暢想以太坊 2030:L1與Rollup雙軌並行的世界帳本

以太坊始終致力於保持可信中立性,同時讓更高層級的創新蓬勃發展。早期討論勾勒出以Rollup爲核心的路線圖,即底層網路將逐步簡化並固化,以便多數活動可遷移至L2。然而,近期發展表明,僅作爲最小化的共識與數據可用性層是不夠的:L1必須具備處理流量與活動的能力,因爲這是L2最終依賴的根基。這意味着需要更快的區塊生成速度、更低廉的數據成本、更強大的證明機制,以及更優的互操作性。

L1的活躍度提升將帶動L2的活躍度增長,可謂水漲船高。

即將到來的Beam Chain共識機制重構,旨在實現更快的最終確認速度與更低的驗證者門檻,在提升原始吞吐量的同時,進一步強化以太坊的中立性。與此同時,已有提案考慮將活動從日漸陳舊的以太坊虛擬機(EVM)遷移至RISC-V原生虛擬機,此舉有望在保持與傳統合約互操作性的前提下,大幅提升證明者的效率。

這些升級將重塑L2的格局。到2030年,我預計以太坊以通用Rollup爲核心的路線圖將在一個範圍內向兩個方向整合:

• 對齊型Rollup:優先實現與以太坊的深度整合,在最小化信任假設的前提下充分利用L1的流動性。這種關係具有互利性,對齊型Rollup可直接從L1獲取可組合性與安全性。

• 性能型Rollup:優先追求吞吐量與實時用戶體驗,有時會通過替代數據可用性層或授權參與者實現,但仍以以太坊作爲最終結算層以獲取可信度。

在設計這些Rollup方案時,每個團隊都需權衡以下三個方面:

• 流動性獲取:如何在以太坊及可能的其他Rollup方案上獲取並使用流動性?同步或原子級可組合性的重要性如何?

• 安全來源:從以太坊轉移至Rollup的流動性應在多大程度上直接繼承以太坊的安全性,還是依賴於Rollup提供商?

• 執行表現力:以太坊虛擬機兼容性的重要性如何?鑑於SVM等替代方案及流行的Rust智能合約的興起,EVM兼容性在未來五年是否仍將重要?

Rollup譜系上的兩極分化

Rollup項目逐漸向兩個極端聚集。一端是高性能Rollup,它們能提供最大吞吐量和用戶體驗,但與以太坊L1的耦合度較低;另一端是以太坊對齊型Rollup,這類Rollup充分利用以太坊的安全性、數據與共識機制,優先保障去中心化、安全性和可信中立性,但受L1設計限制,會犧牲部分性能。而處於中間地帶、試圖平衡兩者的Rollup可能難以競爭,最終會向兩極之一靠攏,面臨被淘汰的風險。

爲何中間地帶會消失?

網路效應會推動市場向更少、更大的樞紐聚集。在加密貨幣這類網路效應起主導作用的市場中,最終可能會形成少數贏家主導的格局。由於網路效應會圍繞一條鏈的核心優勢凝聚,生態系統往往會向少數"性能最大化"和"安全性最大化"的平台整合。一個在以太坊對齊性或性能上僅做到半吊子的Rollup,最終可能既得不到前者的安全性,也無法擁有後者的可用性。

隨着Rollup技術走向成熟,經濟活動會根據"所需安全性"與"獲取安全性的成本"之間的權衡形成分層。那些無法承受結算或治理風險的場景,比如機構級DeFi、大型鏈上金庫、高價值抵押品市場等,可能會集中在繼承以太坊完整安全保障與中立性的鏈上。而另一端,那些面向大衆的應用場景則會聚集在用戶體驗最佳且成本最低的鏈上,這類鏈可能需要定制化的吞吐量提升方案或中心化排序機制。因此,那些"速度尚可但非最快、安全性還行但非最優"的通用鏈,吸引力會逐漸下降。尤其是到2030年,若跨鏈互操作性能讓資產在這兩類場景間自由流動,這種中間地帶的生存空間會更有限。

以太坊技術棧的演進

以太坊整個基礎層都規劃了重大升級,旨在提升L1的擴展性,並更好地適配以Rollup爲核心的發展模式。其中關鍵改進將提升性能、降低復雜度,並推動以太坊在Rollup運行中發揮更直接的作用。

執行層

到2030年,以太坊當前的執行環境可能會被更現代、高效的虛擬機替代或增強。Vitalik已提議將以太坊虛擬機升級爲基於RISC-V的架構。RISC-V是一種精簡的模塊化指令集,有望在交易執行和證明生成效率上實現重大突破。其32/64位指令可直接適配現代CPU,且在零知識證明中效率更高。爲減少技術迭代的衝擊並避免進度停滯,計劃採用雙虛擬機模式:保留EVM以確保向後兼容,同時引入新的RISC-V虛擬機處理新合約。此舉旨在大幅簡化並提速執行層,同時助力L1的擴展性與Rollup支持能力。

結算層

以太坊計劃從零散的L2結算模式轉向統一的、原生集成的結算框架,這將徹底改變Rollup的結算方式。到2030年,以太坊可能會集成一個原生功能(擬議的EXECUTE預編譯功能),作爲通用的L2執行驗證器。EXECUTE允許以太坊驗證者直接重新執行Rollup的狀態轉換並驗證其正確性,本質上是在協議層"固化"了驗證任意Rollup區塊的能力。

這一升級將催生"原生Rollup",本質上是可編程的執行分片。與普通L2、標準Rollup或基於L1的Rollup不同,原生Rollup的區塊由以太坊自身的執行引擎驗證。

EXECUTE省去了爲EVM模擬和維護所需的復雜定制基礎設施,大幅簡化了等效EVM Rollup的開發,最終實現幾乎無需定制代碼的完全無需信任的L2。結合下一代實時證明器,可在L1上實現實時結算:Rollup交易一旦被納入L1即達成最終性,無需等待欺詐證明窗口期或多時段的證明計算。通過將結算層打造爲全球共享的基礎設施,以太坊增強了可信中立性和可組合性。所有原生Rollups將使用相同的L1結算函數,實現標準化證明及Rollup間的便捷交互。

共識層

以太坊的信標鏈共識層正被重構爲Beam Chain,旨在通過先進加密技術升級共識機制,提升擴展性與去中心化程度。在六大研究方向的升級中,與本文相關的核心特性包括:

• 更短時隙,更快最終性:Beam Chain的核心目標之一是提升最終性速度。將當前約15分鍾的最終性縮短至3時隙最終性(3SF,4秒時隙,約12秒),最終實現單時隙最終性(SSF,約4秒)。3SF+4秒時隙意味着交易上鏈後10秒內即可完成最終確認,大幅改善基於L1的Rollup和原生Rollup的用戶體驗。

• 通過SNARK化降低共識開銷:Beam計劃將狀態轉換函數"SNARK化",使每個L1區塊都附帶簡潔的zk SNARK證明。這是實現同步、可編程執行分片的前提。驗證者無需處理每筆交易即可驗證區塊並聚合BLS籤名,大幅降低共識的計算成本。

• 降低質押門檻以增強去中心化:Beam計劃將驗證者的最低質押額從32 ETH降至1 ETH。結合證明者-提議者分離和SNARK化,可實現分布式反合謀區塊構建,不再偏袒規模化質押池,轉而支持更多使用樹莓派等設備的獨立質押者。這將增強去中心化與可信中立性,直接利好對齊型Rollups。

這一切都指向以太坊基礎層的未來:它將具備更強的可擴展性與去中心化程度。尤其是基於L1的Rollup將從這些共識升級中獲益最大,因爲L1將更適配其交易排序需求。通過在L1上對交易進行排序,來自基於L1的Rollup的最大可提取價值將自然流向以太坊區塊提議者,且這些價值可被銷毀,從而將更多價值積累重新集中到ETH身上,而非流向中心化排序器。

數據可用性層

數據可用性吞吐量是Rollup擴展的關鍵,尤其對未來需支持10萬+TPS的性能型Rollups而言。以太坊的Proto-danksharding已將每區塊目標和最大blob數量分別提升至6和9,使blob數據容量達到8.15 GB/天,但仍顯不足。到2030年,以太坊可能實現完全danksharding,目標每區塊64個blob,即約8 MB/4秒時隙。

盡管這是10倍的提升,但仍無法滿足MegaETH等性能型Rollup對～20 MB/s的需求。不過以太坊的路線圖還包含更多升級:通過PeerDAS等方案實現數據可用性採樣,節點無需下載完整數據即可驗證可用性,結合數據分片使每區塊blob目標提升至48+。在理想的danksharding和DAS支持下,以太坊可實現12秒時隙16 MB數據處理能力,對應約7,400簡單交易/秒,經壓縮後可達58,000 TPS,結合Plasma或Validium則更高。盡管鏈下擴展存在安全與擴展性的權衡,但到2030年,以太坊有望在協議層提供多元化DA選項:爲側重安全的Rollups提供完全鏈上數據保障,爲側重規模的Rollups提供外部DA接入靈活性。

綜上所述,以太坊的數據可用性升級正使其越來越適配Rollup。但需要注意的是,以太坊當前的吞吐量仍遠不足以支撐支付、社交、遊戲等高頻場景。即便簡單的ERC-20轉帳僅需約200字節的blob數據,粗略計算也需要約20MB/s的原始DA帶寬;而更復雜的交易會產生更大的狀態差異,所需帶寬將增至約60MB/s!僅靠完整的danksharding技術難以達到這一帶寬要求,因此吞吐量的提升需依靠數據壓縮與鏈下擴展的巧妙結合。

在此期間,性能型Rollup需依賴Eigen DA等替代DA方案。這類方案目前已能提供約15MB/s的吞吐量,且計劃提升至1GB/s;而Hyve等新興方案更承諾實現1GB/s的模塊化DA,並支持亞秒級可用性。正是這類DA方案,能讓Web3應用具備媲美Web2的速度與用戶體驗。

以太坊世界帳本的願景

到2030年,憑藉核心協議升級與以Rollup爲核心的技術演進,以太坊將更勝任世界帳本的角色。正如前文所述,全技術棧的升級將支撐兩類Rollup模式:一類傾向"深度以太坊化",以安全性與可信中立性爲