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樂觀型匯總:了解以太坊的 Layer 2 擴容方案

Jan, 17 2025 8:21
樂觀型匯總:了解以太坊的 Layer 2 擴容方案

在區塊鏈技術快速發展的環境下,擴容方案變得越來越關鍵,有助於解決以太坊等大型網絡的限制。當中,樂觀型匯總作為突破性的 Layer 2 協議誕生,既承諾顯著提升區塊鏈的可擴展性,同時又能保持底層網絡原有的強大安全性。

本文深入探討樂觀型匯總的原理及其對區塊鏈擴容帶來的深遠影響。

甚麼是樂觀型匯總?

隨著以太坊在智能合約平台領域持續主導,高效擴容的需求愈發突出。樂觀型匯總以創新方案應對該挑戰,既提升交易吞吐量又減低成本,並繼續沿用以太坊的安全架構。這種 Layer 2 協議通過將計算搬到鏈外,並把交易數據發佈到主網,提升效能達十倍以上,同時與以太坊網絡保持緊密連接。

樂觀型匯總的真正創新,在於將交易以 calldata 或 blobs 的形式寫入以太坊,大大減低用戶 gas 費用,並保持網絡的安全性。這做法與側鏈或 plasma 鏈等其他擴容方案不同,後者往往會在安全性或數據可用性上妥協。

為何稱為「樂觀」?理解其設計理念

樂觀型匯總中的「樂觀」,來自其運作核心原則——預設交易合法。這類 Layer 2 協議採用預設所有交易均為有效,除非被證明有誤,這與零知識匯總每批次交易都必須驗證的方式不同。樂觀型匯總流程更簡化,只有當偵測到可疑交易時才需進行查核。

這種創新方式引入了一個挑戰期,通常為 1-2 星期,供網絡參與者對可疑交易提出詐騙證明。一旦詐騙證明成立,系統會自動懲處相關打包者並回滾詐騙交易,保障網絡完整,同時提升整體效率。

樂觀型匯總的主要組成

樂觀型匯總架構於兩層系統之上。底層是在以太坊部署的智能合約,負責區塊存儲、狀態更新及用戶存款等關鍵功能,構建主網與 Layer 2 之間的重要橋樑。

鏈外的虛擬機系統則獨立於以太坊虛擬機運作,負責處理複雜計算與狀態存儲,減輕主網負擔。該專用虛擬機支援 EVM 相容智能合約,開發者只需少量修改即可部署應用,同時大幅節省成本及提升效能。

Layer 2 協議如何運作?

加入樂觀型匯總生態系統

使用者進入 樂觀型匯總 的第一步,是將資金存入以太坊主網的智能合約。例如 Alice 想使用樂觀型匯總,需要先將 ETH 存入該匯總的合約。序列器(sequencer)監察到後,會在 Layer 2 網絡上為 Alice 增加相等金額,讓她可以開始以極低手續費進行交易。

在 Rollup 內部操作

用戶活躍於 rollup 之後,所有交易經過一套複雜流程。例如 Alice 想向 Bob 轉 5 ETH,她簽署交易並提交予序列器。序列器將多則交易打包成區塊,再將資料壓縮後以單一交易方式提交到以太坊,大幅降低整體 gas 成本。

狀態管理系統利用 Merkle root 有效追蹤網絡狀態。每次序列器提交 Alice 的交易批次時,需包括:

  • 交易前的 Merkle root(網絡狀態)
  • 交易後的 Merkle root(含 Alice 轉帳至 Bob 的結果)
  • 以 calldata 形式發佈於以太坊的完整交易資料

提現流程及安全機制

提現流程展現樂觀型匯總的強大安全措施。以 Ellie 提現為例,她欲將資金提回主網,需要經歷下列步驟:

  • Ellie 發起提現請求,並根據發佈的交易數據生成 Merkle 證明
  • 將證明提交至 rollup 合約
  • 強制等待 1-2 星期
  • 在此期間,驗證者如發現有詐騙,則可提出質疑
  • 若最終無人成功挑戰,Ellie 便可在主網拿回資金

系統保證數據可用性,由序列器將所有交易資料發佈到以太坊。例如如序列器妄圖操控 Ellie 的交易,任何人都可查閱公開數據,編寫詐騙證明來反擊惡意行為。

主流樂觀型匯總區塊鏈

Arbitrum:高效擴容兼容 EVM

Arbitrum 以領先的樂觀型匯總方案聞名,每日處理大量交易,並有專屬虛擬機同步運行。其 EVM 兼容性讓開發者無需大幅調整即可部署原有以太坊應用,成為眾多 DeFi 協議尋求可擴展性的首選。

Optimism:簡化高效

Optimism 採取直接而高效的擴容方式,完美保留 EVM 兼容性,交易費用顯著降低。與主流 DeFi 專案整合同時,充分展示樂觀型匯總應用於實際場景的優勢。

Metis Andromeda:多樣應用支援

Metis Andromeda 不僅限於基本交易擴容,更為 DAO 與 DeFi 提供專屬功能,在保持樂觀型匯總低成本的同時,支援複雜應用需求。

Boba Network:創新提現方案

Boba Network 針對樂觀型匯總常被詬病的長提現期,推出 Liquidity Provider 服務。用戶只需支付小額費用,即可即時取得資金,充分體現創新如何突破 Layer 2 傳統限制。

樂觀型匯總以其創新擴容機制,為區塊鏈技術帶來重大突破,實用地應對網絡擁塞及高昂手續費等問題。隨著生態日益成熟,這些 Layer 2 協議將在推動去中心化應用及區塊鏈擴展方面,扮演愈來愈重要的角色。

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