WEEX 唯客博客， 原標題：《Taiko – The True Ethereum L2》 作者：FourPillar 編譯：深潮TechFlow 以太坊在 2015 年問世，旨在通過智能合約和去中心化應用 (dapps) 充分發揮區塊鏈技術的潛力。然而，隨著以太坊網路用戶數量和交易量的迅猛增長，它遇到了嚴重的可擴展性問題。 起初，以太坊上的交易數量相對較少，因此區塊鏈的處理能力並不成問題。用戶可以快速並且低成本地處理交易，網路運行穩定。然而，隨著以太坊的受歡迎程度迅速提高，各種 dapps，如 DeFi、遊戲和 NFT 市場紛紛湧現，交易數量激增。結果，包含交易到區塊中的時間增加，交易費用顯著上升。這對進行小額交易或需要快速交易處理的用戶來說負擔尤為沉重。 為了解決可擴展性問題，以太坊基金會和社區研究了多種解決方案。其中，分片是一個突出的方案。分片是一種可擴展性技術，將區塊鏈網路劃分為多個更小的「分片」，大幅提高了交易吞吐量。就像多台計算機可以同時處理任務一樣，分片使得以太坊網路能夠快速高效地處理更多交易。以太坊計劃引入這一技術，以極大地增強網路的處理能力。 儘管這一技術備受期待，但由於對中心化的擔憂以及帶來開發延誤的技術挑戰，以太坊從直接實施分片轉向了 Layer 2 方法。 隨著以太坊全面採用 L2 解決方案，多個以太坊 L2 項目紛紛湧現。本文將介紹的 Taiko 是其中的一個，它的發展方向獨特，與許多其他以太坊 L2 有所不同。因為 Taiko 旨在全面解決現有以太坊 L2 所面臨的問題，所以在深入探討 Taiko 之前，我們先來探討一下以太坊 L2 的發展歷程及其所遇到的問題。 1.以太坊 L2 區塊鏈的鼎盛時期 1.1 以太坊 L2 區塊鏈的興起：不同的方法和理念 以太坊 Layer 2 是指那些旨在提高交易處理速度和降低費用，同時保持以太坊主網（Layer 1）安全性的區塊鏈基礎設施。其中最知名的 L2 類型有 Plasma、Optimistic Rollup 和 zk Rollup。 以太坊 L2 項目開始根據各自的方法、理念和信念開發自己的以太坊 L2 區塊鏈，一同追求解決以太坊可擴展性問題的共同目標。因此，用戶享受到了更低的費用和更快的交易速度。然而，這究竟是方向的問題還是速度的問題？在以太坊 L2 區塊鏈迅速增加的過程中，以太坊及其可擴展性問題開始退居次要地位。 從根本上說，以太坊 L2 的創建是為了解決以太坊的可擴展性問題，但其中許多項目開始更多地關注推廣自己的主網，而忽視了解決核心問題。許多以太坊 L2 選擇故意減少與以太坊連接的運行方式，僅通過橋接提供最低限度的價值關聯，甚至在某些情況下完全不支持。這導致了實際上與以太坊無關的獨立區塊鏈的出現。 例如，Blast 於 2024 年 2 月 29 日上線其主網，最初強調其作為以太坊 L2 的定位和理念。然而，某個時候，它開始自稱為「全棧鏈」，逐漸與以太坊保持距離。Blast 在 X（前身為 Twitter）上的官方賬號從 @Blast_L2 改為 @blast，這並非偶然。 來源：Jim X 這表明，儘管許多以太坊 L2 宣稱重視與以太坊的連接並致力於擴展其可擴展性，但似乎沒有真正的以太坊 L2 能夠履行與以太坊合作的承諾。那麼究竟問題出在哪裡？ 1.1.1 與以太坊的連通性下降 許多 L2 解決方案愈加重視其獨特的特性和功能，導致與以太坊的連通性逐漸減弱。這種建立獨立生態系統的意圖源於對自主性的追求。然而，這種獨立性可能會阻礙與以太坊主網的互操作性，使得 L2 和以太坊之間難以實現無縫交互。結果是，原本為解決以太坊可擴展性問題而生的 L2 區塊鏈，最終卻削弱了網路的整體完整性。這背離了以太坊可擴展性解決方案的初衷，並可能在整個以太坊生態系統中引發混亂。 1.1.2 為了效率而集中化 一些 L2 項目在追求效率的過程中採用了集中化手段。雖然這種方法可能在短期內提高性能並降低費用，但它們削弱了區塊鏈技術的去中心化這一基本原則。這可能會在長期內損害技術的信任和安全性。此外，集中化結構會形成單點故障，增加安全漏洞，從而對用戶和開發者帶來重大風險。 1.1.3 忽視開發者的需求 隨著 L2 項目構建其生態系統，它們往往給開發者帶來困擾和負擔。由於每個 L2 項目採用不同的技術方法，開發者被迫學習和適應多個平台，這為開發新 dApps 或將現有 dApps 移植到 L2 區塊鏈上設置了很高的門檻。此外，由於 L2 區塊鏈之間缺乏標準化協議，開發者面臨著修改代碼以適應不同基礎設施的挑戰。這種情況不僅降低了開發者的效率，還阻礙了以太坊生態系統內的創新和增長。 L2 項目可能會辯解稱，他們別無選擇，只能做出這些決定以擴展其生態系統並獲取資金。然而，這種趨勢最終削弱了以太坊主網的安全性，對整個以太坊生態系統產生了負面影響。 1.2 回歸本質 來源：Vitalik Buterin warpcast 2024 年 7 月，以太坊創始人 Vitalik Buterin 發表了一篇文章，批評當前區塊鏈行業在基礎設施上的過度投入。Vitalik 指出，這種過度投入源於投資者間接地將資金投向技術方面，而非直接投資於代幣，以安慰他們的道德良心。他的觀察似乎與 L2 項目的無序湧現相契合。由於大量資金流入基礎設施，出現了一些僅專註於利潤而非以太坊可擴展性敘述的項目，使得以太坊及其可擴展性問題逐漸淡出 L2 敘述。 當然，對 L2 生態系統的投資本身並非壞事。資本對於項目的運行至關重要。然而，這種資本不應成為最優先考慮的事項。最重要的是關注 L2 解決方案試圖解決的問題以及它打算如何實現這些目標。 L2 項目必須記住其解決以太坊可擴展性問題的原始目標。保持與以太坊的互操作性，堅持去中心化的原則，並提供一個開發者可以輕鬆參與的環境是非常重要的。如果 L2 解決方案未能實現這種平衡，不僅以太坊生態系統的發展會受到威脅，區塊鏈技術的長期信任和安全性也將受到威脅。當 L2 項目回歸其核心原則，通過與以太坊的緊密合作來解決以太坊的可擴展性問題時，區塊鏈技術的真正進步將會實現。 2. Taiko：真正的以太坊 L2 那麼，成為一個真正解決以太坊可擴展性問題的以太坊 L2 需要哪些因素呢？這裡有三個關鍵點：1）它是否與以太坊充分整合？2）它是否完全去中心化？3）它是否充分考慮在以太坊環境中開發者的需求？讓我們根據這些因素來考察 Taiko 為成為真正的以太坊 L2 所做的努力。 2.1 以太坊等效的 L2 解決以太坊可擴展性問題的方案必須自然地與以太坊緊密整合。在這裡，整合不僅指系統層面的整合，還包括價值上的整合，甚至是理念上的整合。當然，「整合」並不意味著在許多方面完全相同或重複。然而，這是成為真正的以太坊 L2 所需的一個重要特質，因為許多區塊鏈在作為以太坊 L2 運行時並未遵循這些基本原則。 2.1.1 Type-1 EVM 區塊鏈 2022 年 8 月 4 日，Vitalik Buterin 發布了 The different types of ZK-EVMs，對 zkEVMs 進行了分析和分類。根據他的分析，zkEVMs 被分為 Type 1、2、2.5、3 和 4，數字越高意味著與以太坊的互操作性和兼容性越低，但在生成證明和整體性能上效率更高。換句話說，數字越高的 zkEVM 類型涉及的更改包括修改 EVM 核心或引入額外模塊以優化性能。 雖然 Vitalik 在文章中指出，沒有一種 zkEVM 類型在技術上具有明顯優勢，並且可能共存，但他在文章結尾總結道： 「就個人而言，我希望隨著時間的推移，通過 ZK-EVMs 的改進和以太坊本身的改進，使其更適合 ZK-SNARK，一切都能成為 Type 1。」—— Vitalik Buterin (以太坊創始人) 最終，在互操作性與性能的抉擇中，Vitalik 選擇了以太坊可擴展性的互操作性。 雖然這篇文章寫於 2022 年，但在如今大量以太坊 L2 區塊鏈湧現的背景下，仍值得我們反思。要真正作為以太坊 L2 區塊鏈運作，最終目標應是實現 Type-1 zkEVM。 雖然 Vitalik 的文章僅對 zkEVMs 進行了分類，但從更廣闊的視角來看，L2 本身的結構也可以根據其是否與以太坊完全整合來延伸到 EVM 或 L2 的類型。從這個角度來看，Taiko 旨在通過使用一個與以太坊等效的 Type-1 EVM 來實現以太坊的可擴展性。 因為 Taiko 旨在成為與以太坊等效的 L2 區塊鏈，它不可避免地在性能上相對低於其他類型的以太坊 L2 區塊鏈，例如類型 2 或類型 3。然而，考慮到前面提到的其他 L2 區塊鏈並未完全致力於以太坊的可擴展性，這種權衡是合理的。值得注意的是，這並不成大問題，因為 Taiko 團隊已經意識到這一點，並明確將通過內部協議設計來改善性能不足作為目標。 2.1.2 Based Rollup 來源：MEV for 「Based Rollup」 Taiko 不僅完全整合了以太坊的系統基礎設施，還努力在安全性方面與以太坊保持契合。Taiko 採用了一種稱為 Based Rollup 的概念，該模式無需中心化排序器運行。相反，以太坊的驗證者也充當 Taiko 的排序器，負責對交易和區塊進行排序。由於這些特性，以太坊生態系統的碎片化有可能重新整合為一個整體。 基於 Based Rollup 的特性，以太坊的區塊提議者成為 Taiko 的排序器。這個角色附帶特定職責，包括作為 Taiko 的 MEV（最大可提取價值）受益者來維持他們的利潤，並保持作為排序器的活躍性。這種額外的激勵機制促使他們更加謹慎地進行操作。 2.2 通往完全去中心化的道路 從系統的角度來看，去中心化是一個複雜且不便的概念。坦率地說，如果一切都由一個單一中心處理和管理，效率會更高且維護更簡單。因此，許多以太坊 L2 選擇了中心化的排序器模型。然而，這種方法存在缺陷，例如，惡意排序器可能會審查交易，或導致單點故障加劇。在這種情況下，誰會相信這個系統呢？區塊鏈行業的誕生正是因為沒有人可以被完全信任。為了消除這些潛在風險，實現完全去中心化是至關重要的。 來源：Based Contestable Rollup (BCR): A configurable, multi-proof rollup design 為了實現完全去中心化，需要哪些條件？Taiko 針對這個問題進行了思考，並推出了 Based Contestable Rollup (BCR)。避免中心化的關鍵在於確保多方參與，防止合謀，並鼓勵競爭。Taiko 採用的 BCR 是一種具有競爭機制的 rollups 協議，這種機制在 rollups 證明和排序中發揮作用，涵蓋了所有必要的要素。 「34,469 行代碼在很長時間內都難以做到無錯誤。」 —— Vitalik Buterin Taiko 選擇 BCR 結構的原因是為了實現完全去中心化。Vitalik Buterin 指出，zk-SNARKs 目前還不是一種完全可靠的技術。尤其是，最新的 zk-SNARK 系統顯著複雜化，這大大增加了出現錯誤的可能性。由於這項技術尚未成熟，預計會變得更加複雜，從而更容易出現技術錯誤。當有這樣的漏洞時，中心化的 rollups 可以防止問題嚴重惡化，因為有一個實體負責並能夠解決任何技術錯誤或特定風險。然而，Taiko 追求的是完全去中心化的環境，這使得明確解決這些問題變得困難。因此，Taiko 避免依賴盲目信任 zk-SNARKs 的結構。換句話說，通過 BCR 結構，Taiko 為應對 rollups 證明錯誤的可能性做好了準備，並建立了一個可以對錯誤 rollups 證明進行挑戰的系統。 為了理解 Taiko 的 BCR 是如何運作的，一個簡單的例子可能比複雜的解釋更為有效。 Alice 提出一個新區塊。 Bob 提交了一個狀態變化的證明，從 H1 → H2。H1 是父哈希，H2 是新區塊哈希。Bob 質押了 10,000 TAIKO 作為保證金。他的證明進入了冷靜期。 Bob 提出的狀態信息以及附加的證明被公開披露。 Cindy 認為 Bob 的狀態變化應該是 H1 → H3，而不是 H1 → H2。Cindy 在冷靜期內質押了她的 10,000 TAIKO 作為競爭性保證金，並對 Bob 的證明提出挑戰。 Bob 和 Cindy 之間的爭議狀態變化在冷靜期內等待一個更高級別的證明。這個更高級別的證明允許 Bob 和所有其他證明者有機會對其進行挑戰。 場景 1 – 如果 Bob 的方案是正確的： David 驗證了 Bob 的 H1 → H2 方案，證明 Bob 是正確的。David 因完成更高級別的驗證而獲得 2,500 TAIKO 作為獎勵，並成為 H1 → H2 的驗證者，質押 20,000 TAIKO 作為押金。 Cindy 因為提出錯誤的修改方案而失去了她的全部押金。 Bob 收回他原來的 10,000 TAIKO 押金，並因提出正確的方案而額外獲得 2,500 TAIKO 作為獎勵。 David 的新方案和驗證的冷靜期開始。 場景 2 – 如果 Bob 的方案不正確且 David 提出了新方案： David 提供了一個從 H1 → H4 的三步轉換證明，證明 Bob 的轉換是錯誤的。David 因此獲得 2,500 TAIKO 作為獎勵，並質押 20,000 TAIKO 作為押金，為他的修改狀態信息和證明提供資本支持。 Cindy 收回她原來的 10,000 TAIKO 押金，並因成功挑戰 Bob 的錯誤狀態變化信息而額外獲得 2,500 TAIKO 作為獎勵。 Bob 因提議錯誤的狀態變化信息和證明而被沒收了全部押金。 David 的新方案和驗證的冷靜期開始。 這種結構通過使用競爭性押金激勵 rollup 驗證者在挑戰時保持責任心，並防止不必要的攻擊。值得注意的是，隨著驗證輪次的增加，競爭所需的押金顯著增加，從而防止不必要的競爭輪次。 此外，Taiko 在 BCR 中採用了多種證明系統。這個系統允許根據不同階段使用不同的 rollup 驗證系統（如 SGX，ZK，SGX+ZK 等），以確保系統的靈活性和更穩定的運行。儘管有這些優點，這種設計也存在一個缺點：當競爭頻率較低時，驗證者的活躍度不足。驗證者機制需要通過大量競爭來獲得利潤，因此在競爭不足的環境中，他們可能選擇不參與。為了應對這一問題，Taiko 實施了對不同 rollup 驗證系統的動態調整，從而解決這一挑戰。 在服務的初期階段，可能會出現競爭頻率較低的情況。為了解決這一情況，一組稱為 Guardian Provers 的驗證者將利用多重簽名方案，作為安全保障，直到系統成熟。隨著系統的逐步成熟，他們的角色將逐漸減弱，最終消失，以實現完全去中心化。 2.3 為 EVM 構建者而打造 以太坊 L2 所具備的各種特性和更去中心化的 L2 都是吸引人且必要的。然而，我們常常忽略一個關鍵疑問：以太坊 L2 為何存在？它們究竟是為誰而設計的？答案很簡單：它們是為那些希望使用這些以太坊 L2 的生態系統參與者而存在的。其中，吸引大量用戶並推動整個 L2 生態發展的開發者尤為重要。然而，在這個以太坊 L2 區塊鏈的黃金時代，湧現出了大量具有各自規則的基礎設施。這種情況就像在不同法律法規的國家運營同一服務，需要花費大量不必要的時間和金錢來應對差異。 為了幫助開發者有效地集中資源於服務開發，我們需要標準化規則並縮小基礎設施之間的差距。為此，引入那些經過歷史驗證或已被許多開發者廣泛使用的基礎設施至關重要。沒錯，我們需要引入在以太坊環境中使用的基礎設施。這將使開發者能夠利用他們在以太坊上積累的方法論和專業知識，從而輕鬆融入以太坊 L2 區塊鏈。 「Taiko 只有在幫助他人改變世界時，才能在這個世界上有所作為。」—— Taiko Labs 在這方面，Taiko 展現了對開發者的真正承諾。正如 Taiko 的博客文章所述，Taiko 將通過讓生態系統參與者，尤其是開發者，自由工作而受益。為兌現這一承諾，Taiko 繼續將所有開發實現開源，並採用了一種稱為 Based Booster Rollup (BBR) 的框架，以幫助 EVM 開發者更快、更輕鬆地過渡。 BBR 是從開發者角度擴展 Based Rollup 優勢的一種延伸，探討了如何將 Based Rollup 的優勢應用於區塊鏈核心基礎設施的應用層。通過 Taiko 的 BBR，開發者只需在 L1 以太坊上部署一次他們的 dApp，即可實現所有 L2 上的自動 dApp 部署，無需額外的工作或資源投入。 3.Taiko 的願望：以太坊集成基礎設施和社區 我們已經探討了 Taiko 所追求的方向。儘管有三個強大的理念作為基礎，單靠理念並不能使行業發生重大變化。這些理念必須在計劃的時間表內實施，使他人能夠從中受益，形成良性循環，並成為行業的顛覆者。那麼，讓我們從過去、現在和未來的角度來看看 Taiko 打算如何成為行業顛覆者的過程。 3.1 以太坊集成基礎設施 其中一個關鍵支柱是基礎設施。作為成為真正以太坊 L2 的基石，Taiko 正在利用多種技術優勢來構建這一基礎設施。讓我們來看看 Taiko 的基礎設施歷史是如何發展的。 3.1.1 到目前為止——從 Taiko 測試網到主網 Taiko 並沒有試圖同時完成所有目標。為了實現推出主網這一重大目標，它進行了多達七個 alpha 測試網，逐步為實現 Taiko 的願景做好準備。讓我們首先來看看這七個階段的 alpha 測試網的內容。 Alpha 測試網-1 (Snæfellsjökull) 所有開發者都可以部署智能合約，用戶能夠像在以太坊上一樣使用所有以太坊和 Solidity 工具。這使得每個人都可以進行交易測試。這個版本允許任何感興趣的人運行一個 L2 節點，並開放區塊提議者的參與。為此，Taiko 計劃運行一些節點並提出區塊，邀請所有人加入。測試網包括一個用於在測試網和以太坊之間轉移資產的跨鏈橋，以及一個用於檢查交易歷史的區塊瀏覽器。 Alpha 測試網-2 (Askja) 這是第一個成功驗證網路可以通過對所有人開放的證明機制運行的測試網。它為這一版本的完全去中心化建立了基礎。此外，區塊鏈網路的監控和警報功能得以實現，開發者可以直接將他們的去中心化應用程序 (dApp) 部署到此測試網上，而無需修改在以太坊上使用的代碼。 Alpha 測試網-3 (Grímsvötn) 此版本建立並實施了基於新的費用和獎勵模型的代幣經濟模型。它還包括測試證明機制中必要的證明冷卻機制，以及 Taiko L3 的起始層的初步測試。 Alpha 測試網-4 (Eldfell L3) 在這個版本中，首次部署了 L3 的初始層，並引入了 rollup-on-rollup 的概念。由於 Taiko L2 與以太坊全面集成，Taiko 實際上將 L2 視為 L1，並嘗試擴展到 L3。此外，還引入了一種新的基於質押的驗證機制，以防止驗證者的中心化，並確保他們獲得合理的獎勵。 Alpha 測試網-5 (Jólnir) 此版本引入…
