为什么Rollup+数据分片模式才是实现高扩展的唯一解决方案

汇总（Rollup） + 数据分片（以下简称 rads）的论据通常是它更安全和去中心化。但这只是故事的一部分。 rads 是实现全球规模唯一解决方案的真正原因是可扩展性——因为它是实现数百万 TPS 的唯一长期方法。具体来说，我将考虑 zkRollups，因为Optimistic Rollup具有固有的局限性。那么，这是为什么呢？它归结为 a) 技术可持续性，以及 b) 经济可持续性。

技术可持续性

进一步细分，一个技术上可持续的区块链节点必须做三件事：

与链保持联系，并让节点同步。

能够在合理的时间内从创世区块同步。

避免状态膨胀失控。

显然，对于一个去中心化的网络，所有这些都是不可协商的，并且会导致严重的瓶颈。以太坊在维持所有这 3 项的同时，正在推动一切可能的极限，这显然还不够。维持这 3 个选项的分片链最多只能将网络规模增加到几千 TPS——这也不够。

中心化解决方案及其硬性限制

但更中心化的网络可能会开始妥协。 1）你不需要每个人都跟上链的增长，只要最少数量的验证者去做。 2) 你不需要从创世区块同步，只需使用快照和其他快捷方式。 3）状态过期是一个很好的解决方案，并将在大多数链上实现；在那之前，像重新创世（regenesis）这样的蛮力到期解决方案可能会有所帮助。到目前为止，您可以看到这些网络不再是去中心化的，但我们在这篇文章中并不关心这一点——我们只关心可扩展性。

其中，1) 是硬性限制， RAM、CPU、磁盘 I/O 和带宽是每个节点的潜在瓶颈，更重要的是——在网络中保持最少数量的节点同步意味着把硬性限制推的多么高。事实上，你可以看到像 Solana 和 Polygon PoS 这样的网络已经太努力了，尽管只处理几百个 TPS（不计算选票）。我访问了 Solana Beach 网站，它说“Solana Beach 在保持与Solana 区块链同步方面遇到了问题”，其中提到的区块时间为 0.55 秒——比 0.4 秒的目标低 43%。你至少需要 128 GB的空间才能与链同步，即使 256 GB RAM 也不足以从创世区块同步——所以你需要快照才能让它工作。这是 2) 妥协，如上所述，但我们将让它通过，因为我们在这里只专注于可扩展性。 Jameson Lopp 在一台 32 GB 的机器上做了一个测试——可以预见的是，它在一个小时内崩溃了，无法同步上。当然，Solana是一个很好的例子，但其他项目也是如此。

zkRollups 可以很好地超越中心化的L1

zkRollup 的要求甚至比最中心化的 L1 还要高得多，因为其采用的有效性证明使其与最去中心化的 L1 一样安全！您可以在给定时间只有一个节点处于活动状态，并且仍然具有高度安全性。当然，为了抗审查和弹性，我们需要多个排序器，但即使这些也不需要达成共识，可以相应地轮换。例如，Hermez 和 Optimism 只计划一次激活一个排序器，在多个排序器之间轮换。

此外，zkRollup可以使用所有创新来使全节点客户端尽可能高效，无论它们是为 zkRollup还是 L1完成的。 zkRollups 可以通过状态到期技术变得非常有创意，因为历史记录可以直接从 L1 重建。事实上，将有分片和历史访问预编译方面的创新，可以直接在数据分片上运行 zkRollup！我们还需要轻微的独立提款来使所有这些防弹（双关语不是故意的）。

然而，即使如此，我们也遇到了硬性限制。 1 TB RAM，2 TB RAM，可以走多远是有限的。您还需要考虑需要能够与链同步的基础设施提供商。

所以，是的，zkRollup 的可扩展性比最可扩展的 L1 高得多，但它本身不会达到全球规模。

继续使用多种 zkRollup

在这里，您可以在以太坊数据分片上运行多种 zkRollup——有效地分片型 zkRollup。一旦发布，它们将提供海量数据可用性，并将根据需要继续扩展，推测到本十年末将达到 1500 万 TPS。一个 zkRollup 无法实现这种疯狂的吞吐量，但多种 zkRollup一起可以。

各个 zkRollup分片会破坏可组合性吗？目前，是的。但是我们看到在这个领域做了大量的工作，比如 Hop、Connext、cBridge、Biconomy 等快速桥梁，以及像 dAMM 这样的出色创新，让多个 zkRollup共享流动性。许多这些创新在 L1 上将更加困难或不可能。我希望在这个领域继续创新，使多个 zkRollup链之间可以无缝地互操作。

简而言之：无论最中心化的 L1 能做什么，zkR 都可以做得更好，TPS 明显更高。此外，我们可以有多种 zkRollup，可以有效地达到全球规模。

经济可持续性

这是相当简单的。网络需要收取比支付给验证者和委托者的通货膨胀更多的交易费用。实际上，这是一个非常复杂的话题，所以我会尽量保持简单。诚然，投机热情和货币溢价可以使网络保持可持续发展，即使它实际上处于亏损状态，但对于一个真正有弹性、去中心化的网络，我们应该努力实现经济可持续性。

中心化L1 的维护成本远高于收集的收入

让我们再次考虑我们最喜欢的两个例子——Polygon PoS 和 Solana。 Polygon PoS 每天收取大约 50,000 美元的交易费用，或每年 1800 万美元。与此同时，它在通胀奖励方面的分配远远超过 4 亿美元。这是一个令人难以置信的 95% 的净亏损。至于 Solana，它在最长的时间内仅收取约 1 万美元/天，但随着投机狂热，它已显着增加至约 10 万美元/天，即年化 3650 万美元。 Solana 提供了更惊人的 40亿美元的通胀奖励，导致净亏损 99.2%。我从 Token Terminal 和 Staking Rewards 收集了我的数字，我应该注意到我对这些数字非常保守——实际上它们看起来更糟。顺便说一句，以太坊一天收取的费用比这两个网络全年的总和还要多！

您不能仅仅将吞吐量提高到超出技术可能的范围

现在，这里的论点是——他们将来会处理更多交易并收取更多费用，通货膨胀会减少，最终，网络将收支平衡。实际情况要复杂得多。首先，即使我们考虑到 Solana 在这十年末达到的最低通胀率，我们仍然会看到 96% 的损失。事情是如此的扭曲，以至于这几乎无关紧要——您需要实现超出收支平衡的吞吐量。作为一个思想实验，Solana 需要以当前的交易费达到 154,000 TPS 才能实现收支平衡——鉴于当前的硬件和带宽，这是完全不可能的。

然而，更大的问题是，这些额外的交易不是免费的——它们增加了更大的带宽要求、更大的状态膨胀，并且总的来说，仍然有更高的系统要求。有些人会进一步争辩说，已经有很大的空间，而且他们可以做更多的事情，但正如我在技术可扩展性部分所述，这充其量只是一个可疑的假设 - 考虑到您需要 128 GB RAM 来跟上一条只有几百TPS的链。另一个论点是硬件会变得更便宜——这是真的，但这不是一个神奇的解决方案——你要么需要选择更高的规模、更低的成本，或者两者的平衡，并注意 zkRollup 也将同样受益于摩尔的定律和尼尔森定律。

最终，所有中心化L1 都必须增加费用

最后，唯一的两个解决方案是 a) 网络变得更加中心化，b) 随着网络达到极限，费用更高。 a) 有其局限性，正如讨论的那样，因此 b) 是不可避免的。 您可以在 Polygon PoS 上看到这种情况，费用开始上涨。 确实，币安智能链已经经历了这个过程，现在是一个可持续的网络——尽管实现这一目标的费用要高得多。 请记住，我们在这里只是谈论经济可持续性。

在继续之前，让我再次指出，有很多很多变数——比如价格升值和波动——这绝对是一个简化的看法，但我相信一般逻辑会很清楚。

Rollup+ 数据分片（rads）可以提供的效率显着提高，而开销只是其中的一小部分

来到 rads 场景。 在Rollup方面，维护成本非常低，在给定时间需要运行的节点很少，并且不需要昂贵的安全共识机制。 尽管提供了比任何 L1 都大得多的吞吐量，但所有这些都提供了。 Rollup 可以简单地收取象征性的 L2交易费用，从而使网络保持盈利。 在数据可用性方面，以太坊目前高度通货紧缩，结合高效的 Beacon 链共识机制，只需最低限度的活动即可实现接近零的通胀。

因此，整个 rads 生态系统可以保持可持续性，具有更大的可扩展性和潜在的低得多的费用。 事实上，成为 zkRollup 符合 L1 的最佳利益，我很高兴看到 Solana 至少在考虑这一点。

简而言之：Rads 的成本开销只是中心化 L1 的一小部分，允许它以类似的费用提供更高数量级的吞吐量；或类似的吞吐量，只需支付一小部分费用。

短期看法

要知道 rads 是一种需要数年时间才能成熟的长期观点，这一点非常重要。

但短期内，有两种选择：

可持续的中心化 L1，如币安智能链和Rollup。

不可持续的中心化 L1。

1 对大多数人来说仍然太贵了。 Hermez、dYdX 或 Loopring 等Optimistic Rollup提供类似 BSC 的费用，而 Arbitrum One 和 Optimistic Ethereum 有办法实现这一目标——尽管下个月发布的 OVM 2.0 承诺将 OE 的费用降低 10 倍。 2）Polygon PoS 和 Solana 目前提供较低的费用，但我在上面就长期不可持续的问题进行了广泛的争论。不过，在短期内，它们为寻找廉价交易的用户提供了一个很好的选择。但是，等等，还有第三种选择！ 3) Validiums。

Validiums 提供类似 Polygon PoS 或 Solana 的费用——事实上，Immutable X 现在提供免费的 NFT 铸造。 在 SwiftMint 上试用一下。 现在，validium 的数据可用性方面可以说与中心化 L1 一样不可持续，尽管使用诸如数据可用性委员会之类的替代共识方法，它实际上仍然便宜得多。 但关于 validium 的绝妙之处在于，当数据分片发布时，它们对Rollup或意志具有直接的前向兼容性。 当然，如上所述，L1 也有这个选项，但这将是一个更具破坏性的变化。 此外，它们比 L1 更安全。

总结

区块链行业尚不具备实现全球规模的技术。

一些项目提供非常低的费用，有效地得到了对代币投机的补贴。但是，对于正在寻找廉价费用的用户来说，它们是一个不错的选择，只要您认识到这不是一种可持续的模式，更不用说严重的去中心化和安全妥协了。

但即使是这些项目，如果获得任何吸引力，也将被迫增加费用，取而代之的是更新、更中心化的 L1。这是一场无法长期持续的逐底竞争。

目前，确实存在可持续的选择，例如币安智能链（至少在经济上）或Optimistic Rollup，它们可以提供约 0.10 美元至 1 美元的费用。

从长远来看，rads 是唯一可以扩展到数百万 TPS，达到全球规模，同时保持技术和经济可持续性的解决方案。他们可以做到这一点，同时保持高度安全、去中心化、无需许可、无需信任和可信的中立，这确实很神奇。正如一位智者曾经说过的那样，“任何足够先进的技术都与魔法无异”。这就是Rollup和数据分片。

最后，这不仅仅是关于以太坊。 Tezos 也制作了以 rollup 为中心的中枢，以及还有Polygon，并且所有 L1 都不可避免 a) 成为 zkRollup； 或b) 成为Rollup构建的安全和/或数据可用性链；或 c) 接受技术过时并完全依赖营销、模因和网络效应。