畅想以太坊 2030:L1与Rollup双轨并行的世界账本

以太坊始终致力于保持可信中立性,同时让更高层级的创新蓬勃发展。早期讨论勾勒出以Rollup为核心的路线图,即底层网络将逐步简化并固化,以便多数活动可迁移至L2。然而,近期发展表明,仅作为最小化的共识与数据可用性层是不够的:L1必须具备处理流量与活动的能力,因为这是L2最终依赖的根基。这意味着需要更快的区块生成速度、更低廉的数据成本、更强大的证明机制,以及更优的互操作性。

L1的活跃度提升将带动L2的活跃度增长,可谓水涨船高。

即将到来的Beam Chain共识机制重构,旨在实现更快的最终确认速度与更低的验证者门槛,在提升原始吞吐量的同时,进一步强化以太坊的中立性。与此同时,已有提案考虑将活动从日渐陈旧的以太坊虚拟机(EVM)迁移至RISC-V原生虚拟机,此举有望在保持与传统合约互操作性的前提下,大幅提升证明者的效率。

这些升级将重塑L2的格局。到2030年,我预计以太坊以通用Rollup为核心的路线图将在一个范围内向两个方向整合:

• 对齐型Rollup:优先实现与以太坊的深度整合,在最小化信任假设的前提下充分利用L1的流动性。这种关系具有互利性,对齐型Rollup可直接从L1获取可组合性与安全性。

• 性能型Rollup:优先追求吞吐量与实时用户体验,有时会通过替代数据可用性层或授权参与者实现,但仍以以太坊作为最终结算层以获取可信度。

在设计这些Rollup方案时,每个团队都需权衡以下三个方面:

• 流动性获取:如何在以太坊及可能的其他Rollup方案上获取并使用流动性?同步或原子级可组合性的重要性如何?

• 安全来源:从以太坊转移至Rollup的流动性应在多大程度上直接继承以太坊的安全性,还是依赖于Rollup提供商?

• 执行表现力:以太坊虚拟机兼容性的重要性如何?鉴于SVM等替代方案及流行的Rust智能合约的兴起,EVM兼容性在未来五年是否仍将重要?

Rollup谱系上的两极分化

Rollup项目逐渐向两个极端聚集。一端是高性能Rollup,它们能提供最大吞吐量和用户体验,但与以太坊L1的耦合度较低;另一端是以太坊对齐型Rollup,这类Rollup充分利用以太坊的安全性、数据与共识机制,优先保障去中心化、安全性和可信中立性,但受L1设计限制,会牺牲部分性能。而处于中间地带、试图平衡两者的Rollup可能难以竞争,最终会向两极之一靠拢,面临被淘汰的风险。

为何中间地带会消失?

网络效应会推动市场向更少、更大的枢纽聚集。在加密货币这类网络效应起主导作用的市场中,最终可能会形成少数赢家主导的格局。由于网络效应会围绕一条链的核心优势凝聚,生态系统往往会向少数"性能最大化"和"安全性最大化"的平台整合。一个在以太坊对齐性或性能上仅做到半吊子的Rollup,最终可能既得不到前者的安全性,也无法拥有后者的可用性。

随着Rollup技术走向成熟,经济活动会根据"所需安全性"与"获取安全性的成本"之间的权衡形成分层。那些无法承受结算或治理风险的场景,比如机构级DeFi、大型链上金库、高价值抵押品市场等,可能会集中在继承以太坊完整安全保障与中立性的链上。而另一端,那些面向大众的应用场景则会聚集在用户体验最佳且成本最低的链上,这类链可能需要定制化的吞吐量提升方案或中心化排序机制。因此,那些"速度尚可但非最快、安全性还行但非最优"的通用链,吸引力会逐渐下降。尤其是到2030年,若跨链互操作性能让资产在这两类场景间自由流动,这种中间地带的生存空间会更有限。

以太坊技术栈的演进

以太坊整个基础层都规划了重大升级,旨在提升L1的扩展性,并更好地适配以Rollup为核心的发展模式。其中关键改进将提升性能、降低复杂度,并推动以太坊在Rollup运行中发挥更直接的作用。

执行层

到2030年,以太坊当前的执行环境可能会被更现代、高效的虚拟机替代或增强。Vitalik已提议将以太坊虚拟机升级为基于RISC-V的架构。RISC-V是一种精简的模块化指令集,有望在交易执行和证明生成效率上实现重大突破。其32/64位指令可直接适配现代CPU,且在零知识证明中效率更高。为减少技术迭代的冲击并避免进度停滞,计划采用双虚拟机模式:保留EVM以确保向后兼容,同时引入新的RISC-V虚拟机处理新合约。此举旨在大幅简化并提速执行层,同时助力L1的扩展性与Rollup支持能力。

结算层

以太坊计划从零散的L2结算模式转向统一的、原生集成的结算框架,这将彻底改变Rollup的结算方式。到2030年,以太坊可能会集成一个原生功能(拟议的EXECUTE预编译功能),作为通用的L2执行验证器。EXECUTE允许以太坊验证者直接重新执行Rollup的状态转换并验证其正确性,本质上是在协议层"固化"了验证任意Rollup区块的能力。

这一升级将催生"原生Rollup",本质上是可编程的执行分片。与普通L2、标准Rollup或基于L1的Rollup不同,原生Rollup的区块由以太坊自身的执行引擎验证。

EXECUTE省去了为EVM模拟和维护所需的复杂定制基础设施,大幅简化了等效EVM Rollup的开发,最终实现几乎无需定制代码的完全无需信任的L2。结合下一代实时证明器,可在L1上实现实时结算:Rollup交易一旦被纳入L1即达成最终性,无需等待欺诈证明窗口期或多时段的证明计算。通过将结算层打造为全球共享的基础设施,以太坊增强了可信中立性和可组合性。所有原生Rollups将使用相同的L1结算函数,实现标准化证明及Rollup间的便捷交互。

共识层

以太坊的信标链共识层正被重构为Beam Chain,旨在通过先进加密技术升级共识机制,提升扩展性与去中心化程度。在六大研究方向的升级中,与本文相关的核心特性包括:

• 更短时隙,更快最终性:Beam Chain的核心目标之一是提升最终性速度。将当前约15分钟的最终性缩短至3时隙最终性(3SF,4秒时隙,约12秒),最终实现单时隙最终性(SSF,约4秒)。3SF+4秒时隙意味着交易上链后10秒内即可完成最终确认,大幅改善基于L1的Rollup和原生Rollup的用户体验。

• 通过SNARK化降低共识开销:Beam计划将状态转换函数"SNARK化",使每个L1区块都附带简洁的zk SNARK证明。这是实现同步、可编程执行分片的前提。验证者无需处理每笔交易即可验证区块并聚合BLS签名,大幅降低共识的计算成本。

• 降低质押门槛以增强去中心化:Beam计划将验证者的最低质押额从32 ETH降至1 ETH。结合证明者-提议者分离和SNARK化,可实现分布式反合谋区块构建,不再偏袒规模化质押池,转而支持更多使用树莓派等设备的独立质押者。这将增强去中心化与可信中立性,直接利好对齐型Rollups。

这一切都指向以太坊基础层的未来:它将具备更强的可扩展性与去中心化程度。尤其是基于L1的Rollup将从这些共识升级中获益最大,因为L1将更适配其交易排序需求。通过在L1上对交易进行排序,来自基于L1的Rollup的最大可提取价值将自然流向以太坊区块提议者,且这些价值可被销毁,从而将更多价值积累重新集中到ETH身上,而非流向中心化排序器。

数据可用性层

数据可用性吞吐量是Rollup扩展的关键,尤其对未来需支持10万+TPS的性能型Rollups而言。以太坊的Proto-danksharding已将每区块目标和最大blob数量分别提升至6和9,使blob数据容量达到8.15 GB/天,但仍显不足。到2030年,以太坊可能实现完全danksharding,目标每区块64个blob,即约8 MB/4秒时隙。

尽管这是10倍的提升,但仍无法满足MegaETH等性能型Rollup对～20 MB/s的需求。不过以太坊的路线图还包含更多升级:通过PeerDAS等方案实现数据可用性采样,节点无需下载完整数据即可验证可用性,结合数据分片使每区块blob目标提升至48+。在理想的Danksharding和DAS支持下,以太坊可实现12秒时隙16 MB数据处理能力,对应约7,400简单交易/秒,经压缩后可达58,000 TPS,结合Plasma或Validium则更高。尽管链下扩展存在安全与扩展性的权衡,但到2030年,以太坊有望在协议层提供多元化DA选项:为侧重安全的Rollups提供完全链上数据保障,为侧重规模的Rollups提供外部DA接入灵活性。

综上所述,以太坊的数据可用性升级正使其越来越适配Rollup。但需要注意的是,以太坊当前的吞吐量仍远不足以支撑支付、社交、游戏等高频场景。即便简单的ERC-20转账仅需约200字节的blob数据,粗略计算也需要约20MB/s的原始DA带宽;而更复杂的交易会产生更大的状态差异,所需带宽将增至约60MB/s!仅靠完整的Danksharding技术难以达到这一带宽要求,因此吞吐量的提升需依靠数据压缩与链下扩展的巧妙结合。

在此期间,性能型Rollup需依赖Eigen DA等替代DA方案。这类方案目前已能提供约15MB/s的吞吐量,且计划提升至1GB/s;而Hyve等新兴方案更承诺实现1GB/s的模块化DA,并支持亚秒级可用性。正是这类DA方案,能让Web3应用具备媲美Web2的速度与用户体验。

以太坊世界账本的愿景

到2030年,凭借核心协议升级与以Rollup为核心的技术演进,以太坊将更胜任世界账本的角色。正如前文所述,全技术栈的升级将支撑两类Rollup模式:一类倾向"深度以太坊化",以安全性与可信中立性为