Nansen数据 深度解析Arbitrum，将如何引领以太坊 Layer2 的扩展

本周三24链上数据分析网站 Nansen 宣布即将整合以太坊第二层扩容方案 Arbitrum 网路，使他们的全球零售和机构级用户能够识别去中心化金融 (DeFi) 市场的新兴趋势。 Nansen 将深度探讨为何 Arbitrum 将在不远的未来引领以太坊的扩展，并对目前以太坊扩容解决方案进行全面科普。本文原文来自 Nansen，由动区专栏作者 深潮 TechFlow 进行编译和整理。前情提要： 以太坊未来 相比其他 Layer2 Rollup 方案，Arbitrum 好在哪里？

在加密货币的历史上，有三次以太坊网路的 gas 费飙升到天文数字的情况：2017 年的牛市，以及 2020 年夏季的 DeFi 和 2021 年夏季的 NFT 热潮。

每当 gas 费再次暴涨时，一场关于以太坊区块链的可扩展性的讨论便又再次回到了舞台中央，同时许多人还竞相寻找下一个具有竞争性的区块链来投资。

实际上，我们不得不面对 gas 费只是冰山一角。 gas 费如此之高的原因是当前的以太坊还没有能够扩大规模，也就是说，对交易的需求仍然多于以太坊区块链每次实际能够承担的数量。

你可能有这样的印象，关于可扩展性的辩论是由加密货币的策划者和开发人员主导的，他们让人很难理解到底为什么以太坊面临扩展问题，扩展究竟意味着什么，以及这种扩展性竞赛对你自己和加密货币领域的利害关系一开始是怎样的。下面便是对当前情况的解读。

关于扩展问题讨论的新手科普

区块链是一种处理交易并将其记录在区块中的模式，区块链的创建不需要可信的权威机构，并且可以避免重复消费。早期的区块链，如比特币和以太坊，基于他们的共识模型来处理和记录这些交易的工作量证明。

在工作量证明模式中，当你发起一笔交易后，它会被放在一个待处理交易池中，并被传播到网路的所有节点。虽然它被传播到所有节点，但只会有一个矿工来对这项交易进行计算，并透过将它与其他交易一起添加到一个区块中来进行验证，以此获得采矿的 gas 费奖励。

首先，交易在验证之前和之后都要传播到网路上，这使得交易的处理时间很长。其次，数字计算所需的计算能力消耗了大量的电力。最后，一个区块可以包含的交易量是有限的，这使得用户之间产生了竞争，同时也使得 gas 费 矿工愿意接受的处理交易的最低价格 提高了，并且它的价格有时超过正在交易的价值。

随着更多利用区块链技术处理和储存交易的 dApps 在主网上建立目前约有 3000 个，这正日益成为一个问题。

由此可见，为了解决这些问题，以太坊必须进行扩展，这可以透过增加网路可以处理的交易数量以 TPS，每秒交易量衡量以及交易速度来实现。为此，一些扩展方案已经在开发中，其中主要是以太坊 20，对标 第 1 层扩展方案、侧链和第 2 层扩展方案。

以太坊 20、Polkadot 和 Solana 等第 1 层扩展方案在结构上改变了以太坊的底层共识和链模式，而第 2 层扩展方案则是建立在以太坊主网及其协议之上的。

赌注很高，风险很大。在这场竞赛中脱颖而出的少数区块链将为整个 DeFi 空间和 NFT 提供动力，维持 DAO 和虚拟世界，同时也为整个创造者经济和元宇宙提供支持。

我将在下面详细说明为什么我相信像 ArbitrumMarc Cuban、Polychain Capital 和 Pantera Capital 投资的公司这样的第 2 层扩展方案将在未来至少五年内引领以太坊的扩展性。

以太坊可扩展性解决方案的简要概况

如上所述，扩展是指增加交易吞吐量可处理的交易数量和提高交易速度。下面简要介绍一下目前旨在实现这一目标的现有方案：

有两种扩展区块链生态系统方式。

第 1 层扩展方案

第 1 层方案处理底层协议，也就是主网区块链本身的程式码，以此来提高区块链的交易能力。它们可以进一步划分为：

协议改进是对底层协议所做的改变，以扩大交易吞吐量，具体而言是透过增加一个区块中可放置的交易数量仅在短期内可持续，减少区块创建之间的时间差，或透过从工作量证明共识模式到权益证明的结构性转变来实现。

与工作量证明模式不同，权益证明根据他们在协议中投入的代币数量来选择验证者。由于验证者是在此基础上选择的，因此不再需要大量的计算能力，也不存在让 gas 费达到天文数字的矿工竞争。交易的验证时间要短得多，因为单个节点不必像基于 PoS 的区块链 Solana 30000 TPS 和 Polkadot 1000 TPS 那样投入那么多处理能力。作为比较，以太坊只能处理 16 个TPS。

分片将一个区块链的计算任务和数据空间划分为多个链以太坊 20 有 63 个以上。分片区块链协议自然意味着将初始网路的节点分为更小的组，每个组负责批准待定交易的独特子集并储存全局状态的子集。

透过可验证的随机函数实现的加密排序机制，节点被分配到分片，以避免分片由大多数恶意节点组成时的分片接管攻击。由于特定于一个节点的交易是由它而不是由整个区块链来验证的，因此没有导致高费用的竞争，交易也更快，这反过来又增加了一秒钟内可以处理的交易数量。根据 Vitalik Buterin 的说法，分片以及 PoS 共识模型应该能够在以太坊 20 上实现 100000 TPS。

第2层扩展方案

第 1 层扩展方案改变了区块链的协议，第 2 层扩展方案是由链上构建的智能合约实现的对第 1 层扩展方案的扩展。透过在向第 1 层扩展方案报告之前将交易的执行外包出去的方式，第 2 层扩展方案为交易的处理创造了额外的空间。有很多种方法可以实现这一点。

侧链

首先，你可以将资产转移到交易费用和速度更理想的侧链上例如，xDai 使用的委托权益证明共识机制允许在 0000021 美元的情况下实现 5 秒的TPS。资产的跨链转移是透过双向锚定2WP协议实现的，该协议在第一条链上锁定资产，然后在第二条区块链上创建一个交易，其输入的信息包含加密证明，证明锁定是正确的。这方面的一个完美例子是Polygon。

其次，Plasma参见 Joseph Poon 和 Vitalik Buterin 的白皮书是区块链系统中的区块链构造。资产被发送到管理 Plasma 链的智能合约中，由该合约执行交易。除非有诈欺的证据，只有区块头的算力才会在根链上提交，当诈欺发生时，区块会被回滚，区块创建者会受到惩罚。这种只有当的方案带来了巨大的可扩展性，因为使根区块链的状态更新最小化会让交易更快。

状态通道是指允许参与者在链外进行 x 次交易但只向以太坊网路提交两次链上交易的开源协议和智能合约。用户在第一次打开通道时，必须创建并支付一笔以太坊交易。而当其准备要关闭通道时，用户又必须支付费用来处理以太坊区块链上的交易。

这减少了必须处理和储存的交易数量，并将 gas 费用减少到只打开和关闭一个通道所需要的花费。在以太坊上利用状态通道的主要项目有 State Channels、Celer、Perun 和 Raiden。

Rollups 透过在单个批次中进行汇总交易，使用压缩工具例如，减少价值长度的科学符号，以字节为单位以及在链外验证它们，然后将状态数据储存在第 1 层扩展方案上，从而来扩大主网。压缩和批处理带来了更高的吞吐量，使得每个交易的速度加快以及成本最小化。

其次，根据验证方式不同，rollups 有两种不同的类型。我们验证的方式是在交易被分批处理后，检查后状态的根即帐户余额、合约程式码等，这些都是在 rollups 内的是否正确。

在 zk rollups中，每一批交易都会产生一个有效性证明，称为 ZKSNARK，而像 Arbitrum 这样的 optimistic rollups，只有当一个节点怀疑某个交易是诈欺性的，才会进行证明计算，从而进一步提高交易速度和吞吐量。

• • 2024-11-07 16:09:28
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