详解以太坊EIP-5988最新提案：L2互操作性的新解决方案

伴随着以太坊上海升级的日益临近，与之相关的各项提案也随之涌现，希望能赶上在上海升级中一并部署。EIP-5988 也在近期被提交至 Eips.ethereum 官方网页，EIP-5988 主要目的在于为各类 ZK 进行和主网间通信的预编译操作，以节省通信所需的编译时间和链上空间。

EIP-5988 主要在于解决各类L2和L1之间的通信问题，借助这项提案，ZK 系L2可以在不降低自身证明效率的同时兼容主网安全性，OP 系L2可以进一步提升利用主网的结算效率。

并且，EIP-5988 此次使用的是 Poseidon 哈希算法，将会作为各类L2统一预编译的生成证明方式，这也是首次可能兼容进以太坊的新算法，而此前主要在各类L2中尝试使用，但安全性尚未得到主流应用大规模长时间检验，这也是 EIP-5988 引发的主要争议点。

打通L2之间的通信

在 EIP-5988 的描述中，最重要的是提出了新的 Layer 2 间通信方式，将各类 Rollup 扩容算法打包成一致的编译层，供以太坊主网调用，借助以太坊的兼容性来进行各类 Layer 2 的通信。

直观理解，也就是在 STARK/SNARK 等方案之下，首先进行一项预编译措施，一旦提案生效，将构筑成 ZK 证明生成后的格式转换场所。以太坊主网无需考虑消息的具体来源，只需要判断是否符合编译格式，从而进行接受或拒绝等操作。

在目前的L2和以太坊主网之间，存在广泛的兼容性问题。以 ZK 系为例，目前主要存在两种障碍：

ZK 系有不同技术路径，zk-SNARK 和 zk-STARK 是较为主流的两种，不同实例之间的互操作性缺乏统一标准；

L2会选择自研语言，如 StarkWare 的 Cairo 等，和以太坊使用的 solidity 有所区别，需要互相编译才能互通。

在统一预编译层实施后，以太坊所接受的消息格式将进行统一，任何传入的L2数据类型需要进行预先转换，从而节省L2和主网间的传递--等待--响应时间。

目前，在统一预编译层生效前，L2之间的通信有三种方式：

CEX/DEX：首先将代币传递至兼容两种以上L2的交易所。但是只能进行资产转换，无法直接进行消息传递；

通用跨链桥：在传统的L1之间的跨链桥之上叠加L2网络。可进行资产转换，部分借助主网可进行消息传递；

L2跨链桥：以 Orbiter Finance 为代表，主要是在各类 Rollup 间进行跨链，可以视为特定领域的跨链桥模式。

EIP-5988 的统一预编译，是直接将各类L2的数据格式进行标准化，而非直接提供一种跨L2的资产互通模式，其仍然是以太坊主网的一种升级和扩展，不会损害以太坊主网的安全性。

借助以太坊主网而来的兼容性，并且会极大提升各类L2的互操作性，也更为符合以太坊未来模块化的升级方式。

波塞冬 Poseidon 神力有待检验

但是在优势之外，仍然需要注意到统一预编译的问题所在，主要集中在其使用的“Poseidon”（波塞冬）哈希算法之上，这也是目前社区讨论的集中点。

本质上，EIP-5988 的工作流程是引入了一个新的预编译合约，实现了 Poseidon 加密哈希算法中使用的函数，可以实现 EVM 和 ZK / Validity rollups 之间的互操作性，以及为 EVM 引入更灵活的加密哈希原语。

哈希算法的主要作用是将各类传入的数值和非数值型（文字、图片等）数据转换为规格一致的编码，便于计算机识别和调用，而在密码学领域，最为人所熟知的是默克尔树证明，其本质是二叉树的哈希化表达变种，被广泛用于各类节点通信，比如钱包和交易所资产证明之中。

波塞冬算法并非是全新方案，至少 Vitalik 之前介绍过其主要作用，并且其具备和各类 ZK 算法的良好兼容性，这也是此次更新以波塞冬为题的主要原因。

Poseidon 哈希函数于 2019 年正式推出，与流行的 "传统 "哈希函数（如 SHA 256 和 Keccak）相比，其未经严格有效性和安全性测试。在以太坊网络和其他区块链网络中，已经有部分L2或其他应用使用，到目前为止，波塞冬算法未出现严重错误。

已经或计划使用波塞冬算法的区块链案例：

StarkWare计划使用 Poseidon 作为 StarkNet 的主要哈希函数，并承诺在 Cairo 语言中增加内置 Poseidon 函数功能。

Filecoin 采用 Poseidon 进行不同的默克尔树（Merkle Tree）证明，并用于双值提交场景（two-value commitments）。

Dusk Network 使用 Poseidon 为交易建立一个类似 Zcash 的隐私协议。

Sovrin 使用 Poseidon 进行基于 Merkle 树的撤销交易。

路印协议（Loopring）使用 Poseidon 在以太坊上进行隐私交易（Private Trading）场景。

Polygon 将 Poseidon 用于 Hermez ZK-EVM 中。

Poseidon 算法的安全性并非出于设计上的缺陷，而是缺乏大规模实用化高价值场景的检验，如果此次最终被纳入以太坊主网之上，则将是其在整个以太坊，乃至加密生态上的最重磅应用。

结语

以太坊和 Layer 2 扩容方案之间的纵向分层已成定局，但是各层之间的安全性和兼容性依然存在问题，因此各类L2都在“利用以太坊主网安全性，和增强自身对主网的兼容性上”进行广泛的尝试，但是在造就L2生态繁荣的基础上，也变相引发了L2分裂危机。

这种生态的破碎并不利于以太坊和 EVM 的长远发展，各类L1之间的竞争仍在进行，如何弥合各类生态碎片，也成为以太坊主网需要主动为之的必要举措，从主网出发进行改进，要求各类L2进行统一的格式转换，是其最新动向。

无论 EIP-5988 最终是否会生效，这种繁荣和碎片都会长期存在，也需要更多的改进提案来修补。