区块链基础设施的现状与未来展望

原文标题：[Recap of DeFerence 2024] #3: Discussing the Present and Future of Blockchain Infrastructure

原文作者：Four Pillars

原文来源：Four Pillars

编译：火星财经，MK

本系列文章详细介绍了由四大支柱企业赞助的DeFerence 2024活动，本文是系列的最后一篇，涵盖所有从YouTube视频中摘录的演示图像。

第一篇 - 【2024年Deference回顾】#1：对区块链生态系统的贡献

第二篇 - 【DeFerence 2024 回顾】#2：区块链技术触及大众心弦

第三篇 - 即本篇文章

前两篇文章主要聚焦于区块链的数据处理与应用实践。而在本篇中，我们将聚焦于探讨区块链基础设施的当前状态与未来发展，通过A41团队的主题演讲和关于L3、ZK rollups、整体与模块化区块链的多场讨论与展示来深入探索。

8《区块链的价值》by Jooman Han

概述：

A41团队的Jooman Han深入探讨了区块链的潜在价值及其所面临的挑战。尽管存在种种难题，他强调我们必须坚持挖掘区块链的根本价值。Han强调，像Web3这样的新兴技术，也应像Web2一样，关注解决现实世界中的实际问题。

评论：

区块链技术虽已取得显著进展，但其在现实世界的应用尚未完全展现出应有的效能。这是因为区块链解决问题的能力极为广泛。从这个视角出发，Jooman Han对于区块链“缺乏商业模式”这一问题的阐述显得尤为重要。

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8.1 区块链的价值

A41团队概括了区块链的三大核心价值：1）无需信任，2）去中心化与隐私保护，3）数字所有权确认。

首先，无需信任：区块链通过共识算法与分布式账本技术，创造了一个无需信任他人即可运作的安全系统，这在人类历史上尚属首次。

其次，去中心化与隐私：团队认为，实现去中心化与隐私保护对于其主流化至关重要。然而，由于当前硬件的限制，去中心化与系统的可扩展性往往难以兼得，而隐私保护措施也可能削弱用户体验。

最后，数字所有权：区块链技术提供了确认数字世界中所有权的最有效工具。

8.2 区块链面临的问题

区块链的价值虽然明显，但其发展受到多重问题的制约，包括：1）缺乏有效的商业模式，2）容易被复制，3）面临法律与合规性的挑战。

首先，为了保持区块链的去信任特性，协议必须开源，允许任何人核查代码。同时，为了维护去中心化，必须对共识算法进行细微调整，使得广泛参与成为可能。但这些需求与寻找合适的商业模式形成了明显的矛盾——开源减少了技术壁垒，因为任何人均可复制。与传统的Web2服务相比，共识算法的引入增加了通讯成本，可能降低了盈利潜力。任意人都可验证交易的做法大幅度降低了用户体验，进而影响了其广泛应用。

区块链行业的另一大问题是围绕协议创始人的激励结构扭曲。尽管有创始人在产品开发时不发行代币，或在适当去中心化的路线图下发行代币，但许多人却在没有区分的情况下铸币，并从一开始就设立退出策略。这种方式破坏了产品的持续可持续性。

最后，区块链行业面临的最大挑战之一便是法律与合规性问题，特别是在韩国市场。虽然区块链技术有能力为多个现有行业提供解决方案，但由于国家层面法律法规的不完善，许多企业甚至无法开始其业务。

8.3 机会依然存在

尽管市场低迷，但像ENS、Lido及MEV-Boost这样的服务在熊市中仍成功地创造了真正的价值。这些服务的共通之处在于，它们针对区块链生态系统中的核心问题提供了解决方案：ENS针对区块链地址系统的问题，Lido解决了以太坊网络的PoS问题，而MEV-Boost则针对PoS中的中心化问题提供解决策略，从而为用户带来价值。

9 Jaesuk Jang的《L2，L3的枢纽》

概述

L3团队阐述了L3相对于L2的优势，并提出了一种新的设计理念，旨在充分利用这些优势。首先，他们指出，与广泛的看法相反，L3并未显著提升可扩展性，但确实在互操作性方面提供了实质性的优势。他们还介绍了一种新的系统架构，该架构将L2作为共享排序层，极大地提升了L3网络间的互操作性，并通过事务流和桥接过程进行了详细解释。

评论

近期，众多L3网络相继推出。然而，大部分项目似乎仅仅是利用L3的叙事或依托底层L2进行宣传，而未深入挖掘L3的具体优势。L3团队对此问题的洞察尤为引人注目，并提出了一种创新设计，以最大化L3系统的潜在优势。

9.1 L3时代的到来

L3首次在2021年StarkWare的Fractal Scaling倡议中被提出。2022年，Vitalik Buterin开始深入探讨L3的潜能，自那时起，像Taiko、zkSync和Arbitrum等多个以太坊扩容项目已开始采纳L3技术。尽管对L3项目的提及和启动日益增多，但以太坊社区对L3的必要性、解决的具体问题及其实际架构的深入讨论仍相对不足。

既然已经有了L2，为何还需要L3？

在探讨这一问题之前，让我们先审视一下L2。L2是指一系列以太坊扩容解决方案，它们作为独立的区块链，继承了以太坊的安全性。L2可以根据其证明方式和数据存储方式分为四种类型：Optimistic Rollups、ZK Rollups、Optimium、Validium。L2 Rollup的工作机制是：排序器收集用户交易，进行批处理后提交至以太坊，由于以太坊节点能够访问这些交易，因此Rollup能够继承以太坊的安全性。Rollup的验证者则负责计算所提交交易的结果，并将其重新提交至以太坊。

9.2 为什么是第三层？ - 可扩展性

现在，我们来探讨为何采用L3。首先，L3被认为能够增强L2的可扩展性。虽然L2确实增强了以太坊的可扩展性，但与其他L1相比，其性能仍有所不足。例如，需要处理高频交易的应用（如游戏或社交媒体）需要更高可扩展性的网络，而L2并不能完全满足这些需求。但是，L3是否真的能提升L2的可扩展性呢？

据展示，关于L3结构的公开信息较少，L3团队因此提出了以下构想：如果L3交易能够通过L2在L1上进行存储，则L3可以依赖L1的安全性。可扩展性的成本分解为：1) 交易计算成本，2) 交易存储成本，3) ZKP验证成本。L3通过在另一执行环境中处理一些L2操作，从而在交易计算成本方面具有优势。

然而，由于交易数据压缩的限制，交易存储成本并未见显著降低。在ZK rollup的情况下，ZKP的验证可以在L2而非L1上进行，从而节约了gas费用。

9.3 为什么是第三层？ - 互操作性

随着L2生态系统的扩张，Optimism、Arbitrum和Polygon等项目正致力于构建各自的生态系统。人们尝试在L2之上使用Rollup框架构建L3生态系统，其主要动机是提升互操作性而非可扩展性。如果将L2作为L3网络的共享排序层，那么L3网络的块将由相同的排序器集生成，这大大增强了互操作性。

提升互操作性的一个主要好处是提高了跨不同L3网络间资产的资本效率。如果L3之间某特定资产的市场价格存在差异，那么跨异构链的套利机会将得以实现。这种能力不仅在金融领域具有优势，而且还可有效应用于多服务器（L3）运行的游戏中。

9.4 L2作为共享排序层的设计

鉴于L3所展示的显著优势，我们的团队构想了一种可充当共享排序层的L2架构。具体用户交易流程如下所述：

在此架构中，所有的L3共用同一L2Bridge合约，实现了无缝的互操作性。流程展开如下：

同理，L3之间的交换亦可无缝进行，有效解决了L3网络间的流动性碎片问题。

10 Inseon Yu的“在移动设备上证明ZK-Rollup”概述

MSM Network团队针对zkEVM当前面临的问题进行了讲解，并提出了一种全新的设计，以优化证明方法，应对这些挑战。鉴于MSM计算的复杂性和繁重性，该团队提出了一种称为MSM网络的创新设计，由分散的参与者（即工匠）并行执行MSM计算。他们不仅发布了此架构，还通过基准测试和实地演示，证明了其高效性。

评论

ZK技术长期被视为扩展性解决方案的终极目标，尽管ZK rollups在多个方面仍逊于optimistic rollups。这主要是因为为虚拟机如EVM生成零知识证明（ZKP）的难度。团队深入zkEVM的证明生成过程中的关键瓶颈，并提出了并行处理的概念，这一点尤为引人注目。团队提供的基准测试和演示视频进一步证实了并行处理MSM计算的有效性。

10.1 MSM作为zkEVM的主要瓶颈

众所周知，区块链等去中心化系统在追求可扩展性、安全性和去中心化方面面临挑战。以太坊生态系统正在积极开发L2解决方案，以应对这些挑战，尤其是在扩展性方面。

零知识证明（ZKP）被寄望能够提升可扩展性解决方案，因其能够精确验证特定计算。然而，这在实践中具有相当的挑战性，因为需要为每种特定应用计算构建能生成证明的编程电路。为此，正在开发zkEVM，旨在为EVM级别的所有计算生成证明。尽管如此，zkEVM的构建仍面临重大困难，特别是由于证明生成涉及大量计算开销。

zkEVM主要采用基于椭圆曲线的密码学技术，其中核心操作为多标量乘法（MSM）。MSM操作涉及将多个点与多个标量相乘，并将它们总和成一个点。因此，生成ZKP的硬件要求极高。如果能够提升MSM的效率，zkEVM的整体性能将得到显著提高。为此，MSM网络团队设计了一个并行MSM的网络。

10.2 MSM网络

首先，我们考虑了对zkEVM电路进行划分。zkEVM电路包含多个子电路。通常情况下，证明者需要为整个电路生成证明。然而，若只为单一子电路生成证明，整个证明生成过程可能更为高效。尽管如此，由于zkEVM内部的子电路通常相互依赖并包含大量冗余逻辑，这种方法在实践中效率提升有限。

第二个方案是分布式MSM计算。MSM操作的规模庞大，占据了总成本的70%。为了应对这一挑战，证明者将MSM计算分配给MSM池中的工匠。关键在于所有工匠必须准确无误地执行MSM计算。为了防止工匠的恶意行为，团队引入了一种名为“窥探者”的角色。如果窥探者发现工匠有任何不当行为，他们可以没收工匠所抵押的保证金。

10.3 基准

在 MacBook M2 上使用 Tachyon 库进行的 MSM 网络设计基准测试显示出以下结果。随着工匠数量的增加，计算时间显著缩短，单个证明者的计算时间从 5000 秒减少至最多 160 秒。

此外，我们还估算了成本节省，发现每个区块的成本约为 1.9 美元。根据最新公告，zkSync 网络每个区块的平均交易费收入为 2.67 美元，这表明 MSM 网络设计在经济上具有可行性。然而，相比成本节省，硬件要求的降低显得更为关键。通过将部分 MSM 计算任务分配给 Crafter，个人用户可以利用家用电脑或智能手机参与验证过程。

在相关演示视频中，4 位工匠在 4.7 秒内生成了 8 组 2^10 的计算证明，而单个证明者则需耗时 29 秒。

10.4 结论

MSM 网络不仅实现了高效率和去中心化，还降低了验证参与者的硬件门槛。通过利用个人电脑和智能手机的闲置资源，进一步极大地提升了网络的可扩展性。尽管如此，由于对抗恶意活动的防御机制尚未具体明确，未来仍需在此领域继续深入研究。

11.“区块链应该联合还是分离？”（整体式 vs 模块化） - 小组讨论概述

第三部分的收官之作是题为“区块链应该联合还是分离？（整体式与模块化）”的小组讨论。小组成员包括 Decipher 副总裁 Chanwoo Park（A）、A41 团队负责人 Hyuksoo Jang（B）、Four Pillars 项目经理 Joowoong Byun（C）、以及 Xangle 研究负责人 Jaewon Kim（D），会议由 Decipher 的 Boseol Moon 主持。

评论

与过去单一区块链主导的局面不同，近期如以太坊的 EIP-4844 和 Celestia 的推出催生了多种模块化区块链解决方案的实际部署。这些解决方案在处理区块链核心功能（如共识、结算、数据可用性和执行）时，展现出与整体式区块链截然不同的方法。每种方式都有其独特的优势及局限，本次讨论深入探讨了这些差异。

讨论

M：相较于过去，我们最近看到了各式各样的单体式和模块化区块链的兴起。是什么因素驱动了它们的发展呢？

B：近期，我们见证了模块化区块链的迅猛增长，包括众多L2解决方案，这与以往单体区块链的快速涌现颇为相似。特别是，模块化区块链能够将安全性任务委托给底层架构，并且拥有众多现成的SDK，这使得它们较单体区块链更加容易被市场接受。

D：从商业角度分析，采用模块化区块链搭建网络带来了明显的优势。首先，它面临的区块空间竞争极为有限。其次，该方式能够创造出额外价值，比如通过收费的测序仪来实现。第三，独立网络的管理使得自定义网络设计成为可能。最后，它能够轻松依靠以太坊的强大安全性。

A：我认为整体区块链在定制性方面优于模块化区块链。模块化区块链的局限在于它们依赖于基础网络（如以太坊）。相比之下，Berachain和Monad等整体区块链能够依靠其独特优势进行发展。

C：我觉得，我们应该从战略的角度考虑整体化与模块化的区块链，而不仅仅是技术层面。单体区块链的目标是构建一个封闭的生态系统模型，类似于苹果，而模块化区块链则是追求一个开放的生态系统。从这个视角出发，已经拥有各种资源（如安全性、SDK）的模块化区块链生态系统正在快速成长。

M：整体式和模块化区块链需要采取哪些策略，才能在市场中获得竞争优势？

A：无论是单体区块链还是模块化区块链，它们都致力于解决可扩展性的问题。模块化区块链因为可以依赖其底层层的社区和技术资源，更容易形成生态系统。然而，单体区块链必须从零开始构建自己的生态系统，因此强大的社区支持对其至关重要。

B：对区块链来说，支撑网络的经济安全水平是至关重要的。对于依靠L1安全性的模块化区块链，如L2解决方案，重点应放在如何实现与其他L2的差异化。另一方面，L1区块链则需要优先考虑建立自己的安全架构。

C：单体区块链应当利用其高速和低费用的优势，集中关注那些能够最大化这些优势的应用场景，如支付服务。与此同时，模块化区块链项目似乎更加专注于互操作性。正如前所述，模块化区块链的推出便利性可能会导致生态系统和流动性的碎片化。为了在市场中占据优势，那些能够解决流动性碎片化问题的生态系统可能会受到广泛的关注。

D：与C的观点相似，单体区块链应寻找那些能够从其高速和低成本中受益的应用。而模块化区块链则需要提供使项目能够更轻松、更快速地部署的基础设施。

M：最后一个问题，我很好奇您们认为未来模块化区块链还是整体区块链会占据主导地位，原因是什么？

A：尽管现在已经有许多单体区块链出现，但真正活跃的并不多，我相信模块化区块链的情况也类似。多数正在推出的模块化区块链都是通用的L2解决方案，实际上并不需要这么多此类网络。个人而言，我对基于特定意图设计的区块链感到兴奋，这类区块链在提供差异化用户体验方面具有显著优势，我相信它们凭借独特的优点将吸引大量关注。

C：我认为模块化区块链更有可能占据主导地位。首先，产品快速上市的便利性是一个关键因素。我记得马克·扎克伯格曾评论苹果Vision Pro时提到，随着互联网和移动行业的发展，开放的生态系统比封闭的生态系统更容易促进创新和试验。其次，网络效应也是一个重要原因。面对快速采纳链抽象的区块链服务，能够便利利用大规模流动性的模块化区块链无疑具有优势。