以太坊 Layer2 扩展方案

迈向金融新世界

我们非常高兴能与 Nethermind 合作，这是一家对以太坊充满热情的公司——实际上，他们拥有以太坊主网上大多数的以太坊客户端。

由于这与我们对以太坊的热情相符，这是一个很棒的合作伙伴关系。

因此，在过去一周左右的时间里，我们已将 Gethinfrastructure 迁移到使用 Nethermind Ethereum Layer 1 (L1)，然后应用 Surge 架构作为 Layer 2 (L2) 集成 [ here]。这将使我们能够支持 zk-Rollups，并为我们的应用程序带来一个全新的机会世界——包括提高安全性、信任度和可扩展性，并降低 gas 费用。

金融新世界

在不久的将来，我们需要意识到我们正在运行一个传统的金融世界，并且我们需要构建一个更值得信赖的数字基础设施。实际上，我们需要转型的不仅仅是金融，而是任何需要高水平信任、安全和分配的领域。为此，我们可以使用以太坊等 Layer-1 区块链方法，但它已经显示出扩展问题，即主账本和计算基础设施无法应对每秒超过 15-30 笔交易。

但是，现在正在应用新的方法来减轻以太坊的负载——同时仍然保持可信赖性和分配性。这些包括用于共享的 Layer 1 实现以及向 Proof-of-Stake (PoS) 的过渡。然而，最有趣的进展发生在 Layer 2 方法中，它构建在核心以太坊网络（主网）之上。

Layer 2：状态通道

状态通道 最初是在 Bitcoin Lightning network 中实现的，此后已在以太坊上扩展。通过这种方式，我们基本上在主网账本上有两个记录，并且所涉及的各方必须承诺一些可能花费或可能不花费的资金。例如，假设 Bob 想要创建一个侧通道来支付他的客户，并将承诺 10 个 Eth。然后，他将创建一个通道合约。承诺的 Ether 将在通道期间被锁定，并且不能被花费。然后，Bob 可以给 Alice 2 个 Eth，给 Carol 3 个 Eth。一旦他完成此操作，他将把完成的交易提交回来，Bob 将获得 5 个 Eth，Alice 将获得 2 个 Eth，Carol 将获得 3 个 Eth。最后，Bob 只发布摘要数据，并将仅支付两次提交到账本的 gas 费用。 Polygon 提供了状态通道的实现，他们实现了完整的 EVM 兼容性和低交易费用。以下是来自 这里 的示例：

pragma solidity ^0.7.0;

contract PaymentChannel {
    address public sender;
    address public receiver;
    uint256 public expiration;
    uint256 public amount;
    constructor(
        address _receiver,
        uint256 _amount,
        uint256 _expiration
    ) payable {
        sender = msg.sender;
        receiver = _receiver;
        amount = _amount;
        expiration = block.timestamp + _expiration;
    }
    function close(uint256 _payment) public {
        require(
            msg.sender == receiver,
            "Only the receiver can close the channel" // 只有接收者才能关闭通道
        );
        require(
            _payment <= amount,
            "Payment amount exceeds amount in the channel" // 支付金额超过通道中的金额
        );
        selfdestruct(receiver);
    }
    function extendExpiration(uint256 _expiration) public {
        require(
            msg.sender == sender,
            "Only the sender can extend the expiration" // 只有发送者才能延长有效期
        );
        require(
            _expiration > expiration,
            "Expiration must be set to a longer time than the current expiration" // 有效期必须设置为比当前有效期更长的时间
        );
        expiration = _expiration;
    }
}

Layer 2：Roll-ups

扩展以太坊的最佳机制之一是通过 roll-ups 和侧链将交易移至链下。

Optimistic roll-ups

这些方法在链下处理交易，并假定交易有效（基本上是一种“信任并验证”的方法）。它们仅在主网上的交易存在争议时才占用计算资源。因此，在交易实际确认到主网之前，需要一个“挑战期”延迟。

通过 Arbitrum，欺诈观察者会分析交易，如果发现欺诈交易，观察者会将欺诈证明发布到主网。实际上，Arbitrum 可以识别与欺诈分析相关的代码行，然后将其发布到主网。然后，主网可以裁定欺诈证明，并决定是否执行所需的代码。对于 Arbitrum，有一个为期七天的提款期 [ here]。

Optimism 也使用链下方法和 optimistic roll-ups，并假定交易有效。它使用观察者（或验证者）来确定是否存在欺诈交易，并且可以提交欺诈证明，并且可以删除该交易。观察者将因发现欺诈交易而获得奖励。总体而言，挑战的延迟约为七天，如果发现欺诈证明是正确的，则交易将被撤销 [ here]：

Zero-knowledge rollups (zk-Rollups)

这些方法将计算和状态存储转移到链下，并涉及一种无需信任的方法。一旦发布回主网，状态更改和与此相关的证明将只需要进行最小的更新。由于我们以压缩形式拥有证明，因此我们可以快速验证更新的交易，同时支持交易的隐私。这样，与需要数天才能提交的 optimistic roll-ups 相比，使用 zk-Rollups（基于 zkSnarks），我们只需要大约一个小时来验证证明。这确保了没有双重支出，并且所有交易都是有偿付能力的。一个例子是 ZKsync [ here]：

使用 zk-Rollups，存在交易有效性的加密证明，然后它们链接到主网。因此，执行欺诈交易将非常困难。使用 optimistic roll-ups，缺少加密证明，因此在提交回主网之前，会有一个延迟，以便可以检测到欺诈交易。

侧链

这是一个独立的侧链，是一个与主网桥接的单独区块链。与 roll-up 方法不同，更新后的交易可以在需要时回显到主网上。总的来说，它们有自己的区块链和自己的共识机制——比如 Proof of Authority (PoA)。 Polygon 是侧链基础设施的一个例子。侧通道的总体弱点是它们可能具有与主以太坊网络不同的安全模型 [ here]：

我们与 Nethermind 的合作

我们与 Nethermind 合作的重点是为银行构建一个外部账本，这将使他们能够整合批发结算。在下图中，我们看到 optimistic roll-ups 在应用回账本后需要大量的检查，并且 T3 交易被识别为欺诈交易。使用带有 zk-Snarks 的 zk-Proof 方法，这种情况极不可能发生，因为有加密证明表明它们没有双重支出，并且交易是有偿付能力的：

目前，我们正在构建我们的 L1 Nethermind 测试网，然后将他们的 Surge 架构应用作为 Layer 2 集成。我们认为——我们希望——我们可以为批发结算构建一个未来的金融世界。

结论

对我来说，离线链中的零知识证明是最好的解决方案，因为它可以快速验证主链上的交易，并保持交易者的隐私。我们还可以在 ZKP 中使用选择性披露，这可能有助于揭示重要信息，例如某人是否有权访问资源。

使用 optimistic rolls-ups，我们假设交易有效，除非另有证明，并且我们需要一个挑战期，以便在最终确定之前对交易提出质疑。使用 zk-Rollups，我们的交易将是有效的，因为存在与此相关的证明，并且我们可以快速提交到主网。不幸的是，zk-Rollups 需要对密码学和区块链有深刻的理解，这可能会减慢开发速度。

显然，以太坊并不是唯一的选择，Polygon [ here], Solana [ here], Cardano [ here], 和 Polkadot [ here] 正在提供比以太坊更好地扩展的替代方案。但是，我们喜欢为我们带来智能合约和 EVM（以太坊虚拟机）的区块链，并且许多人希望它可以克服其可扩展性问题，并保持相同的分配和安全级别。

• 原文链接： medium.com/asecuritysite...
• 登链社区 AI 助手，为大家转译优秀英文文章，如有翻译不通的地方，还请包涵～