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樂觀式匯總:認識以太坊的 Layer 2 擴容解決方案

Jan, 17 2025 8:21
樂觀式匯總:認識以太坊的 Layer 2 擴容解決方案

在區塊鏈技術快速演進的浪潮中,擴容方案已成為解決如 以太坊 等主流網路限制的關鍵。眾多創新中,樂觀式匯總作為突破性的 Layer 2 協議,兼顧擴容能力及底層網路的高度安全保障,正重新定義區塊鏈可擴展性。

本篇將深入探討樂觀式匯總的運作細節以及其對區塊鏈擴容的深遠影響。

什麼是樂觀式匯總?

隨著以太坊在智能合約平台領域一支獨秀,對高效擴容方案的需求日益迫切。樂觀式匯總則提供了一套精巧的解決思路,在倚賴以太坊既有安全架構下,大幅提升吞吐量並降低成本。這類 Layer 2 協議透過將計算移出主鏈,僅將交易數據發佈至主網,實現 10-100 倍的效能提升。

樂觀式匯總真正的創新在於,其將交易以 calldata 或資料 blob 形式寫入以太坊,有效為用戶降低 Gas 成本,同時維持網路的安全保障。這種方式與 sidechain 或 plasma 這類其他擴容方案,有著明顯區別:後者通常需在安全性或資料可得性上有所取捨。

為何稱作「樂觀式」?其理念解讀

「樂觀」一詞體現了其根本運作理念:預設交易皆為有效。該 Layer 2 協議以預設相信所有交易都合規為出發點,直至有證據證明其欺詐為止。與零知識匯總相比,樂觀式匯總無需每一批交易都生成錯綜複雜的有效性證明,而是僅在發現可疑行為時才啟動挑戰程序。

這帶來一個挑戰期,通常為 1 至 2 週。在此期間,網路參與者可依據欺詐證明對有疑慮的交易發起質疑。若證明成立,系統自動懲罰相關排序者,並反轉不法交易,兼顧網路效能與安全完整性。

樂觀式匯總的關鍵組成

樂觀式匯總建立於雙層架構基礎上。底層由部署於以太坊上的智能合約作為系統樞紐,負責區塊儲存、狀態更新及用戶存提款等核心功能。這些合約連結主網與 Layer 2 環境。

離鏈虛擬機則獨立於以太坊虛擬機(EVM)運作,承擔原本會拖慢主網的繁雜計算與狀態儲存。此專用 VM 可支援 EVM 相容的智能合約,開發者僅需極小改動即可部署應用,大幅降低成本並提升效能。

Layer 2 協議如何運作?

進入樂觀式匯總生態

用戶之旅從存入 以太坊主網的智能合約開始。例如 Alice 想使用樂觀式匯總,她會先將 ETH 存入匯總合約。排序者會觀察到這筆存款,並在 Layer 2 網絡上為 Alice 充入等值餘額,使她可用極低手續費進行交易。

在匯總鏈上操作

進入匯總後,交易流程高度自動化。假設 Alice 想轉 5 ETH 給 Bob,她簽署後提交給排序者,排序者將多筆交易整合成一個區塊壓縮,再作為單筆交易發佈至以太坊,極大降低總 Gas 費。

狀態管理體系會透過 Merkle root 有效追蹤網絡狀態。當排序者提交 Alice 這批交易,必須包含:

  • 交易前的 Merkle root(網絡前狀態)
  • 交易後的 Merkle root(網絡後狀態)
  • 以 calldata 形式發佈於以太坊的完整交易數據

提款及安全性機制

提現流程體現樂觀式匯總的安全設計。假設 Ellie 要將資金提回主網,流程包含:

  • Ellie 發起提款請求,並據已公開的交易數據產生 Merkle 證明
  • 她提交該證明予匯總合約
  • 開始 1-2 週的強制等待期
  • 等待期間,若有驗證者發現不當,可用欺詐證明發起挑戰
  • 若無成功挑戰,Ellie 就可在主網拿回資金

為確保資料可得性,系統要求排序者必須將全部交易數據公開於以太坊。舉例來說,若排序者試圖操作 Ellie 的交易,任何人都能查閱已公開數據組成欺詐證明,從而合理挑戰違規行為。

主要應用樂觀式匯總的區塊鏈

Arbitrum: EVM 相容的高階擴容

Arbitrum 已成為頂尖的樂觀式匯總方案,以其專屬 Arbitrum VM 處理每日數千交易。高度 EVM 相容性讓開發者能輕鬆部署原有以太坊應用,尤其受 DeFi 協議青睞。

Optimism: 精簡高效

Optimism 以簡明高效的方式實現擴容,完整支援 EVM,且極大減少交易成本。與多個主流 DeFi 協議整合,證明樂觀式匯總在真實應用中的效益。

Metis Andromeda: 多元應用支持

Metis Andromeda 不僅滿足基礎交易擴容,更為 DAO 與 DeFi 應用提供專屬功能,架構支援複雜應用,同時保持低成本優勢。

Boba Network: 創新提現解決方案

Boba Network 針對樂觀式匯總常被批評的長時間提現問題,推出流動性提供者服務。用戶可付少量費用即時領回資金,體現創新可突破 Layer 2 傳統限制。

憑藉其精巧的擴容設計,樂觀式匯總正推動區塊鏈技術進步,有效解決網絡壅塞與高額交易成本等頑疾。隨著生態系持續成熟,這些 Layer 2 協議將在驅動去中心化應用與區塊鏈可擴展性方面佔據更關鍵的位置。

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