以太坊2030技術宣言:Rollup雙軌並行的世界帳本之路

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Foresight News
17小時前
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2030年以太坊將駛向何方?在這場Rollup技術分野中,世界帳本的願景如何照進現實?

原文作者:Lemniscap

原文編譯:Saoirse,Foresight News

更精簡的L1 及其性能型與對齊型Rollup 方案

以太坊始終致力於保持可信賴中立性,同時讓更高層級的創新蓬勃發展。早期討論勾勒出「以Rollup 為核心的路線圖」,即底層網路將逐步簡化並固化,以便多數活動可遷移至L2。然而,近期發展表明,僅作為最小化的共識與資料可用性層是不夠的:L1 必須具備處理流量與活動的能力,因為這是L2 最終依賴的根基。這意味著需要更快的區塊產生速度、更低廉的數據成本、更強大的證明機制,以及更優的互通性。

以太坊2030技術宣言:Rollup雙軌並行的世界帳本之路

L1 的活躍度提升將帶動L2 的活躍度成長,可謂水漲船高。

資料來源:https://www.youtube.com/live/EvYRiFRYQ9Q?si=bsLWGA6FP9pi2vqIt=477

即將到來的Beam Chain 共識機制重構,旨在實現更快的最終確認速度與更低的驗證者門檻,在提升原始吞吐量的同時,進一步強化以太坊的中立性。同時,已有提案考慮將活動從日漸陳舊(且「日益複雜」)的以太坊虛擬機(EVM)遷移至RISC-V 原生虛擬機,此舉有望在保持與傳統合約互通性的前提下,大幅提升證明者的效率。

這些升級將重塑L2 的格局。到2030 年,我預計以太坊以通用Rollup 為核心的路線圖將在一個範圍內向兩個方向整合:

  • 對齊型Rollup(Aligned Rollups):優先實現與以太坊的深度整合(例如共享排序、原生驗證),在最小化信任假設的前提下充分利用L1 的流動性。此關係具有互利性,對齊型Rollup 可直接從L1 取得可組合性與安全性。

  • 性能型Rollup(Performance Rollups):優先追求吞吐量與即時用戶體驗,有時會透過替代資料可用性層(DA 層)或授權參與者(如中心化排序器、小型安全委員會/ 多重簽章)實現,但仍以以太坊作為最終結算層以獲取可信度(或用於市場推廣)。

在設計這些Rollup 方案時,每個團隊都需權衡以下三個面向:

  • 流動性獲取:如何在以太坊及可能的其他Rollup 方案上取得並使用流動性?同步或原子級可組合性的重要性如何?

  • 安全來源:從以太幣轉移至Rollup 的流動性應在多大程度上直接繼承以太坊的安全性,還是依賴Rollup 提供者?

  • 執行表現力:以太坊虛擬機器(EVM)相容性的重要性如何?鑑於SVM 等替代方案及流行的Rust 智能合約的興起,EVM 相容性在未來五年是否仍將重要?

Rollup 譜系上的兩極化

以太坊2030技術宣言:Rollup雙軌並行的世界帳本之路

Rollup 計畫逐漸向兩個極端聚集。一端是高效能Rollup,它們能提供最大吞吐量和用戶體驗(高頻寬、低延遲),但與以太坊L1 的耦合度較低;另一端是以太坊對齊型Rollup(例如基於L1 的Rollup、原生Rollup、超音波Rollup,參考中心連結),這類Rollup 充分利用以太坊性能的安全性、數據與經濟性機制,而處於中間地帶、試圖平衡兩者的Rollup 可能難以競爭,最終會向兩極之一靠攏,面臨被淘汰的風險。

圖表左上角的Rollup 著重效能:它們可能採用中心化排序器、替代資料可用性網路(DA 網路)或特定應用最佳化,以實現遠超常規L2(如MegaETH)的吞吐量。部分性能型Rollup 會在對齊性上更靠右(例如,透過採用Puffer UniFi 和Rise 等基於快速預確認的技術,瞄準右上角的「理想目標」),但其最終確定性仍取決於L1 的規格。相較之下,右下角的Rollup 則最大化與以太坊的對齊性:將ETH 深度融入手續費、交易和DeFi;將交易排序和/ 或證明驗證固化在L1;並優先考慮可組合性而非原始速度(例如,Taiko 雖朝此方向發展,但也在探索許可式預確認以優化用戶體驗)。到2030 年,我預期許多「中庸」的L2 要麼轉向上述某類模式,要麼面臨被淘汰的風險。使用者和開發者會傾向於選擇高安全性、與以太坊對齊的環境(用於高風險和可組合的DeFi 場景),或高可擴展性、為應用程式量身定制的網路(用於大眾用戶應用)。以太坊2030 年的路線圖為這兩條路徑都奠定了基礎。

以太坊2030技術宣言:Rollup雙軌並行的世界帳本之路

「對齊性」的定義存在爭議,尚未達成共識。就本報告而言,以上是「效能」與「對齊性」的簡要分析架構。前文圖表基於此定義繪製,未必適用於其他「對齊性」的解讀。

為何中間地帶會消失?

網路效應會推動市場聚集到更少、更大的樞紐。在加密貨幣這類網路效應起主導作用的市場中,最終可能會形成少數贏家主導的格局(就像我們在CEX 領域看到的那樣)。由於網路效應會圍繞一條鏈的核心優勢凝聚,生態系統往往會向少數「效能最大化」和「安全性最大化」的平台整合。一個在以太坊對齊性或性能上僅做到半吊子的Rollup,最終可能既得不到前者的安全性,也無法擁有後者的可用性。

隨著Rollup 技術走向成熟,經濟活動會根據「所需安全性」與「取得安全性的成本」之間的權衡形成分層。那些無法承受結算或治理風險的場景,例如機構級DeFi、大型鏈上金庫、高價值抵押品市場等,可能會集中在繼承以太坊完整安全保障與中立性的鏈上(或以太坊L1 本身)。而另一端,那些面向大眾的應用場景(如Meme、交易、社交、遊戲、零售支付等)則會聚集在用戶體驗最佳且成本最低的鏈上,這類鏈可能需要客製化的吞吐量提升方案或中心化排序機制。因此,那些「速度尚可但非最快、安全性還行但非最優」的通用鏈,吸引力會逐漸下降。尤其是到2030 年,若跨鏈互通性能讓資產在這兩類場景間自由流動,這種中間地帶的生存空間會更有限。

以太坊技術堆疊的演進

以太坊整個基礎層(從執行、結算、共識到數據可用性)都規劃了重大升級,旨在提升L1 的擴展性,並更好地適配以Rollup 為核心的發展模式。其中關鍵改進(如箭頭所示)將提升效能、降低複雜度,並推動以太坊在Rollup 運作中發揮更直接的作用。

執行層

到2030 年,以太坊目前的執行環境(採用256 位元架構和傳統設計的以太坊虛擬機器EVM)可能會被更現代、高效的虛擬機器取代或增強。 Vitalik 已提議將以太坊虛擬機器升級為基於RISC-V 的架構。 RISC-V 是一種精簡的模組化指令集,有望在交易執行和證明生成效率上實現重大突破(提升50-100 倍)。其32/64 位元指令可直接適應現代CPU,且在零知識證明中效率更高。為減少技術迭代的衝擊並避免進度停滯(例如先前社區考慮用eWasm 取代EVM 時的困境),計劃採用雙虛擬機模式:保留EVM 以確保向後相容,同時引入新的RISC-V 虛擬機處理新合約(類似Arbitrum Stylus 對WASM + EVM 合約的相容方案)。此舉旨在大幅簡化並提速執行層,同時助力L1 的擴展性與Rollup 支援能力。

為何要這樣做?

EVM 的設計並未考慮零知識證明,因此zk-EVM 證明器在模擬狀態轉換、計算根哈希/ 哈希樹及處理EVM 特有機制時,會產生大量額外開銷。相較之下,RISC-V 虛擬機器採用更簡潔的暫存器邏輯,可直接建模並產生證明,所需約束大幅減少。其對零知識證明的友善性,能消除gas 計算和狀態管理等低效環節,對所有採用零知識證明的Rollup 都大有裨益:狀態轉換證明的生成將更簡單、快速且低成本。歸根究底,將EVM 升級為RISC-V 虛擬機可提升整體證明吞吐量,使L1 直接驗證L2 執行成為可能(下文詳述),同時提高效能型Rollup 自體虛擬機的吞吐量上限。

此外,這也將突破Solidity/Vyper 的小眾圈子,大幅拓展以太坊的開發者生態,吸引更多Rust、C/C++、Go 等主流開發社群的參與。

結算層

以太坊計畫從零散的L2 結算模式轉向統一的、原生整合的結算框架,這將徹底改變Rollup 的結算方式。如今,每個Rollup 都需部署獨立的L1 驗證合約(詐欺證明或有效性證明),這些合約客製化程度高且相互獨立。到2030 年,以太坊可能會整合一個原生功能(建議的EXECUTE 預編譯功能),作為通用的L2 執行驗證器。 EXECUTE 讓以太坊驗證者直接重新執行Rollup 的狀態轉換並驗證其正確性,本質上是在協議層「固化」了驗證任意Rollup 區塊的能力。

這項升級將催生「原生Rollup」,本質上是可程式化的執行分片(類似NEAR 的設計)。與普通L2、標準Rollup 或基於L1 的Rollup 不同,原生Rollup 的區塊由以太坊自身的執行引擎驗證。

以太坊2030技術宣言:Rollup雙軌並行的世界帳本之路

資料來源:https://x.com/Spire_Labs/status/1915430799618564394

EXECUTE 省去了為EVM 模擬和維護所需的複雜定制基礎設施(如欺詐證明機制、零知識證明電路、多簽“安全委員會”),大幅簡化了等效EVM Rollup 的開發,最終實現幾乎無需定制代碼的完全無需信任的L2。結合下一代即時證明器(如Fermah、Succinct),可在L1 上實現即時結算:Rollup 交易一旦被納入L1 即達成最終性,無需等待欺詐證明窗口期或多時段的證明計算。透過將結算層打造為全球共享的基礎設施,以太坊增強了可信任中立性(使用者可自由選擇驗證客戶端)和可組合性(無需擔心同slot 即時證明問題,同步可組合性大幅簡化)。所有原生(或原生+ 基於L1 的)Rollups 將使用相同的L1 結算函數,實現標準化證明及Rollup(分片)間的便利交互作用。

共識層

以太坊的信標鏈(Beacon Chain)共識層正被重構為Beam Chain(計畫2027-2029 年測試),旨在透過先進加密技術(包括抗量子能力)升級共識機制,提升擴展性與去中心化程度。在六大研究方向的升級中,與本文相關的核心特性包括:

(Beam Chain 的最新進展可透過YouTube 的「 Beam Call 」系列了解。)

  • 更短時隙,更快最終性: Beam Chain 的核心目標之一是提升最終速度。將目前約15 分鐘的最終性(Gasper 機制下的2 個紀元,即32+ 32 個12 秒時隙)縮短至3 時隙最終性(3 SF, 4 秒時隙,約12 秒),最終實現單時隙最終性(SSF,約4 秒)。 3 SF+ 4 秒時隙意味著交易上鍊後10 秒內即可完成最終確認,大幅改善基於L1 的Rollup 和原生Rollup 的用戶體驗:L1 區塊速度提升將直接加快Rollup 區塊生成。交易納入區塊的時間約為4 秒(高負載時更長),使相關Rollup 的區塊速度提升3 倍(儘管仍慢於性能型Rollup、替代L1 或信用卡支付,因此預確認機制仍很重要)。更快的L1 最終性還能保障並加速結算:Rollup 可在幾秒鐘內完成L1 上的狀態提交最終確認,實現快速提款,降低重組或分叉風險。簡言之,Rollup 交易批次的不可逆性將從15 分鐘縮短至秒級。

  • 透過SNARK 化降低共識開銷: Beam 計畫將狀態轉換函數「SNARK 化」,使每個L1 區塊都附帶簡潔的zk SNARK 證明。這是實現同步、可程式執行分片的前提。驗證者無需處理每筆交易即可驗證區塊並聚合BLS 簽章(及未來的抗量子簽章),大幅降低共識的運算成本(同時降低驗證者的硬體需求)。

  • 降低質押門檻以增強去中心化: Beam 計畫將驗證者的最低質押額從32 ETH 降至1 ETH。結合證明者- 提議者分離(APS,將MEV 轉移至鏈上拍賣)和SNARK 化,可實現分佈式反合謀區塊構建,不再偏袒規模化質押池(如佔25% 市場份額的Lido),轉而支持更多使用樹莓派(Raspberry Pi)等設備的獨立質押者。這將增強去中心化與可信任中立性,直接利好對齊型Rollups。在APS 機制下,提議者數量會減少,但包含列表(FOCIL)將強化抗審查能力:一旦證明者將交易列入列表,即使是小規模、全球分佈的提議者群體也無法排除這些交易。

這一切都指向以太坊基礎層的未來:它將具備更強的可擴展性與去中心化程度。尤其是基於L1 的Rollup 將從這些共識升級中獲益最大,因為L1 將更適合其交易排序需求。透過在L1 上對交易進行排序,來自基於L1 的Rollup(以及原生基於L1 的Rollup)的最大可提取價值(MEV)將自然流向以太坊提議者,且這些價值可被銷毀,從而將更多價值積累重新集中到ETH 身上,而非流向中心化排序器。

資料可用性層(DA 層)

資料可用性(DA)吞吐量是Rollup 擴充的關鍵,尤其對未來需支援10 萬+ TPS 的效能型Rollups 而言。以太坊的Proto-danksharding(Dencun + Pectra 升級)已將每區塊目標和最大blob 數量分別提升至6 和9 ,使blob 數據容量達到8.15 GB / 天(約94 KB/s, 1.15 MB / 區塊),但仍顯不足。到2030 年,以太坊可能實現完全danksharding,目標每區塊64 個blob(每個128 KB),即約8 MB/4 秒時隙(2 MB/s)。

(註:Proto-danksharding 是以太坊擴容路線中的關鍵技術升級,透過引入新型資料儲存機制大幅提升網路效能。它是Danksharding 的過渡方案,核心目標是為L2 解決方案降低交易成本並增強資料可用性,同時為未來的完全分片技術奠定基礎。)

儘管這是10 倍的提升,但仍無法滿足MegaETH 等性能型Rollup 對~ 20 MB/s 的需求。不過以太坊的路線圖還包含更多升級:透過PeerDAS 等方案實現數據可用性採樣(DAS,預計2025 下半年- 2026 上半年),節點無需下載完整數據即可驗證可用性,結合數據分片使每區塊blob 目標提升至48+。在理想的Danksharding 和DAS 支援下,以太坊可實現12 秒時隙16 MB 資料處理能力,對應約7, 400 簡單交易/ 秒,經壓縮(如聚合簽章、位址壓縮)後可達58, 000 TPS,結合Plasma 或Validium(僅上鍊狀態根而非完整資料)則更高。儘管鏈下擴展存在安全與擴展性的權衡(如運營商失職風險),但到2030 年,以太坊預計將在協議層提供多元化DA 選項:為專注於安全的Rollups 提供完全鏈上資料保障,為專注於規模的Rollups 提供外部DA 存取靈活性。

綜上所述,以太坊的數據可用性(DA)升級正使其越來越適合Rollup。但要注意的是,以太坊目前的吞吐量仍遠不足以支撐支付、社交、遊戲等高頻場景。即使簡單的ERC-20 轉帳僅需約200 位元組的blob 數據,粗略計算也需要約20 MB/s 的原始DA 頻寬;而更複雜的交易(如Uniswapswap)會產生更大的狀態差異,所需頻寬將增至約60 MB/s!僅靠完整的Danksharding 技術難以達到此頻寬要求,因此吞吐量的提升需依靠資料壓縮與鏈下擴展的巧妙結合。

在此期間,性能型Rollup 需依賴Eigen DA 等替代DA 方案。這類方案目前已能提供約15 MB/s 的吞吐量,且計畫提升至1 GB/s;而Hyve 等新興方案則更承諾實現1 GB/s 的模組化DA,並支援亞秒級可用性。正是這類DA 方案,能讓Web3 應用程式具備媲美Web2 的速度與使用者體驗。

以太坊世界帳本的願景

「以太坊旨在成為世界帳本:一個儲存人類文明資產與記錄的平台,是金融、治理、高價值數據認證等領域的基礎層。這需要兩大核心能力:可擴展性與抗風險能力。」—— Vitalik

到2030 年,憑藉核心協議升級與以Rollup 為核心的技術演進,以太坊將更勝任這個角色。如前文所述,全技術堆疊的升級將支撐兩類Rollup 模式:一類傾向「深度以太坊化」,以安全性與可信中立性為核心;另一類則傾向「輕以太坊化」,以極致吞吐量與經濟獨立性為目標。以太坊的路線圖不強制單一路徑,而是提供足夠靈活的土壤,讓兩種模式都能蓬勃發展:

  • 對齊型Rollup:確保高價值、高關聯性的應用持續獲得以太坊的強力安全保障。其中,基於L1 的Rollup 能實現以太坊層級的活性,產生Rollup 區塊的L1 驗證者同時負責交易排序;原生Rollup 則具備以太坊層級的執行安全性,每一次Rollup 區塊的L1 驗證者同時負責交易排序;原生Rollup 則具備以太坊層級的執行安全性,每一次Rollup 區塊的L1 內重新執行並驗證;而原生基於L1 的Rollup(或稱超音波狀態轉換都在L1 內重新執行並驗證;而基於L1 的Rollup(或稱超音波活性,本質上成為以太坊L1 的一部分。這類Rollup 將助推以太坊L1 的價值累積:基於L1 的Rollup 產生的MEV(最大可提取價值)直接流向以太坊驗證者,且透過MEV 銷毀機制可增強ETH 的稀缺性;調用EXECUTE 預編譯功能驗證原生Rollup 的證明需gas,為ETH 創造新的產品流入管道。若未來多數DeFi 與機構金融運作在少數對齊型Rollup 上,ETH 將捕獲整個經濟體的費用。而以太坊的抗審查能力與MEV 價值捕獲機制,正是其成為「世界帳本」的兩大關鍵支柱。

  • 性能型Rollup:讓以太坊生態能涵蓋全品類區塊鏈應用,包括需大規模處理能力的場景。這類鏈很可能成為主流採用的橋樑,儘管可能引入(半)信任元素,但仍以以太坊作為最終結算層與互通性樞紐。性能型與對齊型Rollup 的並存,使以太坊生態能同時支撐頂級安全性與頂級吞吐量應用。 L2 的異質性與互通性對以太坊利大於弊:儘管這些Rollup 與ETH 的經濟綁定較弱,但透過將ETH 用作gas 代幣、交易媒介、DeFi 計價單位,以及高容量環境下新型應用的核心資產,仍能催生對ETH 的新增需求。值得注意的是,前文提到以太坊DA 層或可支撐10 萬+ TPS,這意味著即便性能型鏈最終也可能回歸以太坊DA 層,而非依賴模組化替代方案(例如出於生態協同、可信中立性、技術棧簡化等考慮)。當然,若需節省成本或提升效能,它們仍可選擇其他DA 方案,但核心在於:以太坊DA 層、資料壓縮與鏈下資料管理的進步,將持續增強L1 的競爭力。

例外情況主要是與可信任企業深度綁定的Rollup(如Coinbase 的Base、Robinhood 的L2 網路Robinhood Chain), 使用者對這些企業的信任超過對無信任系統的信任(這種效應在新用戶與非技術用戶中尤為明顯)。此時,關聯企業的信譽與問責機製成為主要保障,因此這類Rollup 可在弱化以太坊對齊性的同時保持競爭力,因為使用者願意像在Web2 中那樣「信任品牌」。但其採用程度很大程度上依賴B2B 信任,例如摩根大通鏈可能更信任Robinhood Chain,而非以太坊及對齊型Rollup 提供的更強保障。

除此之外,中間地帶的Rollup 逐漸向兩極整合,很可能是這兩條路徑成熟的自然結果。原因很簡單:中間方案既無法達到高度對齊,也難以達到頂尖表現。專注於安全性與可組合性的使用者會選擇更貼近以太坊的Rollup;而重視低成本、高速度的使用者則會傾向最優效能平台。此外,隨著預先確認技術升級、時隙提速與L1 最終性加快,對齊型Rollup 的效能將持續提升,對「中等效能」的需求會進一步下降。整體而言,前者較適合機構DeFi,後者較適合零售級應用。

營運成功的Rollup 需投入大量資源(從吸引流動性到維護基礎設施),到2030 年,整合會更頻繁,即強大網路將吸收弱小網路的社群。這趨勢已現端倪。長遠來看,由少數具有清晰價值主張的核心樞紐所構成的生態,將勝過數百個同質化系統。

特別感謝mteam、Patrick、Amir、Jason、Douwe、Jünger 與Bread 提供的有益討論與回饋!

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