以太坊商海升級後，即將迎來的是坎昆升級，旨在增加更多的資料儲存為 L2 降本增效，本文將解析坎昆升級將如何為以太坊擴容提速，又將為 Layer2 帶來哪些新的發展機遇？
（前情提要： 以太坊核心開發者點頭「將EIP-7044等提案」併入Deneb坎昆升級）
（背景補充： 以太坊「坎昆升級」年底前啟動！納入5大EIP：降低Gas費用、改善區塊儲存）
在 2023 年迎來了以太坊歷史上兩次重要的升級。首先是 4 月 13 日完成的上海升級。上海升級後，開放了信標鏈質押提款功能，使以太坊正式從 PoW 機制轉變為 PoS 機制，這一升級成為以太坊升級路線圖中的重要里程碑事件。
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現在，以太坊即將迎來坎昆升級，旨在增加更多的資料儲存為 L2 降本增效，預計在現有基礎上將 L2 的速度提高 10～100 倍同時降低成本。根據最新的以太坊核心開發人員會議，預計坎昆升級將在今年年底上線。
坎昆升級將如何為以太坊擴容提速，又將為 Layer2 帶來哪些新的發展機遇？R3PO 認為，通過坎昆升級，Layer2 將更好地融入以太坊生態系統，為使用者提供更快速、低成本的交易體驗。無論是 Optimistic Rollup 還是 ZK Rollup，它們都將受益於此次升級，共同推動以太坊生態的發展。
一、確定性的未來 ——Layer2
在以太坊共同創辦人 Vitalik 最新的文章《The Three Transitions》中提出以太坊需要經歷的三個主要技術過渡：向 L2 擴充套件過渡，每個人都轉向 Rollup；向錢包安全過渡，每個人都使用智慧合約錢包；向隱私過渡，確保保護隱私的資金轉移可行。
文章闡明瞭 L2 與 Rollup 的重要性，Vitalik 指出沒有 L2 的發展，以太坊將因為高額的交易成本走向失敗。與世界著名的交易系統 VISA 每秒可以處理幾萬筆交易的效能相比，每秒只能處理 15 筆交易的以太坊的效能實在是難以滿足正常的交易需求。每筆交易 $3.75 的成本門檻，也使大量普通使用者望而卻步。
以太坊每天支援著大量的交易活動，隨著生態的不斷髮展由於區塊空間的限制，為了爭奪有限的資源，網路變得日趨擁堵，以太坊第 1 層主網（Layer1）的費用高、速度低等問題逐漸顯現，迫切需要降本提速。
如何為以太坊擴容提速一直是以太坊開發人員格外重視的問題。根據 V 神釋出的以太坊路線圖，上海升級解決共識機制的問題後，接著將重點解決擴容問題，目標是使以太坊網路的每秒處理交易量增加到 10 萬筆以上。
目前針對以太坊的擴容方案有兩種：Layer2 和分片（Sharding），Layer2 是針對底層區塊鏈（Layer1）擴容的一種鏈下解決方案，原理是將區塊鏈上的請求放在鏈下執行，將實際發生的交易放在鏈下執行和計算，再將其通過以太坊上極少量的交易進行交易最終有效性的驗證。目前主流的 Layer2 的解決方案是 Rollup，Rollup 的原理是將放在鏈上執行和計算的百餘筆交易統一打包成一筆交易摘要，將該摘要資料傳送給以太坊，只需要儲存摘要資料而不需在以太坊鏈上進行完整的計算和儲存，從而達到擴容的目的，通過這種方式可以在保證以太坊安全性的同時也實現擴容。
二、Optimistic Rollup VS ZK Rollup
Rollup 主要分為 Optimistic Rollup（樂觀 Rollup）和 ZK Rollup（零知識證明 Rollup）兩種型別。
Optimistic Rollup，採用的是欺詐證明機制。系統預設對交易資料的可靠性進行執行，而無需進行有效性驗證即可進入等待期。在等待期內，如果有任何節點提出異議並提供證據證明交易存在惡意行為，那麼該交易將被取消。如果沒有異議，等待期結束後，交易將被確認並寫入區塊。通過欺詐證明的交易方案，大規模的驗證部署被省略，從而節省了計算資源，並確保了交易的準確性。目前知名的解決方案包括：Arbitrum、Optimism。
ZK Rollup，採用的是零知識有效性證明的機制。通過生成一個零知識證明來證明所有交易都是有效的，並將所有交易執行後的最終狀態變化上傳至以太坊。ZK Rollup 不需要像 Optimism Rollup 那樣上傳壓縮後的所有交易細節，只需要上傳一個零知識證明和最終的狀態變化的資料即可。ZK Rollup 版圖主要有 ZKsync、Starkware、Scroll 等。
Optimistic Rollup 的優劣：
優勢：
- 相容性：Optimistic Rollup 相對容易支援通用型合約和相容以太坊虛擬機器（EVM），使得開發者能夠更輕鬆地進行應用開發和遷移。
劣勢：
- 欺詐證明的時間延遲：當出現惡意交易或爭議時，Optimistic Rollup 的退出時間較長，通常為一週，這可能導致資金在一段時間內無法自由流動。
- 網路停滯：當網路遇到爭議時，整個 Optimistic Rollup 網路可能會出現停滯，導致交易無法順利進行，這是由於需要等待異議的處理和驗證。
ZK Rollup 的優劣
優勢：
- 隱私保護：ZK Rollup 利用零知識證明技術，可以在保護使用者隱私的同時驗證交易的有效性。交易細節得以保密，只需驗證證明的正確性，提供了更高的隱私保護級別。
- 安全性：ZK Rollup 的驗證過程基於數學證明，具有強大的安全性保障。通過零知識證明，可以確保交易的有效性和一致性，無需公開交易的細節。
劣勢：
- 計算成本：生成和驗證零知識證明需要大量的計算資源，因此，ZK Rollup 的計算成本相對較高，可能導致較長的處理時間和更高的計算開銷。
- 有限的智慧合約功能：由於 ZK Rollup 的設計目標是優化交易處理，對於複雜的智慧合約功能支援有限，某些複雜的合約可能無法直接在 ZK Rollup 上實現。
OP 系由於開發難度小上線時間早的先發優勢，目前已佔據市場九成以上的 TVL，ZK 系的市場份額較小，ZK 系需要更快的建設進度和生態建設，來參與使用者增長的競爭。隨著 Layer2 生態逐漸成熟，在坎昆升級以後 Rollup 費用可以大幅下降，使用者增長和生態建設可能是 ZK 和 OP 系競爭的最關鍵致勝因素。
三、Layer2 的未來：坎昆升級引領下的前進之路
在前文中，我們比較了 Optimistic Rollup 和 ZK Rollup 這兩種 Layer2 解決方案的優劣。隨著以太坊的坎昆升級即將到來，Layer2 將迎來新的發展機遇。坎昆升級是以太坊的重要里程碑，旨在提升可擴充套件性和效能。通過坎昆升級，Layer2 將更好地融入以太坊生態系統，為使用者提供更快速、低成本的交易體驗。無論是 Optimistic Rollup 還是 ZK Rollup，它們都將受益於升級所帶來的改進。坎昆升級後以太坊 Layer2 的速度將提高 10～100 倍同時也將降低交易成本，我們有理由期待 Layer2 在以太坊中的廣泛應用，將為實現高吞吐量、低成本的去中心化應用開啟新的可能性。
主要內容
坎昆升級包括五個 EIP，旨在增加更多的資料儲存和降低費用。升級以 EIP-4844 為核心，除此之外，還包括 EIP-1153、EIP-4788、EIP-5656、EIP-6780 四項改進提案。目前還沒有升級的確切日期，但預計會在 2023 年底上線。
EIP-4844: 作為坎昆升級的核心，EIP-4844 又被稱為 Proto-Danksharding，是圍繞著 Rollup 展開的擴容方案。EIP-4844 是以太坊擴容之路的第一步。升級之前 Rollup 資料被永久儲存於以太坊之上，然後儲存費用是昂貴的，使用者為 Rollup 支付的交易成本 90% 是由於該儲存成本導致。為此，EIP-4844 引入了一種全新的交易型別 ——Blob Transaction，資料將遷移到「Blob」之被臨時儲存，儲存時間大概為 1 個月，過後資料將被刪除。要想將長期資料儲存則由其他服務商根據實際需要進行儲存。當 Blob 通過 Proto-Danksharding 成為以太坊協議的一部分之後，將可能在以太坊區塊中新增更多的 Blob，此時以太坊的吞吐量將又一次大幅擴充套件（>100 倍），同時交易成本也會下降。
其他入選的 EIP 包括：
- EIP-1153: 降低鏈上儲存資料的費用，從而改善區塊空間。
- EIP-4788: 改進跨鏈橋和權益池的設計。
- EIP-5656: 新增與以太坊虛擬機器相關的次要程式碼更改。
- EIP-6780：去除可能終止智慧合約的程式碼。
哪些機會值得關注？
① Layer2 的巨集大敘事
以太坊擁堵的時代背景也造就了最巨集大的敘事。當前 L2 生態總的 TVL 已經由年初增長一倍以上，達到 80 億美元左右。
坎昆升級作為以太坊擴容之路的第一步，就將使 Layer2 的以 10x—100x 地更快！更便宜！EIP-4844 的擴容和低費會利好各個 L2 生態，OP 生態會更加多樣化，ZK 生態因為資料可用性增強而更加可用，讓高成本難以運營的獨立 layer 2 快速增長。受益於上鏈費用的降低，L2 生態將愈發豐富、使用者數量也會增加。
在已上線的專案中，以 Arbitrum，OP，新秀 ZKsync、老牌應用 dYdX 為龍頭佔據了當前 L2 的半壁江山。強者恆強，熱門賽道的龍頭協議在坎昆升級之後具備更大的潛力。
除了已經上線的專案外，即將上線主網的 Scroll、Linea、Taiko 等都值得關注。
此外，L2 更快的交易速度，更低的交易費用，必然會促使 L2 上專案的新一輪崛起。鏈上期貨、鏈上期權等易受以太坊 TPS 低的影響，坎昆升級為此類交易速度要求高的專案如 GMX、GNX 帶來實質性的改善，發展空間進一步擴大。
② 資料可用層 DA 賽道
由於 Blob 資料只能儲存很短的時間，歷史資料的呼叫存在問題。由此就會產生對去中心化儲存的需求，同時 Layer 2 擴容方案也需要使用資料可用性層。此外，坎昆升級也將利好 L1 儲存擴充套件網路，如 Eth storage、Arweave、Filecoin 等以太坊 DA 層專案。
Layer2 走向何方？
在可以預知的未來，隨著坎昆升級吹響的以太坊擴容的號角，擴容將提供更高的吞吐量和更低的交易費用。這將使得 Layer2 應用能夠處理更多的交易，併為使用者提供更快速、即時的交易確認。無論是在金融領域進行支付和結算，還是在遊戲和 NFT，Layer2 的高效能將為使用者提供更加順暢和高效的體驗。
然而，技術進步並不能單獨吸引使用者。為了實現 Layer2 的真正繁榮，創新性的應用是必不可少的。根據 L2beat 資料，當前已經上線加上研發中等待上線的 Layer2 已達 29 條，其中 Arbtirum One、Optimisim、zkSync Era、dYdX 所佔市場份額就已達 92.75%，其他 L2 瓜分著殘餘的 6.25% 的市場份額。
好比是花費了大量時間精力修的一條條高速公路，可是因為沒有需求導致在高速上漲駛的車兩寥寥無幾，這是大多 L2 普遍面對的問題。沒有優質的應用，L2 的價值無法體現，Arbitrum 正是由於 GMX 等 DeFi 應用的崛起才逐漸打造繁榮的生態。只有通過開發出更加便捷、創新、實用的應用，滿足使用者的需求，才能真正吸引使用者的關注和參與。這需要開發者和創業者在 Layer2 上進行大膽嘗試和創新，結合 Layer2 的優勢，打造出獨特而有吸引力的應用場景。只有這樣，Layer2 才能真正融入使用者的生活。因此，未來除了技術的發展，使用者遷移和應用的推廣也是 Layer2 未來成功的關鍵因素。
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