原文： 《Fractal Scaling》by polynya

編譯：若華，MarsBit

最近Vitalik有一篇關於第3層的詳細帖子。

那麼，我有什麼要補充的嗎？我一直認為我沒有，這就是為什麼我從來沒有寫過這個話題--自從我第一次與StarkWare的人討論這個話題以來，已經過去了10個月。但是今天，我想我也許可以從不同的角度來漫談這個問題。

首先要了解的是，“web2”可以在全球1億台服務器上運行。 “Web3”是一個相當愚蠢的模因，因為它顯然是“Web2”的一個小眾子集。但是，讓我們假設區塊鏈的東西可以創造它的小而可持續但有利可圖的市場，吸引那些嚴格要求分佈式信任模型和相對最小計算的場景（也就是說，沒有什麼比超級計算機用定制的硬件實時編碼數百萬個視頻）。假設我們只需要“web2”的0.1%的計算能力。這就是用10萬台服務器來建立一個小的目標市場。

現在，讓我們考慮一個高TPS單片鏈，像BNB鍊或Solana。雖然像比特幣這樣的安全和去中心化優先鏈看起來令人印象深刻，但它必須是一個中檔服務器，因為您必須讓成百上千個實體同步。今天，更高端服務器將是128核，而不是12核；使用1TB RAM，而不是128GB等。立即，一台普通的服務器能夠滿足需求，這似乎很荒謬。事實上，如果要成功，一個真正的連鎖遊戲想要成功，可能需要多台擁有10倍Solana計算能力的高端服務器。

下一步是rollups。雖然專用執行層的設計空間很大，並在不斷發展，但我討論的是具有1/N信任假設的rollups。由於1/N的假設(相對於51%的大M)，不再需要運行數千個節點。因此，在其他條件相同的情況下，rollups可以升級到更高性能的服務器。 ZK rollups有一個特別的優勢，因為許多節點可以簡單地驗證有效性證明——所以您只需要少量具有高性能服務器的完整節點。是的，您需要驗證者，但是這些證明只需要生成一次，並且隨著軟件和硬件的進步，證明時間不斷減少。

但是，在某個時候，rollups節點成為了一個瓶頸。目前，最大的瓶頸是狀態增長。讓我們假設狀態增長得到解決，接下來的事情變得有點模糊，帶寬/延遲或計算的一些組合，取決於場景。根據Dragonfly的基準，即使是像AMM swaps這樣的計算密集度很低的做市商模式的交易所，BNB 鏈的限制也達到195TPS，Solana的限制達到273TPS。如前面提到的，由於要同步的節點少得多，rollups可以進一步緩解帶寬瓶頸，但很快就會遇到計算瓶頸。 Solana的devnet證明了這一點，它的運行配置更類似於一個rollups，執行425TPS，而不是273TPS。

然後是並行化。像StarkNet和Fuel V2這樣的Rollups專注於並行執行；而像Optimism這樣的其他團隊的路線圖上也有這一點。理論上，你可以在多個核心上運行不同用戶的不同dapp，但實際上，這裡實現的收益預計相當有限。 MEV機器人將隨時訪問所有的狀態，而費用將根據鏈上的金融活動來確定。因此，在現實中，你會有一個核心的瓶頸。這是智能合約鏈的一個基本限制。這並不是說並行不會有幫助--它是會有幫助的。例如，StarkNet的樂觀並行方法，肯定是積極的--因為如果交易不能並行化，它就會回落到主核心。

認為64核CPU→64倍潛在吞吐量的想法是非常錯誤的。首先，如上所述，並行執行只在某些場景下有幫助。然而，但更大的問題是，64核CPU運行時的單線程性能明顯降低。例如，64核EPYC的核心時鐘為2.20 GHz，或3.35 GHz boost；而基於相同架構的16核Ryzen 9時鐘為3.4 GHz，提升至4.9 GHz。因此，64核CPU實際上在許多交易中會明顯慢一些。順便提一下，最新的第七代Ryzen 9在幾週後發布，將每個核心的速度提高到5.7 GHz，提高了15%--所以，隨著時間的推移，計算能力確實對每個人都有提高。但速度遠遠沒有許多人認為的那麼快--如今翻一番需要4-5年的時間。

因此，由於快速主核的重要性，你可以擴展到最大的是16核（順便說一下，這也是為什麼你的廉價Ryzen 5在遊戲中提供2倍FPS的64核EPYC的原因）。但是這些核心不太可能被利用，所以我們最多只能看到2-5倍的提升。對於任何計算密集型的東西，我們最多只考慮幾百個TPS，以實現最快的執行層。

一個誘人的解決方案是ASIC虛擬機--所以基本上你有一個巨大的單核，比普通CPU核快100倍。一位硬件工程師告訴我，把EVM變成閃電般快速的ASIC是微不足道的，但會花費數億美元。也許這對於像EVM這樣的金融活動來說是非常值得的？缺點是，我們需要先解決狀態管理和有效性證明的僵化規範（即zkEVM）--但也許是2030年代要考慮的問題。

回到現在——如果我們把並行的概念帶到下一個層次呢？與其試圖把所有內容都塞進一台服務器，為什麼不把內容擴展到多台服務器上呢？這就是我們得到第三層的地方。對於任何計算密集型的應用程序來說，特定應用的rollups都是非常必要的。這有以下幾個好處：

  • 針對一個零虛擬機開銷的應用程序進行了優化
  • 無MEV，或MEV有限，可通過簡單的解決方案來減輕有害的MEV
  • 專門收費市場也很有幫助。此外，你可以為最好的UX提供新穎的收費模式
  • 為特定目的選擇的微調硬件（而智能合約鏈總會有一些不適合你的應用程序的瓶頸）。
  • 交易質量三難問題的解決方案--你可以不付費或支付微不足道的費用，但仍然可以通過有針對性的DDoS緩解來規避垃圾郵件。這樣因為用戶總是可以退出到結算層（2或1），保留審查阻力。

那麼，為什麼不是特定應用的L1，比如Cosmos區、Avalanche子網或Polygon超級網？答案很簡單：社會經濟和安全方面的分裂。讓我們重新審視一下問題聲明：如果我們有10萬台服務器，並且每個服務器都有自己的驗證器集--這顯然是行不通的。如果你有重疊的驗證器，每個驗證器都需要運行多個超級計算機；或者，如果每個計算機都有自己的驗證器集，那安全性就很小了。目前，欺詐證明或有效性證明是唯一的方法。為什麼不是類似Polkadot或NEAR的分片？有嚴格的限制--例如，每個Polkadot分片只能做幾十個TPS，而且只能有100個。當然，他們完全可以轉向分形擴容的方法，我希望他們這樣做--Tezos正在引領alt-l1的衝鋒。

需要注意的是，欺詐的設計範圍和有效性證明的執行層的範圍非常廣——所以並不是所有內容都需要rollups。對於大多數解決由一個應用程序或公司運行的低價值交易或商業交易的用戶來說，validium是一個很好的解決方案。只有高價值的去中心化金融產品才需要完整的以太坊安全，才需要是一個rollups，真的。隨著adamantium和eigenDA這樣的少數人數據層想法的成熟，從長遠來看，它們幾乎可以像rollups一樣安全。

我將跳過關於它如何工作的部分，因為StarkWare的Gidi和Vitalik已經比我做得更好。但要點是：你可以在第2層有1000個第3層、第4層或其他，所有這些都可以用一個簡潔的遞歸有效性證明來解決；只有這個需要在第1層解決。因此，你可以做無數個TPS（如上所述，具有不同的屬性），由一個簡潔的有效性證明進行驗證。因此，整個“層”的術語是相當有局限性的，如果我們達到10萬個服務器的目標，就會有各種野生的結構。讓我們把它們看作是rollups、validiums、volition或其他，並討論每一種的安全屬性。

現在顯而易見：可組合性。有趣的是，有效性證明的執行層可以與它的結算層進行單向原子式的組合。要求是每個區塊都生成一個證明--我們顯然還沒有達到這個要求，但這是可能的--證明生成是可並行的。所以，你可以讓第3層與第2層進行原子式的合成。問題是，你需要等待下一個區塊的合成。對於許多應用程序來說，這根本不是問題，而且這些應用程序可以愉快地留在智能合約鏈上。如果第2層提供某種形式的預先確認，這也有可能得到解決，所以L3和L2之間的交易實際上是可以原子組合的。

當你可以讓多個序列器/節點組成一個統一的狀態時，聖杯就會進入戰場。我知道至少有StarkWare、Optimism和Polygon Zero的團隊正在研究相關的解決方案。雖然我對實現這一目標所需的技術工程一無所知，但它似乎確實是一件很有可能的事情。事實上，Geometry已經通過Slush在這方面取得了進展。

這就是真正的並行性的樣子。一旦解決了這個問題——您實際上可以進行大量的分形擴容，並對安全性和可組合性做出最小的妥協。讓我們回顧一下：你有1000個序列器組成一個統一的狀態，一個簡潔的有效性證明，這就是你需要驗證所有這1000個序列器的全部。因此，你繼承了以太坊的信任，你保留了完全的可組合性，有些繼承了完全的安全性，有些繼承了部分安全性，但在每種情況下，在可擴展性、安全性、可組合性和去中心化方面，都比運行1000個嚴重分散的單片L1有絕對巨大的淨收益。

我預計今年晚些時候，第一批特定應用的L3將通過L2 StarkNet上線。當然，我們將首先看到現有的L2s有所行動。但真正的潛力將隨著我們以前沒有見過的新的應用而釋放出來，這些應用只有在分形擴容的情況下才真正有可能實現。鏈上游戲或類似的項目，如Topology的Isaac或Briq，可能會成為第一批部署自己的L3的項目。

我們在這裡談論的分形擴容是非常豐富的，目前的累積費用是亞美分（事實上，Immutable X、Sorare等為0.00美元），但它們幾乎沒有被利用。這讓我回到了區塊鏈領域的真正瓶頸--新型應用。這已經不是雞和蛋的情況了--我們昨天和今天都有大量的空白區塊空間，但沒有需求。現在是時候專注於建立新穎的應用，獨特地利用區塊鏈的優勢，並構建一些真正的消費者和企業需求。我還沒有看到來自行業或投資者的足夠承諾--自2020年以來，應用層的創新幾乎不存在。不用說，沒有這些應用，任何類型的擴展--分形或其他--都是一種完全的浪費。