深度解读Optimism扩容方案:基本架构、Gas机制与挑战
作者:Web3er Liu,CatcherVC
本文重点
- 出于对安全和去中心化的考虑,ETH区块Gas上限和出块时间无法大改;
- Layer2扩容的实质是造一条TPS更高的链,把这条链的信息挂到以太坊上;
- Optimism的市场增值空间极大,其TPS上限可达1600,但吞吐量的实际利用率不到千分之一,未来发展潜力巨大;
- 由于未开放对等节点,Optimism本地Sequencer出块后,甚至要1小时才可以验证其正确性,延时过长;
- 当前的Optimism和Arbitrum均由官方运行出块节点,存在严重的中心化问题,其立足根基更多在于项目方的“信用”,而非“程序正义”本身;
- Optimism在进行EVM等效性升级后,其“欺诈证明”机制无法使用,官方称将于未来解决该问题。
- 真正的去中心化和安全性比高效率更有价值。如果无法及时让用户参与网络维护,那么所谓的Layer2将和传统金融平台毫无区别。
前言
随着ETH合并正式迈入进程,Layer2和Rollup在区块链行内逐渐成为显学。究其本源,Layer2的目的是提高系统每秒处理的交易数量(TPS),并降低Gas费。前者是整个Layer2扩容的最核心要点,后者则是提升Layer2交互体验的关键。
依照其定义,TPS= 一段时间内处理的交易笔数 / 耗时,套用在区块链领域,若忽略分叉或区块重组等情况,可粗略视TPS=平均每个区块包含的交易笔数÷出块时间。对普通公链而言,提升TPS面对的是区块扩容和出块时间问题,同时,TPS的实际值还牵涉到公链采用的Gas机制,无论是ETH还是BSC和Polygon都不出其右。
但提升区块Gas容量或缩短出块时间都会破坏安全性,究其根源,以太坊扩容要面对的是“不可能三角”问题,要如何提高效率,又保障安全和去中心化,始终处在纸上谈兵、悬而未决的阶段。
对此,以Optimism和Arbitrum为代表的Layer2凭借高效率、低Gas的旗号快速崛起,颇为瞩目。在靠着精妙叙事吸引各路资本、靠着超低Gas收获广大用户的同时,其固存的中心化问题却日渐明晰,引起越来越多的关注与质疑。
本文将以重要细节揭示在确保去中心化的前提下,Layer1扩容所面临的困境,以及典型的高效Layer2项目存在的重大问题。
以太坊的Gas机制
决定以太坊效率的关键因素之一是其所采用的Gas机制。在以太坊系统中,Gas是一种计量形式,反映了不同操作的复杂度。就像汽车行驶需要消耗汽油一样,在以太坊上交易会产生Gas消耗。一笔最简单的ETH代币转账,Gas消耗为2.1万。其他类型的操作,如普通的ERC—20代币转账,或更复杂的合约交互,可产生几万甚至数十万的Gas消耗。
以太坊的单个区块有Gas上限,限定了一个区块内全部交易指令可消耗的Gas总量,这就好比冰箱塞满后就不能再装东西。在去年的EIP-1559实行前夕,单个区块的Gas上限约为1500万,粗略算来最多可容纳714笔ETH代币转账,若将平均出块周期13秒置入TPS计算式,则EIP—1559前以太坊的理论TPS上限是55。
但现实中很多交易是Gas消耗较高的合约交互,会大幅占用区块的Gas容量,实际的以太坊TPS均值被压低到20,拥堵不堪,这使得大量潜在的交易需求被排挤在链外。由于单笔交易的手续费=Gas Used×Gas Price,而Gas Used由系统决定,可视为常量,用户发起交易后要付出比别人更高的Gas Price,才能率先被系统响应。最终,因系统特性产生的的供需缺口造就了高昂手续费,让无数人叫苦不迭。
归根结底,ETH本质上是关于交易权限的拍卖平台,Gas Price就是竞标者的出价,交易权限的归属由供需双方通过竞价机制撮合达成。这种设计契合区块链的自由市场原则,却埋下了内卷的种子。
纵观以太坊的历史,每逢有“加密猫”“5.19”一类的热点事件激发交易需求,ETH链就会出现激烈的Gas War现象,谁付出的Gas Price越高谁的交易先上链,剧烈的价格战让Gas Price水涨船高,不能支付高昂手续费的用户被拒之门外,这使以太坊成为名副其实的“贵族链”,引发了无数争端,也让EIP—1559一度成为许多人眼中的“救星”。
但从事实来看,在去年备受瞩目、对区块的Gas机制做出大幅调整的EIP-1559,其核心作用也只是让Gas Price的浮动范围更可控,并降低ETH的通胀率及抛压,而非直接压低Gas Price或取缔Gas竞价机制。
虽然该提案将ETH区块的Gas上限提升至3000万,但只要新区块的实际Gas消耗超过1500万,下一个区块内的Gas Price就会在系统调节下逐级涨价,这个过程可以持续多个区块的时间,直到Gas Price极高,拦住绝大多数人,让新区块可收纳的交易数骤减,Gas消耗量回落至1500万为止。
(可以看到,Gas …