紐鏈）相連，這樣一來每個(gè)節(jié)點(diǎn)不必處理所有交易，只需運(yùn)行一個(gè)片區(qū)，且只需存儲(chǔ)一小部分?jǐn)?shù)據(jù)，從而大大提高工作效率，很大程度上緩解以太坊的擴(kuò)展性問題。

分片2.0方案是為Rollup方案（我們將在后續(xù)文章中進(jìn)一步闡述Rollup方案和Layer2項(xiàng)目）量身定做的，而Rollup方案則是分片方案的延伸。通過 Rollups，所有兌換過程和執(zhí)行都在鏈下進(jìn)行，而以太坊主鏈僅存儲(chǔ)成交數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)分片和 Rollups 的混合實(shí)施，理論上可以讓太坊能夠每秒處理超過 100,000 交易，而Rollups也被認(rèn)為是目前最理想的擴(kuò)容方案。

2、權(quán)益證明（Proof of Stake）-解決去中心化問題

以太坊2.0另一個(gè)重要升級(jí)，就是引入Proof of Stake（PoS）共識(shí)機(jī)制。曾經(jīng)以太坊運(yùn)行是基于工作量證明（PoW），需要消耗大量算力和能源，從PoW往PoS的轉(zhuǎn)變，將使坊的能源消耗能夠減少 99% 以上。

以太坊1.0的PoW 共識(shí)機(jī)制，礦工們通過處理打包兌換，并因此而獲得ETH。而在ETH2.0中的 PoS機(jī)制中，用戶只需抵押 ETH 成為網(wǎng)絡(luò)上的驗(yàn)證者就可以獲得代表份額的權(quán)益證明。PoW機(jī)制下，成為驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)需要購置昂貴的礦機(jī)并產(chǎn)生足夠的算力才有競(jìng)爭(zhēng)力，而在PoS機(jī)制下，可以有效降低驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)入門檻。任何用戶只要質(zhì)押32枚ETH即有機(jī)會(huì)進(jìn)入驗(yàn)證者委員會(huì)，這由信標(biāo)鏈隨機(jī)算法選出區(qū)塊驗(yàn)證者和區(qū)塊提議者，其中區(qū)塊提議者打包交易提議新區(qū)塊，另外的區(qū)塊驗(yàn)證者檢驗(yàn)新區(qū)塊，最終協(xié)作完成出塊過程。準(zhǔn)入門檻的降低，使得參與驗(yàn)證的節(jié)點(diǎn)更多，也是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)變得更加分散與去中心化。

3、信標(biāo)鏈和Casper機(jī)制-解決安全性問題

分片和PoS共識(shí)機(jī)制的引入，解決了擴(kuò)展性和去中心化的問題，但也帶來了新的安全挑戰(zhàn)。比如由分片導(dǎo)致51%攻擊問題、分片間雙花攻擊問題，以及PoS共識(shí)機(jī)制導(dǎo)致的無利害攻擊問題、長(zhǎng)程攻擊、簡(jiǎn)單攻擊問題。以太坊通過信標(biāo)鏈和共識(shí)機(jī)制Casper 來彌合這兩類風(fēng)險(xiǎn)，解決安全性問題。

為了解決51%攻擊問題，信標(biāo)鏈將通過提供隨機(jī)性，讓每次的驗(yàn)證者都不可預(yù)測(cè)，并在每次驗(yàn)證任務(wù)后，對(duì)所有驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)重新洗牌，并選出新的驗(yàn)證委員會(huì)，避免了驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)間的勾結(jié)傳統(tǒng)，提高了安全性。同時(shí)通過信標(biāo)鏈實(shí)現(xiàn)跨分片通信，記錄所有分片的狀態(tài)和信息，避免雙花問題。

Casper則是以太坊 2.0 的核心共識(shí)協(xié)議，負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)，對(duì)驗(yàn)證者施行獎(jiǎng)勵(lì)和懲罰。驗(yàn)證者需要通過質(zhì)押，并向信標(biāo)鏈申請(qǐng)成為節(jié)點(diǎn)后，才能運(yùn)行協(xié)議。如果驗(yàn)證者沒能完成分配的任務(wù)，則有失去質(zhì)押的Token的風(fēng)險(xiǎn)，甚至被踢出節(jié)點(diǎn)池，無法繼續(xù)參與驗(yàn)證工作。這樣可以迫使驗(yàn)證者誠(chéng)實(shí)行事，并通過獎(jiǎng)懲制度遵守共識(shí)規(guī)則，很大程度上解決PoS無利害攻擊問題。

長(zhǎng)程攻擊指的是從創(chuàng)世區(qū)塊開始，創(chuàng)建一條比原主鏈還要長(zhǎng)的鏈，并篡改交易歷史來代替原來的主鏈。簡(jiǎn)單攻擊指的是分叉鏈在單位時(shí)間里面盡可能多的創(chuàng)造區(qū)塊，以此來超過原主鏈長(zhǎng)度所形成的攻擊。升級(jí)后的以太坊將每個(gè)Epoch里的第一個(gè)Slot區(qū)塊設(shè)置為一個(gè)檢查點(diǎn)，并通過投票實(shí)現(xiàn)鏈的最終確定性，使得區(qū)塊成為確定不可更改的，避免這類風(fēng)險(xiǎn)。

ETH2.0的升級(jí)路線圖

以太坊創(chuàng)始Vitalik Buterin以六個(gè)簡(jiǎn)潔的階段來勾畫未來的以太坊2.0升級(jí)路線：The Merge、The Surge、The Scourge、The Verge、The Purge和The Splurge。每個(gè)階段圍繞一個(gè)特定主題與功能的升級(jí)。

1. The Merge

The Merge標(biāo)志著以太坊向PoS系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變，標(biāo)志著實(shí)現(xiàn)以太坊對(duì)高度去中心化、可擴(kuò)展、安全和可持續(xù)網(wǎng)絡(luò)的愿景邁出了重要的一步。The Merge通過兩個(gè)關(guān)鍵升級(jí)展開：Bellatrix和Paris（提案EIP-3675和EIP-4399），將以太坊的原始執(zhí)行層與其新建立的PoS共識(shí)層（Beacon信標(biāo)鏈）合并，已在2022年10月完成。

The Merge帶來了一些重大的變化是，其中最重要的變化就是全節(jié)點(diǎn)需要同時(shí)運(yùn)行執(zhí)行層和共識(shí)層客戶端。在The Merge前單個(gè)客戶端可以處理與交易和區(qū)塊相關(guān)的所有任務(wù)，而在The Merge之后，執(zhí)行層和共識(shí)層客戶端各自維護(hù)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，共識(shí)層客戶端處理區(qū)塊傳播、證明和懲罰，而執(zhí)行層客戶端繼續(xù)管理交易執(zhí)行和狀態(tài)維護(hù)。

The Merge的重要升級(jí)內(nèi)容之一是單slot最終確定性（SSF）。SSF旨在將以太坊的區(qū)塊確定性時(shí)間縮短至一個(gè)slot，而不是當(dāng)前的64到95個(gè)slot（約15分鐘）。要實(shí)現(xiàn)SSF，必須解決三個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)：開發(fā)精確的共識(shí)算法、優(yōu)化簽名聚合過程以及確定驗(yàn)證者參與的最佳經(jīng)濟(jì)方法。這些挑戰(zhàn)已經(jīng)有了相應(yīng)的解決方案，但需要較長(zhǎng)時(shí)間才能實(shí)施。有興趣的朋友可以關(guān)注Vitalik的文章，這些文章探討了這些問題。

領(lǐng)導(dǎo)者秘密選舉(Secret Leader Election) 則是設(shè)立了一個(gè)秘密選舉提議者的機(jī)制，通過隨機(jī)數(shù)和洗牌，做到提議者選舉的不可預(yù)測(cè)性、公平性和唯一性，降低了被攻擊的可能性。

2. The Surge

The Surge是以太坊升級(jí)另一個(gè)重要內(nèi)容，是為了解決一直以來困擾的可擴(kuò)展性問題，解決自區(qū)塊鏈技術(shù)誕生以來一直困擾著它的可擴(kuò)展性問題，使其性能最終能達(dá)到10萬TPS的水平，接近傳統(tǒng)電子支付（例如visa）的速度。而這一升級(jí)是通過Danksharding（“DS”，即分片）來實(shí)現(xiàn)的。

Proto-Danksharding（EIP-4844）是Danksharding的第一步，也是Deneb-Cancun（即坎昆升級(jí)）的重要步驟，也是以太坊實(shí)現(xiàn)分片機(jī)制，完成擴(kuò)展路線圖的重要一步，能夠顯著降低Layer2 Rollup的交易和運(yùn)營(yíng)成本。通過讓每個(gè)分片塊直接包含在信標(biāo)鏈中，分片區(qū)塊不再是包含執(zhí)行的交易，而是只包含大塊數(shù)據(jù)，具體的交易任務(wù)將由2層rollup協(xié)議負(fù)責(zé)。

Layer2原始交易數(shù)據(jù)提交到Layer1主網(wǎng)后，如何驗(yàn)證數(shù)據(jù)的正確性，基于不同的解決方案，催生出了兩種不同的rollup路線，即Optimistic rollups和ZK rollups。

1) Optimistic rollups

Optimistic rollups是基于欺詐證明或挑戰(zhàn)證明的解決方案，它以樂觀的態(tài)度對(duì)待數(shù)據(jù)的合理性。如果在指定的時(shí)間（例如一周）內(nèi)沒有人對(duì)數(shù)據(jù)提出質(zhì)疑并提交欺詐證明，該數(shù)據(jù)則被視為真實(shí)準(zhǔn)確的。

但當(dāng)有人提出挑戰(zhàn)并指出某筆交易存在欺詐行為時(shí)，Optimistic rollups需要在L1的智能合約中實(shí)現(xiàn)一套EVM邏輯來模擬該交易的執(zhí)行，從而驗(yàn)證數(shù)據(jù)的合法性，并對(duì)欺詐者進(jìn)行懲罰、對(duì)挑戰(zhàn)者進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)。與Optimistic rollups不同，Arbitrium采取了另一種方式。它沒有實(shí)現(xiàn)一套EVM的邏輯，而是通過讓挑戰(zhàn)者與合約進(jìn)行多輪交互，從而縮小出問題的指令范圍。最后對(duì)出問題的指令進(jìn)行驗(yàn)證。

2) ZK rollups

ZK rollups是基于零知識(shí)證明技術(shù)的解決方案，可以理解成L1把交易的計(jì)算過程外包給了L2，同時(shí)L1可以驗(yàn)證L2是否正確的執(zhí)行了該交易，這是零知識(shí)證明的魅力。同時(shí)，因?yàn)樵贚2執(zhí)行交易的過程已經(jīng)驗(yàn)證了交易簽名，即零知識(shí)證明部分已經(jīng)包含了簽名的驗(yàn)證，這樣提交到L1的交易可以不包含簽名，進(jìn)一步節(jié)約數(shù)據(jù)空間。交易的合法性可以被立即確認(rèn)，以及更小的數(shù)據(jù)量，使得ZK rollups被認(rèn)為是更符合L2未來的方向。但難點(diǎn)是ZK rollups如何設(shè)計(jì)出通用的電路系統(tǒng)zkEVM，用以兼容所有應(yīng)用。

3. The Scourge

Scourge包括一系列升級(jí)，旨在減輕MEV的中心化，同時(shí)保持公平和透明的交易包含。MEV是礦工或驗(yàn)證者可以在區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)和交易費(fèi)之外賺取的額外收入的度量標(biāo)準(zhǔn)，這是通過在區(qū)塊內(nèi)策略性地包含、排除或重新排序交易來實(shí)現(xiàn)的。一個(gè)普通的驗(yàn)證者運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的客戶端軟件，他們根本沒有MEV價(jià)值捕獲能力，而大的驗(yàn)證者使用經(jīng)過改造和優(yōu)化的軟件攫取MEV價(jià)值，這種不公平會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)越來越趨于中心化

解決上面的問題的方案是提議者-創(chuàng)建者分離（proposer builder separate，PBS），即提議者proposer仍是發(fā)布區(qū)塊的主角，只是把區(qū)塊的構(gòu)建和執(zhí)行交給創(chuàng)建者block builder。在一個(gè)運(yùn)作良好的市場(chǎng)中，競(jìng)爭(zhēng)激烈的創(chuàng)建者將出價(jià)達(dá)到他們可以從區(qū)塊中提取的MEV的全部?jī)r(jià)值，從而使去中心化驗(yàn)證者集能夠獲得大部分MEV獎(jiǎng)勵(lì)。因此，PBS能夠有效地對(duì)抗MEV的中心化力量。

PBS另一個(gè)功能是提高了審查成本。區(qū)塊鏈的精神向來與中心化審查互不相容，而在PBS方案中，block builder會(huì)盡可能多的添加交易，因?yàn)閎uilder之間存在價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)。如果某個(gè)builder想排除某一筆被審查的交易，它的潛在出價(jià)就可能完全低于對(duì)手，從而無法贏得競(jìng)拍。為了贏得競(jìng)拍權(quán)，又要排除被它審查的交易，他需要投入更高的成本，從而提高了審查成本。

4. The Verge

The Verge是為了實(shí)現(xiàn)極簡(jiǎn)區(qū)塊驗(yàn)證方法，即下載少量數(shù)據(jù)，執(zhí)行基本計(jì)算，就可完成驗(yàn)證，而要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，需要把現(xiàn)有的Merkle Patricia Trie（MPT） 升級(jí)為Verkle Trie。

目前以太坊是通過MPT實(shí)現(xiàn)狀態(tài)數(shù)據(jù)管理。確信結(jié)果是否正確，就需要整個(gè)MPT證明，然后層層哈希進(jìn)行校驗(yàn)。當(dāng)前以太坊的每個(gè)全節(jié)點(diǎn)都維護(hù)了完整的狀態(tài)樹，因此，可以進(jìn)行獨(dú)立的交易和狀態(tài)驗(yàn)證，但也使得整個(gè)驗(yàn)證過程十分低效繁瑣。Verkle Trie證明不需要兄弟節(jié)點(diǎn)的參與，同時(shí)樹的寬度可以很大，深度淺，使得證明效率大大提高，預(yù)計(jì)可提升5-10倍。

5. The Purge

The Purge代表清洗，旨在通過清除歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單的協(xié)議，更輕量級(jí)的節(jié)點(diǎn)。以太坊1.0時(shí)代，每個(gè)節(jié)點(diǎn)需要保留全部區(qū)塊的歷史數(shù)據(jù)，而2.0升級(jí)后，區(qū)塊驗(yàn)證引入了finality和checkpoint，信標(biāo)鏈數(shù)據(jù)同步不需要從創(chuàng)始區(qū)塊開始，大大提高了數(shù)據(jù)同步速度。引入EIP-4444，客戶端將不再保存一年前的歷史數(shù)據(jù)，過期的數(shù)據(jù)將會(huì)被歸檔，如要調(diào)取歸檔數(shù)據(jù)，則有專門的讀寫規(guī)則。

6. The Splurge

The Splurge的意思是炫耀，代表輝煌時(shí)刻。這個(gè)系列包括了所有雜項(xiàng)類別的升級(jí)，包括賬戶抽象化、多維EIP-1559和可驗(yàn)證延遲函數(shù)等。其中賬戶抽象化將大大降低錢包的使用門檻。它將所有賬戶抽象成一種賬戶，合約賬戶。錢包可以升級(jí)為合約錢包，為每個(gè)用戶創(chuàng)建一個(gè)智能合約，用于管理用戶的資產(chǎn)和鏈上交互。合約錢包可以定義更多的業(yè)務(wù)邏輯，例如安全限額，多簽，代付gas費(fèi)等，未來也會(huì)有相應(yīng)的錢包模板供用戶選擇，更便捷的配置合約錢包。

后續(xù)影響與展望

以太坊2.0升級(jí)給市場(chǎng)帶來的影響是積極的。首先，升級(jí)將提高以太坊的交易性能和擴(kuò)展性，通過引入分片技術(shù)和改進(jìn)的共識(shí)機(jī)制，將大幅提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量和交易確認(rèn)速度，這將大大提高以太坊網(wǎng)絡(luò)的可用性和競(jìng)爭(zhēng)力，吸引更多的開發(fā)者和企業(yè)加入以太坊生態(tài)系統(tǒng)。其次，以太坊2.0也將提升安全性和穩(wěn)定性。通過引入信標(biāo)鏈和Casper機(jī)制，以及代幣質(zhì)押，減少對(duì)能源的依賴，同時(shí)提高網(wǎng)絡(luò)的安全性和整體穩(wěn)定性。再次，以太坊2.0升級(jí)將帶來更多的創(chuàng)新和功能。通過調(diào)整收益分配，減輕節(jié)點(diǎn)負(fù)擔(dān)，降低節(jié)點(diǎn)門檻，引入分片技術(shù)，將使得以太坊能夠支持更多更復(fù)雜的智能合約和去中心化應(yīng)用。此外，隨著Layer 2解決方案的集成，以太坊將能夠處理更多的交易數(shù)據(jù)，并更好地滿足市場(chǎng)需求。這將為開發(fā)者和企業(yè)提供更多的機(jī)會(huì)，創(chuàng)造出更多有價(jià)值的應(yīng)用和服務(wù)。

然而，以太坊2.0升級(jí)的實(shí)施過程中也面臨著一些潛在的風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)。首先，由于升級(jí)需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行重大改動(dòng)，會(huì)存在不同節(jié)點(diǎn)版本不統(tǒng)一，從而進(jìn)一步導(dǎo)致不愿升級(jí)或者無法升級(jí)等問題。其次，升級(jí)對(duì)以太坊生態(tài)系統(tǒng)的影響具有不確定性，對(duì)于已經(jīng)在以太坊生態(tài)的應(yīng)用來說，升級(jí)可能會(huì)導(dǎo)致一系列兼容性問題。最后，升級(jí)時(shí)間表也具有不確定性，升級(jí)中存在的技術(shù)難題和延遲可能會(huì)影響升級(jí)進(jìn)程。

以太坊從1.0到2.0的升級(jí)，是以太坊生態(tài)的一個(gè)重要里程碑，但其發(fā)展的腳步永遠(yuǎn)沒有停止。通過明確的路線圖，開發(fā)團(tuán)隊(duì)正在推進(jìn)各個(gè)模塊升級(jí)的落地，從而發(fā)揮以太坊的全部潛力，并實(shí)現(xiàn)理想中的去中心化網(wǎng)絡(luò)。期待在不久的將來，我們將看到一個(gè)更強(qiáng)大、高效的以太坊生態(tài)系統(tǒng)。而layer2的蓬勃發(fā)展，也將源源不斷的給以太坊生態(tài)注入新的動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)更多的應(yīng)用（包括游戲）和數(shù)據(jù)上鏈。未來的系列文章中，我們將從Optimistic Rollups和ZK Rollups角度切入，深度解析兩個(gè)Layer2賽道的公鏈項(xiàng)目，敬請(qǐng)期待！

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