W Labs瓜田实验室《链游经济模型大揭秘》
约15000字，阅读需要20分钟。原创：Kluxury和瓜田 from WGG（一）前言：我们为什么要写这样的理论文章？链游，顾名思义就是在区块链上运行的游戏。作为玩家或投资者来说，我们不需要过多了解游戏背后运行机制和技术问题，玩的开心赚的多就行了。但从2021年下半年开始的链游土狗跑路风波，让很多Gamefi玩家蒙受了不少损失。 链游作为一个新兴的行业，如何去判断行业中的一个项目值不值得投入，投入多少，生命周期有多长，真的值得我们好好研究。而一款链游项目的经济模型，就是项目里最难的课题，也是项目皇冠上最耀眼的明珠。 瓜田公会的内容组有着这样一群任性而奇怪的小伙伴，可以每天连线一两小时，讨论着各个游戏经济模型而不知疲倦。我们乐于分享，也善于总结，在接下来的几周内，我们会逐渐把讨论的观点汇聚成跳动的文字，希望更多的Gamefi玩家看到，减少损失的同时也能挑选到最适合自己玩的链游。好的，我们这就开始了！先划重点：链游经济模型是指游戏内部所有与经济现象有关的变量之间的依存关系的理论结构。好复杂，好拗口，是不是？好吧，别弃坑，这可能是这篇系列长文唯一一句貌似高深的话。我们接下里都会用大白...
W Labs瓜田实验室《Gamefi链游经济模型的未来之路》
本文约20000字，阅读需要25分钟。原创：W Labs 瓜田(一)一个野生链游研究者的观点今天终于有冲动开始写这个新系列的文章了，W Labs的小伙伴们善意的劝告过：瓜哥啊，这种展望行业未来的理论分析文章，游戏玩家会去认真看的很少啊，目前大家最喜欢看到的就是哪个链游好，赚钱猛，什么时间冲，怎么冲，再不济把写这类文章的时间去多弄几个热门链游项目的“一页知白”，受众玩家总比这个多。 建议有道理，不过，瓜田作为一个任性的野生链游行业研究者，一直有点自不量力想写这个课题的。而且瓜田最近的实际情况是，除了给几个游戏做内测，已经一个多月没有玩链游了，因为是熊市，链游没有了赚（Earn）的利益驱使，完全没有了玩目前任何一款链游的冲动，不好玩，真的不好玩，宁愿回到WEB2.0去继续玩三国志战略版和吃鸡。 所以开篇就先点明下自己的观点：目前绝大部分链游的经济模型的发展方向不对，或者说模型可能还处在婴儿期，导致的结果就是最终都会死亡螺旋。 但是瓜田也不能老做键盘侠啊，喷这个不好那个不行，对不对？自己对链游行业的未来前景是非常看好的，将来一定会出现更好的经济模型去支撑链游继续进化。在上个系列长文《链...
W Labs瓜田实验室AI in Crypto第二篇：从概念到应用 回顾5波AI赛道炒作热潮
引言我们发现每次在潜心对行业开始做研究的时候，加密市场总是有一波大行情，BTC 又突破了 10 万 U，ETH 竟然还站上了 2500U，呵呵，难道是所谓的天道酬勤？开玩笑了，其实还是因为美国和英国达成了贸易协议，然后美中两方初步谈的还不错（川普推特先吹出来后，两国再确认了）。还是说明了整个加密行业依然属于风险偏高的金融投机市场，跟着经济大环境走，还没有形成类似黄金和石油一样的独立市场，这也就跟坚定了我们在加密领域寻找能长期发展的突破点，而 AI + WEB3 就是目前我们最看重的赛道了。 本篇我们接着上一篇的思路，回顾下这几年 WEB3 的 AI 发展的五波浪潮，这里先用一个表格总结下，当然我们会把重点放在目前的第五波浪潮上：Web3 AI 项目的五波浪潮回顾 自区块链与 AI 交汇以来，加密领域经历了五波主要的 AI 概念热潮。每一波热潮都有代表性的项目或事件引领，表现出从纯粹概念炒作到逐步技术探索的演变。 01****第一波（早期探索期）——Fetch.AI 等 AI 概念币初兴：旧瓶装新酒 早在 2018-2019 年，便有项目尝试结合区块链和 AI 概念，但影响非常有限...
W Labs是一家专注于链游垂直赛道的机构 ，以原创内容输出为核心，同时提供链游项目的研究分析、模型建立、运营咨询等服务。 https://twitter.com/GuaTianGuaTian http://www.wlabsdao.com/
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本文约20000字，阅读需要25分钟。原创：W Labs 瓜田(一)一个野生链游研究者的观点今天终于有冲动开始写这个新系列的文章了，W Labs的小伙伴们善意的劝告过：瓜哥啊，这种展望行业未来的理论分析文章，游戏玩家会去认真看的很少啊，目前大家最喜欢看到的就是哪个链游好，赚钱猛，什么时间冲，怎么冲，再不济把写这类文章的时间去多弄几个热门链游项目的“一页知白”，受众玩家总比这个多。 建议有道理，不过，瓜田作为一个任性的野生链游行业研究者，一直有点自不量力想写这个课题的。而且瓜田最近的实际情况是，除了给几个游戏做内测，已经一个多月没有玩链游了，因为是熊市，链游没有了赚（Earn）的利益驱使，完全没有了玩目前任何一款链游的冲动，不好玩，真的不好玩，宁愿回到WEB2.0去继续玩三国志战略版和吃鸡。 所以开篇就先点明下自己的观点：目前绝大部分链游的经济模型的发展方向不对，或者说模型可能还处在婴儿期，导致的结果就是最终都会死亡螺旋。 但是瓜田也不能老做键盘侠啊，喷这个不好那个不行，对不对？自己对链游行业的未来前景是非常看好的，将来一定会出现更好的经济模型去支撑链游继续进化。在上个系列长文《链...
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引言我们发现每次在潜心对行业开始做研究的时候，加密市场总是有一波大行情，BTC 又突破了 10 万 U，ETH 竟然还站上了 2500U，呵呵，难道是所谓的天道酬勤？开玩笑了，其实还是因为美国和英国达成了贸易协议，然后美中两方初步谈的还不错（川普推特先吹出来后，两国再确认了）。还是说明了整个加密行业依然属于风险偏高的金融投机市场，跟着经济大环境走，还没有形成类似黄金和石油一样的独立市场，这也就跟坚定了我们在加密领域寻找能长期发展的突破点，而 AI + WEB3 就是目前我们最看重的赛道了。 本篇我们接着上一篇的思路，回顾下这几年 WEB3 的 AI 发展的五波浪潮，这里先用一个表格总结下，当然我们会把重点放在目前的第五波浪潮上：Web3 AI 项目的五波浪潮回顾 自区块链与 AI 交汇以来，加密领域经历了五波主要的 AI 概念热潮。每一波热潮都有代表性的项目或事件引领，表现出从纯粹概念炒作到逐步技术探索的演变。 01****第一波（早期探索期）——Fetch.AI 等 AI 概念币初兴：旧瓶装新酒 早在 2018-2019 年，便有项目尝试结合区块链和 AI 概念，但影响非常有限...
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瓜田公链研究小组
引言
最近瓜田经常会接到项目方的咨询要求，询问到底应该部署哪一个公链，各个公链的性能差异，生态布局和平台流量分别是怎么样的，对于项目的长短期影响又如何。刚好今年又经历了几个爆款公链项目的发币，包括 Arbitrium，Sui 和一直要发未发的 zkSync 等，大家对于公链的基础知识普及与分析都比较渴求。于是我们专门组建了公链研究小组，准备对现在市场上十分活跃且关注度较高的公链做一个整体梳理。我们会以 GameFi 项目方和用户的角度，对这些公链对于 GameFi 项目的性能水平、友好度和支持力度做全面的分析。
初步计划撰写 4 篇研究长文，主要内容分布如下：
01
从以太坊的发展历史，链游生态，以及存在的问题，并进一步延伸到以太坊 2.0 升级路线图；
02
从 Optimistic Rollup 赛道切入，剖析 OP 系列的基本技术路线，以及几个代表项目（Arbitrium、Optimism、opBNB等）在技术、市场以及对于链游的支持力度方面的差异；
03
着重分析 zk Rollup 赛道的技术，以及代表项目 zkSync、StarkNet、Polygon zkEVM、Linea、Scroll 等相关信息；
04
分析其他 Layer1 热门公链，例如Solana、Aptos、Sui、Near、Avalanche等技术特点、链游生态和技术支持。
相信通过以上系统性的分析，不管是项目方还是用户，都会对现今市场上的主流公链有一个更全面和深入的认知，也可以更好的对基于不同公链的项目部署、投资等相关决定，提供更坚实的理论基础。
开篇
在数字时代的浪潮中，以太坊（Ethereum）作为一颗璀璨的明星闪耀于区块链世界之巅。自其诞生以来，以太坊一直是区块链和智能合约技术的前沿推动者，不断创造着新的历史篇章。以太坊作为区块链游戏的开创者，一直引领着GameFi赛道的发展。瓜田将带领您穿越以太坊的发展与升级路线，探索这个生态系统如何从一个初创项目演变成了全球最重要的公链生态。
一、以太坊的起源和发展历史
以太坊从它第一天诞生起，就是一部充满激动人心的故事，充斥着挑战、创新和奋斗。
2013 年末，以太坊 Vitalik Buterin 发布了以太坊白皮书，在继承了部分比特币的设计理念的同时，也拉开了区块链发展的新篇章。随后在 2014 年，以太坊启动 ICO，在 42 天的时间内筹集了价值约 1800万 美元的比特币，震惊整个区块链圈。
2015 年 7 月 30 日，以太坊成功发布了第一个版本 Frontier（前沿），并在年底提出了一个影响行业极其深远的标准 - ERC20 。
然而不久之后的 2016 年，却成为以太坊最动荡的一年。2016 年 3 月，以太坊推出了 Homestead 升级，这是一次重大的网络升级。该升级旨在提高以太坊的稳定性和安全性，标志着以太坊进入更加成熟的阶段。Homestead 升级改进了以太坊的虚拟机、智能合约开发工具和网络协议，吸引了更多的开发者和企业参与。然而好景不长，在 2016 年 5 月至 6 月期间，以太坊社区经历了一次重大危机，称为 The DAO 事件。The DAO 是一个去中心化自治组织，它的智能合约存在漏洞，导致攻击者能够窃取大量以太币。这一事件引发了社区分歧，一方主张硬分叉以恢复被盗以太币，另一方坚持不修改区块链的原则。最终，硬分叉发生，以太坊分为了以太坊（ETH）和以太经典（ETC）两个不同的区块链。以太经典坚守不干涉代码的原则，继续维护以太坊创世区块不变。
如果说 2016 年标志着以太坊从一个初创项目向一个更加成熟和复杂的区块链平台的演进，那2017年是以太坊的真正繁荣时刻。2017 年初，Ethereum Enterprise Alliance（EEA）成立，旨在促进以太坊区块链在企业界的应用。该联盟吸引了众多知名企业，包括微软、IBM、英特尔等，以共同研究和开发以太坊技术。
2017 年 10 月，以太坊完成了 Metropolis 升级的第一阶段，称为 “Metropolis Byzantium” 。这个升级引入了一系列改进，包括更好的隐私保护、智能合约安全性的提高以及降低交易成本。Metropolis Byzantium 进一步加强了以太坊的功能性，为未来的发展铺平了道路。
伴随着主网升级，ICO（Initial Coin Offering）热潮席卷了整个区块链世界。2017年，以太坊的智能合约平台成为众多新项目的首选，许多新加密货币和区块链项目通过 ICO 方式筹集资金。这一热潮导致了以太坊价格的迅猛上涨，并吸引了大量投资者和开发者。以太坊的价格从 2017 年初的几美元上涨到年底时的数百美元。这引发了全球范围内的关注，将以太坊推上了加密货币市场当之无愧的第二大市值货币。但热潮的反面，由于交易和智能合约的激增，带来了以太坊日益严重的交易拥堵和高燃料费用的问题。这使得以太坊社区开始关注网络扩容和性能提升的问题，也为后续以太坊的持续升级做了铺垫。
到了 2018 年，以太坊面临了严峻的挑战。2018年初，以太坊和其他加密货币经历了一次巨大的价格崩溃，导致以太坊价格急剧下跌。这引发了市场波动和投资者的担忧，反映了加密市场的不稳定性。在加密货币的冬天中，以太坊的升级却没有停歇，Ethereum 2.0 的发展取得了重要进展，并确定了从工作量证明（PoW）切换到权益证明（PoS）总体路线，以提高可扩展性和能源效率。同时，由于交易量的增加，以太坊网络在2018年继续面临拥堵和高交易费用的问题。这导致了对网络性能和可扩展性的更多关注，并引发了许多关于解决这些问题的讨论。
2018 年，全球范围内的监管机构开始对加密货币和 ICO 采取更严格的监管措施。这导致一些 ICO 项目受到调查和制裁，加密行业开始关注法律合规性问题。尽管市场波动，2018 年见证了去中心化金融（DeFi）生态系统的崛起。DeFi 项目在以太坊上迅速发展，包括去中心化交易所、借贷平台和稳定币，为以太坊生态系统带来了新的机会和创新。
2019 年是以太坊的创新之年。Ethereum 2.0 项目在 2019 年取得了重要进展，包括发布了 Beacon Chain 信标链，标志着以太坊逐渐迈向更可扩展和能源效率更高的网络。2019 年也是 DeFi 生态系统爆发的一年。以太坊上涌现了大量的 DeFi 项目，包括借贷平台、去中心化交易所、稳定币等。这些项目吸引了数十亿美元的资金流入，为金融领域带来了去中心化的创新。
随着 DeFi 的崛起，监管机构开始关注以太坊和其他区块链项目的合规性。这导致一些项目被要求采取措施以符合法律法规，这也引发了对去中心化性质与合规之间的平衡的讨论。以太坊上的稳定币，如 USDT、 DAI 和 USDC，成为加密世界中的重要资产，为加密交易提供了稳定性和流动性。2019 年也见证了区块链游戏的兴起，一些以太坊上的游戏开始吸引大量用户。这些游戏通常使用 NFT（非同质化代币）来赋予玩家真正的所有权和互操作性。
从问世，到发展成熟，直至抵达巅峰，以太坊经历了不断的变革和挑战，也充分证明了其作为智能合约平台的巨大潜力。从初始的Homestead升级到硬分叉，从ICO的疯狂到监管的加码，以及DeFi和链游的初步崛起，以太坊社区不断努力推动技术进步，为区块链的未来创造了无限可能。下面我们再着重展开阐述一下以太坊的链游发展历史。
二、以太坊上链游的兴起
想要梳理链游的发展历史，首当其冲是以太坊生态。从 2017 年至今，以太坊上百花齐放，出现了不少现象级的链游。我们挑选了几个具有代表性的项目，来聊一聊他们的发展历史，以及存在的问题。
要说到链游的鼻祖，大多数人都会认为是 2017 年的 CryptoKitties，虽然从严格意义上来说它并不是第一款链游，但它确实是第一个在以太坊上流行起来并被大多数人熟知的现象级游戏。它是一款基于收集和繁殖数字猫的游戏，该游戏首次结合了 ERC-721，成为最早的 NFT 项目，每只数字猫都是独一无二 NFT。小猫的收养，繁殖和交易，成功点燃了加密圈的FOMO情绪，一只加密猫高达百万的价格，也是让大多数普通玩家们惊掉下巴。CryptoKitties 的成功引起大量玩家 / 项目方对 NFT 的兴趣，由于游戏的热度，交易拥堵和高费用成为常态，也暴露了以太坊网络的扩展性问题。
时间来到 2018 年，Gods Unchained 进入了大家的视野。它是一款以太坊上的「炉石传说」类卡牌游戏，玩家可以对不同属性的卡牌进行收集、交易和战斗。该游戏通过在以太坊上使用 NFT 来确保卡牌的安全性，从而链游与卡牌类游戏开展了深度的蜜月时期，也引出了万物皆可“Fi”的时代。然而，由于以太坊网络的限制，游戏在高峰期还是遭受着交易延迟和高费用的问题。
上一波链游真正发展到顶峰的项目，当之无愧的是 Axie Infinity。Axie 是一款基于以太坊的收集和战斗类游戏，玩家可以通过游戏中的虚拟生物 Axie 收集、培育和交易来赚取代币。2018 年问世的时候，因为处于深熊市场，一直不温不火，直到 21 年的一波大牛市让它的迅速崛起，不仅极大增加了游戏的可玩性和玩家的热情，并带起了新的一波‘’P2E‘’链游热度，诞生了大批游戏工会和打金工作室。巅峰时期的Axie，一个月的流水超过 3 亿美元，一举超过《王者荣耀》成为世界上最赚钱的游戏。P2E 模式崛起，也代表了GameFi时代的真正到来，通过 DeFi + NFT 的模式，推动了基于区块链技术的游戏资产的发展与交易。除了 Axie Infinity 之外，市场上也出现了一批类似模式的游戏，例如Alien Worlds、Cryptoblades、Sorare、Zed Run等。然而，由于以太坊网络的拥堵和高交易费用，游戏的入门门槛和交易成本过高，也限制了不少部分玩家的参与。
链游的另一大分支，就是所谓的“元宇宙”派系，以 Sandbox、Decentraland 为代表的，以元宇宙元素，卖地为主要经济模型的元宇宙类游戏。以Decentraland 为例，它是一个基于以太坊的虚拟交易平台，用户可以在游戏中购买、收集和交易虚拟土地和资产。Decentraland 利用 NFT 确保了虚拟资产的真实所有权。然而，游戏的优化不足，体验感较差，以及以太坊网络的性能限制也阻碍了游戏的进一步发展。在下图中可以看到，Decentraland 土地的交易金额和数量从 2021 年底达到高峰（约 3400 万美元）后，不断下落，现在已不足高峰时期的 1%。
01
以太坊上链游的一些开创性：
所有权和稀缺性：
区块链技术使得游戏中的虚拟资产具备了真正的所有权和稀缺性。玩家可以真实拥有和控制自己的游戏资产，而且这些资产的供应量是有限的，从而赋予了虚拟资产更高的价值和交易性。
经济生态系统：
以太坊上链游为玩家创造了一个真实的经济生态系统。玩家可以通过游戏中的努力和投入获得虚拟资产收益，并将其交易、出售或租借给其他玩家。这种经济模型为玩家提供了赚取实际价值的机会，也为游戏发展提供了更大的动力。
02
以太坊上链游面临着一些问题和挑战：
以太坊的最大问题还是在其扩展性，因构架受限，导致扩展能力不够，交易速度缓慢，同时受限的吞吐量也导致了高Gas费用，特别是在项目NFT和Token集中发售阶段，尝尝会导致Gas War，使得网络瘫痪，交易费用瞬间被推到极高，这极大地影响了用户体验。
三、以太坊2.0升级
以太坊在 2020 年 4 月底推出了 ETH2.0 测试网，并在经过半年的测试后，于 12 月正式上线了其 2.0 主网，这标志着以太坊 2.0 时代的到来。以太坊 2.0 是对 1.0 主网的重大升级，旨在提高以太坊的性能、可扩张性、安全性和可持续性等，以加速以太坊的使用和应用。
为什么要升级 2.0
01
以太坊自身的高费率和拥堵问题
在上文中我们也有提到，在链游相关交易中，以太坊Gas费率高，确认速度慢，效率低等问题，一直被用户诟病。虽然有团队通过开发外部应用（例如Flashbots）在一定程度上优化了交易效率并降低了费用，但在不断攀升的交易需求面前显得杯水车薪。想要从根本上改善这个问题，必须要从以太坊公链内部切入，升级其底层构架，才能使网络有本质的性能飞跃。
02
竞争公链的崛起
虽然以太坊在现在的公链市场中仍然占据绝对的领导地位，但后来者不断地加入，特别是在性能上和构架上不断地超越和推陈出新，在一定程度上还是动摇了以太坊的市场占有率。以下是 2020 年之前（以太坊2.0升级前）的几条主要公链的性能和数据对比，以太坊在各项数据（ TPS、交易费用、出块效率等）都不占优势，如果继续放任发展，可以预见在不久将来无论在市占率和市值上面都容易被超越。
以 BSC、Solana为代表的公链，既可以兼容以太坊 EVM，又有庞大的生态加持，且都有币安，FTX 等金主支持，天然有用户红利和资金优势，使得可以快速成长，导流了以太坊的流量。而以太坊本身的拥堵和高费率，更是给了这些公链绝佳的发展机会。这些都到逼着以太坊不得不尽快进行升级，才能继续稳坐公链王者地位。
03
用户对于公链安全性和隐私的新需求
以太坊从创立之初到现在，成交有了千倍的增长，从每日几千的交易量到基本稳定在百万级别。高速的增长伴随着大量资金涌入加密货币领域，也带来了更多优质的应用与跟大数量的用户，同时用户对于区块链技术的安全、隐私保护等要求也在不断提升。
在金融领域的应用中，用户对于地址隐私等有强烈诉求，二区块链世界的过度透明显然会成为限制器发展的重要约束。如何在保证安全的前提下实现隐私保护，也是以太坊未来发展需要解决的重要课题之一。
升级主要内容
大家可能都听说过区块链的不可能三角，即去中心化、安全性和可扩展性，而以太坊 2.0 升级，针对这个三角的三个方面分别提出了应对方案，进而构建成了此次升级主线主要内容。
01
分片链 (Shard Chains) - 解决可扩展性问题
分片链是一种能够大幅提升以太坊交易效率和可扩展性的构架机制。在以太坊的最新分片方案（Sharding2.0）中，会将所有网络资源分成不同片区，每个分片都可以理解成为一个新链，并分别与信标链（枢纽链）相连，这样一来每个节点不必处理所有交易，只需运行一个片区，且只需存储一小部分数据，从而大大提高工作效率，很大程度上缓解以太坊的扩展性问题。
分片 2.0 方案是为 Rollup 方案（我们将在后续文章中进一步阐述 Rollup 方案和 Layer2 项目）量身定做的，而 Rollup 方案则是分片方案的延伸。通过 Rollups，所有兑换过程和执行都在链下进行，而以太坊主链仅存储成交数据。数据分片和 Rollups 的混合实施，理论上可以让太坊能够每秒处理超过 100,000 交易，而 Rollups 也被认为是目前最理想的扩容方案。
02
权益证明（Proof of Stake） - 解决去中心化问题
以太坊 2.0 另一个重要升级，就是引入 Proof of Stake（PoS）共识机制。曾经以太坊运行是基于工作量证明（PoW），需要消耗大量算力和能源，从 PoW 往 PoS 的转变，将使坊的能源消耗能够减少 99% 以上。
以太坊 1.0 的 PoW 共识机制，矿工们通过处理打包兑换，并因此而获得 ETH。而在 ETH2.0 中的 PoS 机制中，用户只需抵押 ETH 成为网络上的验证者就可以获得代表份额的权益证明。PoW机制下，成为验证节点需要购置昂贵的矿机并产生足够的算力才有竞争力，而在 PoS 机制下，可以有效降低验证节点的准入门槛。任何用户只要质押32枚 ETH 即有机会进入验证者委员会，这由信标链随机算法选出区块验证者和区块提议者，其中区块提议者打包交易提议新区块，另外的区块验证者检验新区块，最终协作完成出块过程。准入门槛的降低，使得参与验证的节点更多，也是整个网络变得更加分散与去中心化。
03
信标链和 Casper 机制 - 解决安全性问题
分片和 PoS 共识机制的引入，解决了扩展性和去中心化的问题，但也带来了新的安全挑战。比如由分片导致 51% 攻击问题、分片间双花攻击问题，以及 PoS 共识机制导致的无利害攻击问题、长程攻击、简单攻击问题。以太坊通过信标链和共识机制 Casper 来弥合这两类风险，解决安全性问题。
为了解决 51% 攻击问题，信标链将通过提供随机性，让每次的验证者都不可预测，并在每次验证任务后，对所有验证节点重新洗牌，并选出新的验证委员会，避免了验证节点间的勾结传统，提高了安全性。同时通过信标链实现跨分片通信，记录所有分片的状态和信息，避免双花问题。
Casper 则是以太坊 2.0 的核心共识协议，负责管理系统节点，对验证者施行奖励和惩罚。验证者需要通过质押，并向信标链申请成为节点后，才能运行协议。如果验证者没能完成分配的任务，则有失去质押的 Token 的风险，甚至被踢出节点池，无法继续参与验证工作。这样可以迫使验证者诚实行事，并通过奖惩制度遵守共识规则，很大程度上解决 PoS 无利害攻击问题。
长程攻击指的是从创世区块开始，创建一条比原主链还要长的链，并篡改交易历史来代替原来的主链。简单攻击指的是分叉链在单位时间里面尽可能多的创造区块，以此来超过原主链长度所形成的攻击。升级后的以太坊将每个 Epoch 里的第一个 Slot区块设置为一个检查点，并通过投票实现链的最终确定性，使得区块成为确定不可更改的，避免这类风险。
ETH2.0的升级路线图
以太坊创始 Vitalik Buterin 以六个简洁的阶段来勾画未来的以太坊 2.0 升级路线：The Merge、The Surge、The Scourge、The Verge、The Purge和The Splurge。每个阶段围绕一个特定主题与功能的升级。
01
The Merge
The Merge 标志着以太坊向 PoS 系统的转变，标志着实现以太坊对高度去中心化、可扩展、安全和可持续网络的愿景迈出了重要的一步。The Merge通过两个关键升级展开：Bellatrix 和 Paris（提案EIP-3675 和 EIP-4399 ），将以太坊的原始执行层与其新建立的 PoS 共识层（ Beacon 信标链）合并，已在 2022 年 10 月完成。
The Merge 带来了一些重大的变化是，其中最重要的变化就是全节点需要同时运行执行层和共识层客户端。在 The Merge 前单个客户端可以处理与交易和区块相关的所有任务，而在 The Merge 之后，执行层和共识层客户端各自维护点对点网络，共识层客户端处理区块传播、证明和惩罚，而执行层客户端继续管理交易执行和状态维护。
The Merge 的重要升级内容之一是单 slot 最终确定性（SSF）。SSF 旨在将以太坊的区块确定性时间缩短至一个 slot，而不是当前的 64 到 95 个 slot （约 15 分钟）。要实现 SSF，必须解决三个关键挑战：开发精确的共识算法、优化签名聚合过程以及确定验证者参与的最佳经济方法。这些挑战已经有了相应的解决方案，但需要较长时间才能实施。有兴趣的朋友可以关注 Vitalik 的文章，这些文章探讨了这些问题。
领导者秘密选举 (Secret Leader Election) 则是设立了一个秘密选举提议者的机制，通过随机数和洗牌，做到提议者选举的不可预测性、公平性和唯一性，降低了被攻击的可能性。
02
The Surge
The Surge 是以太坊升级另一个重要内容，是为了解决一直以来困扰的可扩展性问题，解决自区块链技术诞生以来一直困扰着它的可扩展性问题，使其性能最终能达到 10 万 TPS 的水平，接近传统电子支付（例如visa）的速度。而这一升级是通过Danksharding（ “DS” ，即分片）来实现的。
Proto-Danksharding（ EIP-4844 ）是 Danksharding 的第一步，也是 Deneb-Cancun （即坎昆升级）的重要步骤，也是以太坊实现分片机制，完成扩展路线图的重要一步，能够显著降低 Layer2 Rollup 的交易和运营成本。通过让每个分片块直接包含在信标链中，分片区块不再是包含执行的交易，而是只包含大块数据，具体的交易任务将由 2 层 rollup 协议负责。
Layer2 原始交易数据提交到 Layer1 主网后，如何验证数据的正确性，基于不同的解决方案，催生出了两种不同的 rollup 路线，即 Optimistic rollups 和ZK rollups。
1) Optimistic rollups
Optimistic rollups 是基于欺诈证明或挑战证明的解决方案，它以乐观的态度对待数据的合理性。如果在指定的时间（例如一周）内没有人对数据提出质疑并提交欺诈证明，该数据则被视为真实准确的。
但当有人提出挑战并指出某笔交易存在欺诈行为时，Optimistic rollups 需要在 L1 的智能合约中实现一套EVM逻辑来模拟该交易的执行，从而验证数据的合法性，并对欺诈者进行惩罚、对挑战者进行奖励。与Optimistic rollups不同，Arbitrium采取了另一种方式。它没有实现一套EVM的逻辑，而是通过让挑战者与合约进行多轮交互，从而缩小出问题的指令范围。最后对出问题的指令进行验证。
2) ZK rollups
ZK rollups 是基于零知识证明技术的解决方案，可以理解成 L1 把交易的计算过程外包给了 L2 ，同时 L1 可以验证 L2 是否正确的执行了该交易，这是零知识证明的魅力。同时，因为在 L2 执行交易的过程已经验证了交易签名，即零知识证明部分已经包含了签名的验证，这样提交到 L1 的交易可以不包含签名，进一步节约数据空间。交易的合法性可以被立即确认，以及更小的数据量，使得 ZK rollups 被认为是更符合 L2 未来的方向。但难点是 ZK rollups 如何设计出通用的电路系统 zkEVM，用以兼容所有应用。
03
The Scourge
Scourge 包括一系列升级，旨在减轻 MEV 的中心化，同时保持公平和透明的交易包含。MEV是矿工或验证者可以在区块奖励和交易费之外赚取的额外收入的度量标准，这是通过在区块内策略性地包含、排除或重新排序交易来实现的。一个普通的验证者运行标准的客户端软件，他们根本没有MEV价值捕获能力，而大的验证者使用经过改造和优化的软件攫取MEV价值，这种不公平会导致网络越来越趋于中心化
解决上面的问题的方案是提议者-创建者分离（proposer builder separate ，PBS），即提议者 proposer 仍是发布区块的主角，只是把区块的构建和执行交给创建者 block builder。在一个运作良好的市场中，竞争激烈的创建者将出价达到他们可以从区块中提取的 MEV 的全部价值，从而使去中心化验证者集能够获得大部分MEV奖励。因此，PBS 能够有效地对抗 MEV 的中心化力量。
PBS 另一个功能是提高了审查成本。区块链的精神向来与中心化审查互不相容，而在 PBS 方案中，block builder 会尽可能多的添加交易，因为 builder 之间存在价格竞争。如果某个 builder 想排除某一笔被审查的交易，它的潜在出价就可能完全低于对手，从而无法赢得竞拍。为了赢得竞拍权，又要排除被它审查的交易，他需要投入更高的成本，从而提高了审查成本。
04
The Verge
The Verge 是为了实现极简区块验证方法，即下载少量数据，执行基本计算，就可完成验证，而要实现这个目标，需要把现有的 Merkle Patricia Trie（MPT） 升级为 Verkle Trie。
目前以太坊是通过 MPT 实现状态数据管理。确信结果是否正确，就需要整个 MPT 证明，然后层层哈希进行校验。当前以太坊的每个全节点都维护了完整的状态树，因此，可以进行独立的交易和状态验证，但也使得整个验证过程十分低效繁琐。Verkle Trie 证明不需要兄弟节点的参与，同时树的宽度可以很大，深度浅，使得证明效率大大提高，预计可提升 5 - 10 倍。
05
The Purge
The Purge 代表清洗，旨在通过清除历史数据存储的负担，实现更简单的协议，更轻量级的节点。以太坊 1.0 时代，每个节点需要保留全部区块的历史数据，而 2.0 升级后，区块验证引入了 finality 和 checkpoint ，信标链数据同步不需要从创始区块开始，大大提高了数据同步速度。引入 EIP-4444 ，客户端将不再保存一年前的历史数据，过期的数据将会被归档，如要调取归档数据，则有专门的读写规则。
06
The Splurge
The Splurge 的意思是炫耀，代表辉煌时刻。这个系列包括了所有杂项类别的升级，包括账户抽象化、多维 EIP-1559 和可验证延迟函数等。其中账户抽象化将大大降低钱包的使用门槛。它将所有账户抽象成一种账户，合约账户。钱包可以升级为合约钱包，为每个用户创建一个智能合约，用于管理用户的资产和链上交互。合约钱包可以定义更多的业务逻辑，例如安全限额，多签，代付 gas 费等，未来也会有相应的钱包模板供用户选择，更便捷的配置合约钱包。
后续影响与展望
以太坊 2.0 升级给市场带来的影响是积极的。首先，升级将提高以太坊的交易性能和扩展性，通过引入分片技术和改进的共识机制，将大幅提高网络吞吐量和交易确认速度，这将大大提高以太坊网络的可用性和竞争力，吸引更多的开发者和企业加入以太坊生态系统。其次，以太坊 2.0 也将提升安全性和稳定性。通过引入信标链和 Casper 机制，以及代币质押，减少对能源的依赖，同时提高网络的安全性和整体稳定性。再次，以太坊 2.0 升级将带来更多的创新和功能。通过调整收益分配，减轻节点负担，降低节点门槛，引入分片技术，将使得以太坊能够支持更多更复杂的智能合约和去中心化应用。此外，随着Layer 2解决方案的集成，以太坊将能够处理更多的交易数据，并更好地满足市场需求。这将为开发者和企业提供更多的机会，创造出更多有价值的应用和服务。
然而，以太坊 2.0 升级的实施过程中也面临着一些潜在的风险和挑战。首先，由于升级需要对网络进行重大改动，会存在不同节点版本不统一，从而进一步导致不愿升级或者无法升级等问题。其次，升级对以太坊生态系统的影响具有不确定性，对于已经在以太坊生态的应用来说，升级可能会导致一系列兼容性问题。最后，升级时间表也具有不确定性，升级中存在的技术难题和延迟可能会影响升级进程。
以太坊从 1.0 到 2.0 的升级，是以太坊生态的一个重要里程碑，但其发展的脚步永远没有停止。通过明确的路线图，开发团队正在推进各个模块升级的落地，从而发挥以太坊的全部潜力，并实现理想中的去中心化网络。期待在不久的将来，我们将看到一个更强大、高效的以太坊生态系统。而 layer2 的蓬勃发展，也将源源不断的给以太坊生态注入新的动力，实现更多的应用（包括游戏）和数据上链。未来的系列文章中，我们将从 Optimistic Rollups 和 ZK Rollups 角度切入，深度解析两个 Layer2 赛道的公链项目，敬请期待！
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瓜田公链研究小组
引言
最近瓜田经常会接到项目方的咨询要求，询问到底应该部署哪一个公链，各个公链的性能差异，生态布局和平台流量分别是怎么样的，对于项目的长短期影响又如何。刚好今年又经历了几个爆款公链项目的发币，包括 Arbitrium，Sui 和一直要发未发的 zkSync 等，大家对于公链的基础知识普及与分析都比较渴求。于是我们专门组建了公链研究小组，准备对现在市场上十分活跃且关注度较高的公链做一个整体梳理。我们会以 GameFi 项目方和用户的角度，对这些公链对于 GameFi 项目的性能水平、友好度和支持力度做全面的分析。
初步计划撰写 4 篇研究长文，主要内容分布如下：
01
从以太坊的发展历史，链游生态，以及存在的问题，并进一步延伸到以太坊 2.0 升级路线图；
02
从 Optimistic Rollup 赛道切入，剖析 OP 系列的基本技术路线，以及几个代表项目（Arbitrium、Optimism、opBNB等）在技术、市场以及对于链游的支持力度方面的差异；
03
着重分析 zk Rollup 赛道的技术，以及代表项目 zkSync、StarkNet、Polygon zkEVM、Linea、Scroll 等相关信息；
04
分析其他 Layer1 热门公链，例如Solana、Aptos、Sui、Near、Avalanche等技术特点、链游生态和技术支持。
相信通过以上系统性的分析，不管是项目方还是用户，都会对现今市场上的主流公链有一个更全面和深入的认知，也可以更好的对基于不同公链的项目部署、投资等相关决定，提供更坚实的理论基础。
开篇
在数字时代的浪潮中，以太坊（Ethereum）作为一颗璀璨的明星闪耀于区块链世界之巅。自其诞生以来，以太坊一直是区块链和智能合约技术的前沿推动者，不断创造着新的历史篇章。以太坊作为区块链游戏的开创者，一直引领着GameFi赛道的发展。瓜田将带领您穿越以太坊的发展与升级路线，探索这个生态系统如何从一个初创项目演变成了全球最重要的公链生态。
一、以太坊的起源和发展历史
以太坊从它第一天诞生起，就是一部充满激动人心的故事，充斥着挑战、创新和奋斗。
2013 年末，以太坊 Vitalik Buterin 发布了以太坊白皮书，在继承了部分比特币的设计理念的同时，也拉开了区块链发展的新篇章。随后在 2014 年，以太坊启动 ICO，在 42 天的时间内筹集了价值约 1800万 美元的比特币，震惊整个区块链圈。
2015 年 7 月 30 日，以太坊成功发布了第一个版本 Frontier（前沿），并在年底提出了一个影响行业极其深远的标准 - ERC20 。
然而不久之后的 2016 年，却成为以太坊最动荡的一年。2016 年 3 月，以太坊推出了 Homestead 升级，这是一次重大的网络升级。该升级旨在提高以太坊的稳定性和安全性，标志着以太坊进入更加成熟的阶段。Homestead 升级改进了以太坊的虚拟机、智能合约开发工具和网络协议，吸引了更多的开发者和企业参与。然而好景不长，在 2016 年 5 月至 6 月期间，以太坊社区经历了一次重大危机，称为 The DAO 事件。The DAO 是一个去中心化自治组织，它的智能合约存在漏洞，导致攻击者能够窃取大量以太币。这一事件引发了社区分歧，一方主张硬分叉以恢复被盗以太币，另一方坚持不修改区块链的原则。最终，硬分叉发生，以太坊分为了以太坊（ETH）和以太经典（ETC）两个不同的区块链。以太经典坚守不干涉代码的原则，继续维护以太坊创世区块不变。
如果说 2016 年标志着以太坊从一个初创项目向一个更加成熟和复杂的区块链平台的演进，那2017年是以太坊的真正繁荣时刻。2017 年初，Ethereum Enterprise Alliance（EEA）成立，旨在促进以太坊区块链在企业界的应用。该联盟吸引了众多知名企业，包括微软、IBM、英特尔等，以共同研究和开发以太坊技术。
2017 年 10 月，以太坊完成了 Metropolis 升级的第一阶段，称为 “Metropolis Byzantium” 。这个升级引入了一系列改进，包括更好的隐私保护、智能合约安全性的提高以及降低交易成本。Metropolis Byzantium 进一步加强了以太坊的功能性，为未来的发展铺平了道路。
伴随着主网升级，ICO（Initial Coin Offering）热潮席卷了整个区块链世界。2017年，以太坊的智能合约平台成为众多新项目的首选，许多新加密货币和区块链项目通过 ICO 方式筹集资金。这一热潮导致了以太坊价格的迅猛上涨，并吸引了大量投资者和开发者。以太坊的价格从 2017 年初的几美元上涨到年底时的数百美元。这引发了全球范围内的关注，将以太坊推上了加密货币市场当之无愧的第二大市值货币。但热潮的反面，由于交易和智能合约的激增，带来了以太坊日益严重的交易拥堵和高燃料费用的问题。这使得以太坊社区开始关注网络扩容和性能提升的问题，也为后续以太坊的持续升级做了铺垫。
到了 2018 年，以太坊面临了严峻的挑战。2018年初，以太坊和其他加密货币经历了一次巨大的价格崩溃，导致以太坊价格急剧下跌。这引发了市场波动和投资者的担忧，反映了加密市场的不稳定性。在加密货币的冬天中，以太坊的升级却没有停歇，Ethereum 2.0 的发展取得了重要进展，并确定了从工作量证明（PoW）切换到权益证明（PoS）总体路线，以提高可扩展性和能源效率。同时，由于交易量的增加，以太坊网络在2018年继续面临拥堵和高交易费用的问题。这导致了对网络性能和可扩展性的更多关注，并引发了许多关于解决这些问题的讨论。
2018 年，全球范围内的监管机构开始对加密货币和 ICO 采取更严格的监管措施。这导致一些 ICO 项目受到调查和制裁，加密行业开始关注法律合规性问题。尽管市场波动，2018 年见证了去中心化金融（DeFi）生态系统的崛起。DeFi 项目在以太坊上迅速发展，包括去中心化交易所、借贷平台和稳定币，为以太坊生态系统带来了新的机会和创新。
2019 年是以太坊的创新之年。Ethereum 2.0 项目在 2019 年取得了重要进展，包括发布了 Beacon Chain 信标链，标志着以太坊逐渐迈向更可扩展和能源效率更高的网络。2019 年也是 DeFi 生态系统爆发的一年。以太坊上涌现了大量的 DeFi 项目，包括借贷平台、去中心化交易所、稳定币等。这些项目吸引了数十亿美元的资金流入，为金融领域带来了去中心化的创新。
随着 DeFi 的崛起，监管机构开始关注以太坊和其他区块链项目的合规性。这导致一些项目被要求采取措施以符合法律法规，这也引发了对去中心化性质与合规之间的平衡的讨论。以太坊上的稳定币，如 USDT、 DAI 和 USDC，成为加密世界中的重要资产，为加密交易提供了稳定性和流动性。2019 年也见证了区块链游戏的兴起，一些以太坊上的游戏开始吸引大量用户。这些游戏通常使用 NFT（非同质化代币）来赋予玩家真正的所有权和互操作性。
从问世，到发展成熟，直至抵达巅峰，以太坊经历了不断的变革和挑战，也充分证明了其作为智能合约平台的巨大潜力。从初始的Homestead升级到硬分叉，从ICO的疯狂到监管的加码，以及DeFi和链游的初步崛起，以太坊社区不断努力推动技术进步，为区块链的未来创造了无限可能。下面我们再着重展开阐述一下以太坊的链游发展历史。
二、以太坊上链游的兴起
想要梳理链游的发展历史，首当其冲是以太坊生态。从 2017 年至今，以太坊上百花齐放，出现了不少现象级的链游。我们挑选了几个具有代表性的项目，来聊一聊他们的发展历史，以及存在的问题。
要说到链游的鼻祖，大多数人都会认为是 2017 年的 CryptoKitties，虽然从严格意义上来说它并不是第一款链游，但它确实是第一个在以太坊上流行起来并被大多数人熟知的现象级游戏。它是一款基于收集和繁殖数字猫的游戏，该游戏首次结合了 ERC-721，成为最早的 NFT 项目，每只数字猫都是独一无二 NFT。小猫的收养，繁殖和交易，成功点燃了加密圈的FOMO情绪，一只加密猫高达百万的价格，也是让大多数普通玩家们惊掉下巴。CryptoKitties 的成功引起大量玩家 / 项目方对 NFT 的兴趣，由于游戏的热度，交易拥堵和高费用成为常态，也暴露了以太坊网络的扩展性问题。
时间来到 2018 年，Gods Unchained 进入了大家的视野。它是一款以太坊上的「炉石传说」类卡牌游戏，玩家可以对不同属性的卡牌进行收集、交易和战斗。该游戏通过在以太坊上使用 NFT 来确保卡牌的安全性，从而链游与卡牌类游戏开展了深度的蜜月时期，也引出了万物皆可“Fi”的时代。然而，由于以太坊网络的限制，游戏在高峰期还是遭受着交易延迟和高费用的问题。
上一波链游真正发展到顶峰的项目，当之无愧的是 Axie Infinity。Axie 是一款基于以太坊的收集和战斗类游戏，玩家可以通过游戏中的虚拟生物 Axie 收集、培育和交易来赚取代币。2018 年问世的时候，因为处于深熊市场，一直不温不火，直到 21 年的一波大牛市让它的迅速崛起，不仅极大增加了游戏的可玩性和玩家的热情，并带起了新的一波‘’P2E‘’链游热度，诞生了大批游戏工会和打金工作室。巅峰时期的Axie，一个月的流水超过 3 亿美元，一举超过《王者荣耀》成为世界上最赚钱的游戏。P2E 模式崛起，也代表了GameFi时代的真正到来，通过 DeFi + NFT 的模式，推动了基于区块链技术的游戏资产的发展与交易。除了 Axie Infinity 之外，市场上也出现了一批类似模式的游戏，例如Alien Worlds、Cryptoblades、Sorare、Zed Run等。然而，由于以太坊网络的拥堵和高交易费用，游戏的入门门槛和交易成本过高，也限制了不少部分玩家的参与。
链游的另一大分支，就是所谓的“元宇宙”派系，以 Sandbox、Decentraland 为代表的，以元宇宙元素，卖地为主要经济模型的元宇宙类游戏。以Decentraland 为例，它是一个基于以太坊的虚拟交易平台，用户可以在游戏中购买、收集和交易虚拟土地和资产。Decentraland 利用 NFT 确保了虚拟资产的真实所有权。然而，游戏的优化不足，体验感较差，以及以太坊网络的性能限制也阻碍了游戏的进一步发展。在下图中可以看到，Decentraland 土地的交易金额和数量从 2021 年底达到高峰（约 3400 万美元）后，不断下落，现在已不足高峰时期的 1%。
01
以太坊上链游的一些开创性：
所有权和稀缺性：
区块链技术使得游戏中的虚拟资产具备了真正的所有权和稀缺性。玩家可以真实拥有和控制自己的游戏资产，而且这些资产的供应量是有限的，从而赋予了虚拟资产更高的价值和交易性。
经济生态系统：
以太坊上链游为玩家创造了一个真实的经济生态系统。玩家可以通过游戏中的努力和投入获得虚拟资产收益，并将其交易、出售或租借给其他玩家。这种经济模型为玩家提供了赚取实际价值的机会，也为游戏发展提供了更大的动力。
02
以太坊上链游面临着一些问题和挑战：
以太坊的最大问题还是在其扩展性，因构架受限，导致扩展能力不够，交易速度缓慢，同时受限的吞吐量也导致了高Gas费用，特别是在项目NFT和Token集中发售阶段，尝尝会导致Gas War，使得网络瘫痪，交易费用瞬间被推到极高，这极大地影响了用户体验。
三、以太坊2.0升级
以太坊在 2020 年 4 月底推出了 ETH2.0 测试网，并在经过半年的测试后，于 12 月正式上线了其 2.0 主网，这标志着以太坊 2.0 时代的到来。以太坊 2.0 是对 1.0 主网的重大升级，旨在提高以太坊的性能、可扩张性、安全性和可持续性等，以加速以太坊的使用和应用。
为什么要升级 2.0
01
以太坊自身的高费率和拥堵问题
在上文中我们也有提到，在链游相关交易中，以太坊Gas费率高，确认速度慢，效率低等问题，一直被用户诟病。虽然有团队通过开发外部应用（例如Flashbots）在一定程度上优化了交易效率并降低了费用，但在不断攀升的交易需求面前显得杯水车薪。想要从根本上改善这个问题，必须要从以太坊公链内部切入，升级其底层构架，才能使网络有本质的性能飞跃。
02
竞争公链的崛起
虽然以太坊在现在的公链市场中仍然占据绝对的领导地位，但后来者不断地加入，特别是在性能上和构架上不断地超越和推陈出新，在一定程度上还是动摇了以太坊的市场占有率。以下是 2020 年之前（以太坊2.0升级前）的几条主要公链的性能和数据对比，以太坊在各项数据（ TPS、交易费用、出块效率等）都不占优势，如果继续放任发展，可以预见在不久将来无论在市占率和市值上面都容易被超越。
以 BSC、Solana为代表的公链，既可以兼容以太坊 EVM，又有庞大的生态加持，且都有币安，FTX 等金主支持，天然有用户红利和资金优势，使得可以快速成长，导流了以太坊的流量。而以太坊本身的拥堵和高费率，更是给了这些公链绝佳的发展机会。这些都到逼着以太坊不得不尽快进行升级，才能继续稳坐公链王者地位。
03
用户对于公链安全性和隐私的新需求
以太坊从创立之初到现在，成交有了千倍的增长，从每日几千的交易量到基本稳定在百万级别。高速的增长伴随着大量资金涌入加密货币领域，也带来了更多优质的应用与跟大数量的用户，同时用户对于区块链技术的安全、隐私保护等要求也在不断提升。
在金融领域的应用中，用户对于地址隐私等有强烈诉求，二区块链世界的过度透明显然会成为限制器发展的重要约束。如何在保证安全的前提下实现隐私保护，也是以太坊未来发展需要解决的重要课题之一。
升级主要内容
大家可能都听说过区块链的不可能三角，即去中心化、安全性和可扩展性，而以太坊 2.0 升级，针对这个三角的三个方面分别提出了应对方案，进而构建成了此次升级主线主要内容。
01
分片链 (Shard Chains) - 解决可扩展性问题
分片链是一种能够大幅提升以太坊交易效率和可扩展性的构架机制。在以太坊的最新分片方案（Sharding2.0）中，会将所有网络资源分成不同片区，每个分片都可以理解成为一个新链，并分别与信标链（枢纽链）相连，这样一来每个节点不必处理所有交易，只需运行一个片区，且只需存储一小部分数据，从而大大提高工作效率，很大程度上缓解以太坊的扩展性问题。
分片 2.0 方案是为 Rollup 方案（我们将在后续文章中进一步阐述 Rollup 方案和 Layer2 项目）量身定做的，而 Rollup 方案则是分片方案的延伸。通过 Rollups，所有兑换过程和执行都在链下进行，而以太坊主链仅存储成交数据。数据分片和 Rollups 的混合实施，理论上可以让太坊能够每秒处理超过 100,000 交易，而 Rollups 也被认为是目前最理想的扩容方案。
02
权益证明（Proof of Stake） - 解决去中心化问题
以太坊 2.0 另一个重要升级，就是引入 Proof of Stake（PoS）共识机制。曾经以太坊运行是基于工作量证明（PoW），需要消耗大量算力和能源，从 PoW 往 PoS 的转变，将使坊的能源消耗能够减少 99% 以上。
以太坊 1.0 的 PoW 共识机制，矿工们通过处理打包兑换，并因此而获得 ETH。而在 ETH2.0 中的 PoS 机制中，用户只需抵押 ETH 成为网络上的验证者就可以获得代表份额的权益证明。PoW机制下，成为验证节点需要购置昂贵的矿机并产生足够的算力才有竞争力，而在 PoS 机制下，可以有效降低验证节点的准入门槛。任何用户只要质押32枚 ETH 即有机会进入验证者委员会，这由信标链随机算法选出区块验证者和区块提议者，其中区块提议者打包交易提议新区块，另外的区块验证者检验新区块，最终协作完成出块过程。准入门槛的降低，使得参与验证的节点更多，也是整个网络变得更加分散与去中心化。
03
信标链和 Casper 机制 - 解决安全性问题
分片和 PoS 共识机制的引入，解决了扩展性和去中心化的问题，但也带来了新的安全挑战。比如由分片导致 51% 攻击问题、分片间双花攻击问题，以及 PoS 共识机制导致的无利害攻击问题、长程攻击、简单攻击问题。以太坊通过信标链和共识机制 Casper 来弥合这两类风险，解决安全性问题。
为了解决 51% 攻击问题，信标链将通过提供随机性，让每次的验证者都不可预测，并在每次验证任务后，对所有验证节点重新洗牌，并选出新的验证委员会，避免了验证节点间的勾结传统，提高了安全性。同时通过信标链实现跨分片通信，记录所有分片的状态和信息，避免双花问题。
Casper 则是以太坊 2.0 的核心共识协议，负责管理系统节点，对验证者施行奖励和惩罚。验证者需要通过质押，并向信标链申请成为节点后，才能运行协议。如果验证者没能完成分配的任务，则有失去质押的 Token 的风险，甚至被踢出节点池，无法继续参与验证工作。这样可以迫使验证者诚实行事，并通过奖惩制度遵守共识规则，很大程度上解决 PoS 无利害攻击问题。
长程攻击指的是从创世区块开始，创建一条比原主链还要长的链，并篡改交易历史来代替原来的主链。简单攻击指的是分叉链在单位时间里面尽可能多的创造区块，以此来超过原主链长度所形成的攻击。升级后的以太坊将每个 Epoch 里的第一个 Slot区块设置为一个检查点，并通过投票实现链的最终确定性，使得区块成为确定不可更改的，避免这类风险。
ETH2.0的升级路线图
以太坊创始 Vitalik Buterin 以六个简洁的阶段来勾画未来的以太坊 2.0 升级路线：The Merge、The Surge、The Scourge、The Verge、The Purge和The Splurge。每个阶段围绕一个特定主题与功能的升级。
01
The Merge
The Merge 标志着以太坊向 PoS 系统的转变，标志着实现以太坊对高度去中心化、可扩展、安全和可持续网络的愿景迈出了重要的一步。The Merge通过两个关键升级展开：Bellatrix 和 Paris（提案EIP-3675 和 EIP-4399 ），将以太坊的原始执行层与其新建立的 PoS 共识层（ Beacon 信标链）合并，已在 2022 年 10 月完成。
The Merge 带来了一些重大的变化是，其中最重要的变化就是全节点需要同时运行执行层和共识层客户端。在 The Merge 前单个客户端可以处理与交易和区块相关的所有任务，而在 The Merge 之后，执行层和共识层客户端各自维护点对点网络，共识层客户端处理区块传播、证明和惩罚，而执行层客户端继续管理交易执行和状态维护。
The Merge 的重要升级内容之一是单 slot 最终确定性（SSF）。SSF 旨在将以太坊的区块确定性时间缩短至一个 slot，而不是当前的 64 到 95 个 slot （约 15 分钟）。要实现 SSF，必须解决三个关键挑战：开发精确的共识算法、优化签名聚合过程以及确定验证者参与的最佳经济方法。这些挑战已经有了相应的解决方案，但需要较长时间才能实施。有兴趣的朋友可以关注 Vitalik 的文章，这些文章探讨了这些问题。
领导者秘密选举 (Secret Leader Election) 则是设立了一个秘密选举提议者的机制，通过随机数和洗牌，做到提议者选举的不可预测性、公平性和唯一性，降低了被攻击的可能性。
02
The Surge
The Surge 是以太坊升级另一个重要内容，是为了解决一直以来困扰的可扩展性问题，解决自区块链技术诞生以来一直困扰着它的可扩展性问题，使其性能最终能达到 10 万 TPS 的水平，接近传统电子支付（例如visa）的速度。而这一升级是通过Danksharding（ “DS” ，即分片）来实现的。
Proto-Danksharding（ EIP-4844 ）是 Danksharding 的第一步，也是 Deneb-Cancun （即坎昆升级）的重要步骤，也是以太坊实现分片机制，完成扩展路线图的重要一步，能够显著降低 Layer2 Rollup 的交易和运营成本。通过让每个分片块直接包含在信标链中，分片区块不再是包含执行的交易，而是只包含大块数据，具体的交易任务将由 2 层 rollup 协议负责。
Layer2 原始交易数据提交到 Layer1 主网后，如何验证数据的正确性，基于不同的解决方案，催生出了两种不同的 rollup 路线，即 Optimistic rollups 和ZK rollups。
1) Optimistic rollups
Optimistic rollups 是基于欺诈证明或挑战证明的解决方案，它以乐观的态度对待数据的合理性。如果在指定的时间（例如一周）内没有人对数据提出质疑并提交欺诈证明，该数据则被视为真实准确的。
但当有人提出挑战并指出某笔交易存在欺诈行为时，Optimistic rollups 需要在 L1 的智能合约中实现一套EVM逻辑来模拟该交易的执行，从而验证数据的合法性，并对欺诈者进行惩罚、对挑战者进行奖励。与Optimistic rollups不同，Arbitrium采取了另一种方式。它没有实现一套EVM的逻辑，而是通过让挑战者与合约进行多轮交互，从而缩小出问题的指令范围。最后对出问题的指令进行验证。
2) ZK rollups
ZK rollups 是基于零知识证明技术的解决方案，可以理解成 L1 把交易的计算过程外包给了 L2 ，同时 L1 可以验证 L2 是否正确的执行了该交易，这是零知识证明的魅力。同时，因为在 L2 执行交易的过程已经验证了交易签名，即零知识证明部分已经包含了签名的验证，这样提交到 L1 的交易可以不包含签名，进一步节约数据空间。交易的合法性可以被立即确认，以及更小的数据量，使得 ZK rollups 被认为是更符合 L2 未来的方向。但难点是 ZK rollups 如何设计出通用的电路系统 zkEVM，用以兼容所有应用。
03
The Scourge
Scourge 包括一系列升级，旨在减轻 MEV 的中心化，同时保持公平和透明的交易包含。MEV是矿工或验证者可以在区块奖励和交易费之外赚取的额外收入的度量标准，这是通过在区块内策略性地包含、排除或重新排序交易来实现的。一个普通的验证者运行标准的客户端软件，他们根本没有MEV价值捕获能力，而大的验证者使用经过改造和优化的软件攫取MEV价值，这种不公平会导致网络越来越趋于中心化
解决上面的问题的方案是提议者-创建者分离（proposer builder separate ，PBS），即提议者 proposer 仍是发布区块的主角，只是把区块的构建和执行交给创建者 block builder。在一个运作良好的市场中，竞争激烈的创建者将出价达到他们可以从区块中提取的 MEV 的全部价值，从而使去中心化验证者集能够获得大部分MEV奖励。因此，PBS 能够有效地对抗 MEV 的中心化力量。
PBS 另一个功能是提高了审查成本。区块链的精神向来与中心化审查互不相容，而在 PBS 方案中，block builder 会尽可能多的添加交易，因为 builder 之间存在价格竞争。如果某个 builder 想排除某一笔被审查的交易，它的潜在出价就可能完全低于对手，从而无法赢得竞拍。为了赢得竞拍权，又要排除被它审查的交易，他需要投入更高的成本，从而提高了审查成本。
04
The Verge
The Verge 是为了实现极简区块验证方法，即下载少量数据，执行基本计算，就可完成验证，而要实现这个目标，需要把现有的 Merkle Patricia Trie（MPT） 升级为 Verkle Trie。
目前以太坊是通过 MPT 实现状态数据管理。确信结果是否正确，就需要整个 MPT 证明，然后层层哈希进行校验。当前以太坊的每个全节点都维护了完整的状态树，因此，可以进行独立的交易和状态验证，但也使得整个验证过程十分低效繁琐。Verkle Trie 证明不需要兄弟节点的参与，同时树的宽度可以很大，深度浅，使得证明效率大大提高，预计可提升 5 - 10 倍。
05
The Purge
The Purge 代表清洗，旨在通过清除历史数据存储的负担，实现更简单的协议，更轻量级的节点。以太坊 1.0 时代，每个节点需要保留全部区块的历史数据，而 2.0 升级后，区块验证引入了 finality 和 checkpoint ，信标链数据同步不需要从创始区块开始，大大提高了数据同步速度。引入 EIP-4444 ，客户端将不再保存一年前的历史数据，过期的数据将会被归档，如要调取归档数据，则有专门的读写规则。
06
The Splurge
The Splurge 的意思是炫耀，代表辉煌时刻。这个系列包括了所有杂项类别的升级，包括账户抽象化、多维 EIP-1559 和可验证延迟函数等。其中账户抽象化将大大降低钱包的使用门槛。它将所有账户抽象成一种账户，合约账户。钱包可以升级为合约钱包，为每个用户创建一个智能合约，用于管理用户的资产和链上交互。合约钱包可以定义更多的业务逻辑，例如安全限额，多签，代付 gas 费等，未来也会有相应的钱包模板供用户选择，更便捷的配置合约钱包。
后续影响与展望
以太坊 2.0 升级给市场带来的影响是积极的。首先，升级将提高以太坊的交易性能和扩展性，通过引入分片技术和改进的共识机制，将大幅提高网络吞吐量和交易确认速度，这将大大提高以太坊网络的可用性和竞争力，吸引更多的开发者和企业加入以太坊生态系统。其次，以太坊 2.0 也将提升安全性和稳定性。通过引入信标链和 Casper 机制，以及代币质押，减少对能源的依赖，同时提高网络的安全性和整体稳定性。再次，以太坊 2.0 升级将带来更多的创新和功能。通过调整收益分配，减轻节点负担，降低节点门槛，引入分片技术，将使得以太坊能够支持更多更复杂的智能合约和去中心化应用。此外，随着Layer 2解决方案的集成，以太坊将能够处理更多的交易数据，并更好地满足市场需求。这将为开发者和企业提供更多的机会，创造出更多有价值的应用和服务。
然而，以太坊 2.0 升级的实施过程中也面临着一些潜在的风险和挑战。首先，由于升级需要对网络进行重大改动，会存在不同节点版本不统一，从而进一步导致不愿升级或者无法升级等问题。其次，升级对以太坊生态系统的影响具有不确定性，对于已经在以太坊生态的应用来说，升级可能会导致一系列兼容性问题。最后，升级时间表也具有不确定性，升级中存在的技术难题和延迟可能会影响升级进程。
以太坊从 1.0 到 2.0 的升级，是以太坊生态的一个重要里程碑，但其发展的脚步永远没有停止。通过明确的路线图，开发团队正在推进各个模块升级的落地，从而发挥以太坊的全部潜力，并实现理想中的去中心化网络。期待在不久的将来，我们将看到一个更强大、高效的以太坊生态系统。而 layer2 的蓬勃发展，也将源源不断的给以太坊生态注入新的动力，实现更多的应用（包括游戏）和数据上链。未来的系列文章中，我们将从 Optimistic Rollups 和 ZK Rollups 角度切入，深度解析两个 Layer2 赛道的公链项目，敬请期待！
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