2023 年，以太坊迎來了兩次歷史性的重要升級。首先是 4 月 13 日完成的上海升級，它開放了信標鏈的質押提款功能，標誌著以太坊正式從 PoW 機制過渡到 PoS 機制，成為其發展路線圖中的關鍵里程碑。緊接著，備受矚目的坎昆升級也即將到來。這次升級旨在透過增加數據存儲空間，為 Layer 2 降本增效，預計能將 L2 的速度在現有基礎上提升 10 至 100 倍，同時大幅降低交易成本。根據最近一次以太坊核心開發者會議的討論，坎昆升級預計將於今年年底上線。
那麼，坎昆升級將如何為以太坊擴容提速？又會為 Layer 2 生態帶來哪些新機遇？R3PO 認為，坎昆升級將使 Layer 2 更深地融入以太坊生態，為用戶提供更快、更便宜的交易體驗。無論是 Optimistic Rollup 還是 ZK Rollup，都將從中受益，共同推動以太坊生態向前發展。
一、確定的未來——Layer 2
以太坊聯合創始人 Vitalik Buterin 在其最新文章《The Three Transitions》中指出，以太坊需要完成三項關鍵的技術過渡：向 Layer 2 擴展過渡（即全面擁抱 Rollup）、向錢包安全過渡（普及智能合約錢包），以及向隱私過渡（確保資金轉移具備隱私保護能力）。
這篇文章明確指出了 Layer 2 與 Rollup 的關鍵地位。Vitalik 認為，如果沒有 Layer 2 的發展，以太坊將因高昂的交易費用而難以成功。相較於 Visa 等傳統支付系統每秒數萬筆的交易處理能力，以太坊主網每秒僅約 15 筆交易的速度���然無法滿足日常需求，而每筆動輒數美元的手續費也讓許多普通用戶望而卻步。
以太坊每日承載著海量交易。隨著生態不斷擴張，有限的區塊空間成為稀缺資源，導致網路日益擁堵。Layer 1 主網交易費用高昂、速度緩慢的問題日益凸顯，降本增效刻不容緩。
如何為以太坊擴容提速，一直是開發者社群的核心議題。根據 Vitalik 公布的以太坊路線圖，在上海升級解決共識機制問題後，下一階段的重點便是解決擴容問題，目標是將網路吞吐量提升至每秒 10 萬筆交易以上。
目前，以太坊的主要擴容方案有兩種：Layer 2 和分片。Layer 2 是一種鏈下擴容解決方案，其核心思想是將大量的交易執行與計算移到鏈下處理，僅將最終的狀態證明或交易摘要提交到以太坊主網進行驗證和存儲。這樣既能保障以太坊主網的安全性，又能實現大幅擴容。當前主流的 Layer 2 方案是 Rollup，它將數百筆交易打包壓縮成一個批次，僅將這個批次的摘要數據提交至主網，無需在主網上進行完整的計算和存儲，從而極大提升了效率。
二、Optimistic Rollup 與 ZK Rollup 之爭
Rollup 主要分為兩大陣營：Optimistic Rollup（樂觀 Rollup）和 ZK Rollup（零知識證明 Rollup）。
Optimistic Rollup 採用「欺詐證明」機制。它預設所有提交的交易都是正確的，無需立即驗證。交易提交後會進入一個挑戰期（通常為 7 天），在此期間，任何節點都可以對有問題的交易提出挑戰並提供欺詐證明。如果挑戰成功，該筆交易將被撤銷；如果無人挑戰，挑戰期過後交易便最終確認。這種機制減少了即時驗證的計算開銷，代表項目有 Arbitrum 和 Optimism。
ZK Rollup 則採用「零知識有效性證明」機制。它透過生成一個零知識證明來驗證一批交易的有效性，並將這個證明連同最終的狀態變化一起提交到主網。相比 Optimistic Rollup，它無需上傳壓縮後的交易細節，也無需等待挑戰期，因此資金提現速度更快。其生態代表包括 ZKsync、Starkware 和 Scroll 等。
Optimistic Rollup 的優劣勢
優勢：
相容性高：Optimistic Rollup 更容易支援通用的智能合約，且與以太坊虛擬機（EVM）高度相容，方便開發者遷移和部署現有應用。
劣勢：
提款延遲：由於存在挑戰期，用戶從 Layer 2 提款到主網需要等待較長時間（通常為 7 天），影響資金流動性。
潛在的網路停滯：當網路出現爭議並需要處理欺詐證明時，整個網路可能會暫時停滯，影響交易進行。
ZK Rollup 的優劣勢
優勢：
更高的安全性與隱私性：基於數學證明的驗證過程安全性極高。零知識證明技術可以在不洩露交易細節的情況下驗證有效性，提供了更好的隱私保護。
即時最終性：交易一旦被驗證證明有效，便立即獲得最終確認，無需等待挑戰期，提款速度更快。
劣勢：
計算複雜度高：生成零知識證明需要大量的計算資源，導致其計算成本相對較高。
對複雜智能合約的支援仍在發展中：雖然技術在快速進步，但 ZK Rollup 對高度複雜的智能合約的支援度目前仍不如 Optimistic Rollup 成熟。
目前，Optimistic Rollup 因開發難度較低、上線較早而佔據先發優勢，鎖倉價值（TVL）佔據了 Layer 2 市場九成以上的份額。ZK Rollup 雖然市佔率較小，但其技術潛力巨大，正加速生態建設。隨著 Layer 2 生態日益成熟，坎昆升級後 Rollup 的手續費有望大幅下降。屆時，用戶增長與生態應用建設，將成為 ZK 系與 OP 系競爭中最關鍵的勝負手。
三、Layer 2 的未來：坎昆升級引領的新征程
上文我們比較了 Optimistic Rollup 與 ZK Rollup 兩種方案。隨著坎昆升級臨近，Layer 2 將迎來全新的發展階段。這次升級是以太坊提升可擴展性與整體效能的重要一步。透過坎昆升級，Layer 2 將更緊密地融入以太坊生態，為用戶提供更快速、低成本的交易體驗。無論是 Optimistic Rollup 還是 ZK Rollup，都將受益於此。升級後，以太坊 Layer 2 的交易速度預計將提升 10 至 100 倍，同時交易成本也將顯著降低。我們有理由期待，Layer 2 的廣泛應用將為實現高吞吐量、低成本的去中心化應用開啟無限可能。
一、主要內容
坎昆升級（Dencun 升級）共包含五項 EIP，目標是提升資料儲存容量並降低手續費。本次升級以 EIP-4844 為核心，並納入了 EIP-1153、EIP-4788、EIP-5656 與 EIP-6780 四項改進提案。目前確切升級日期尚未公布，但預計將在 2023 年底前完成。
EIP-4844：作為坎昆升級的核心，EIP-4844（又稱 Proto-Danksharding）是一套針對 Rollup 的擴容方案，也是以太坊擴容之路的第一步。升級前，Rollup 的資料會永久儲存在以太坊主網上，導致儲存成本高昂——用戶支付給 Rollup 的交易費中，約有 90% 都花在這上面。為此，EIP-4844 引入了一種全新的交易類型「Blob Transaction」，將資料移至「Blob」中進行臨時儲存（約 1 個月），期滿後自動刪除；若需長期保存，則由其他服務商根據需求另行處理。當 Blob 透過 Proto-Danksharding 成為以太坊協議的一部分後，未來有望在每個區塊中加入更多 Blob，從而大幅提升以太坊的吞吐量（超過 100 倍），同時顯著降低交易成本。
其他入選的 EIP 包括：
EIP-1153：降低鏈上資料的儲存費用，提升區塊空間的使用效率。
EIP-4788：優化跨鏈橋與質押池（staking pools）的設計。
EIP-5656：對以太坊虛擬機（EVM）進行細微的程式碼調整。
EIP-6780：移除可能導致智慧合約執行終止的程式碼。
二、哪些機會值得關注？
（1）Layer 2 的宏大敘事
以太坊網路擁塞的現狀，催生了迄今最受矚目的 Layer 2 敘事。目前 L2 生態的總鎖定價值（TVL）已較年初成長超過一倍，達到約 80 億美元。
坎昆升級作為以太坊擴容的第一步，將使 Layer 2 的速度提升 10 至 100 倍，成本也更低！EIP-4844 帶來的擴容能力與費用下降，將惠及所有 L2 生態：OP 生態將更加多元；ZK 生態則因資料可用性（data availability）增強而更實用；過去因成本過高而難以營運的獨立 Layer 2 也將迎來快速成長。隨著鏈上費用降低，L2 生態將日益豐富，用戶數量也將持續增加。
在已上線的項目中，Arbitrum、Optimism、新銳 ZKsync 及老牌應用 dYdX 已佔據當前 L2 市場的半壁江山。強者恆強，熱門賽道的龍頭協議在坎昆升級後將擁有更大的發展潛力。
除了已上線的項目，即將推出主網的 Scroll、Linea、Taiko 等也值得密切關注。
此外，L2 更快的交易速度和更低的費用，勢必催生新一輪專案的崛起。鏈上期貨、鏈上期權等對以太坊 TPS 敏感的應用，將因坎昆升級而獲得實質改善——例如 GMX、GNS 這類需要高速交易的專案，其發展空間將進一步擴大。
（2）資料可用性層（DA）賽道
由於 Blob 資料僅能短期儲存，調用歷史資料較為困難，因此催生了對去中心化儲存的需求；同時，Layer 2 擴容方案本身也需依賴資料可用性層（Data Availability Layer）。此外，坎昆升級也將利好 EthStorage、Arweave、Filecoin 等以太坊 DA 層專案。
三、Layer 2 將邁向何方？
可以預見，隨著坎昆升級吹響以太坊擴容的號角，更高的吞吐量和更低的交易費用將使 Layer 2 應用能夠處理更多交易，並為用戶提供更快、更即時的確認體驗。無論是金融領域的支付結算，還是遊戲與 NFT 等場景，Layer 2 的高效能都將為用戶帶來更流暢、更高效的使用體驗。
然而，單靠技術進步並不足以吸引用戶。要實現 Layer 2 的真正繁榮，創新型應用不可或缺。根據 L2beat 數據，目前已有 29 條 Layer 2（含已上線及研發中），其中 Arbitrum One、Optimism、zkSync Era、dYdX 的合計市占率高達 92.75%，其餘 L2 僅瓜分剩餘 6.25% 的市場。
這就好比耗費巨資修建了高速公路，卻因缺乏車流而顯得空蕩——這正是多數 L2 面臨的困境。沒有優質應用，L2 的價值就無從體現；Arbitrum 正是憑藉 GMX 等 DeFi 應用的崛起，逐步構建起繁榮生態。唯有開發出更便捷、更創新、更實用的應用，精準滿足用戶需求，才能真正吸引用戶關注與參與。這需要開發者與創業者在 Layer 2 上大膽嘗試、積極創新，結合其技術優勢，打造獨特且具吸引力的應用場景。唯有如此，Layer 2 才能真正融入用戶生活。因此，未來除了技術演進，用戶遷移與應用推廣也將成為 Layer 2 成功的關鍵。
參考文獻
1. https://vitalik.eth.limo/general/2023/06/09/three_transitions.html
2. https://ethereum-magicians.org/t/a-rollup-centric-ethereum-roadmap/4698
https://www.datawallet.com/crypto/zk-rollups-vs-optimistic-rollups
3. https://www.coindesk.com/tech/2023/06/08/ethereum-developers-cement-final-lineup-of-changes-in-dencun-upgrade/
4. https://l2beat.com/scaling/tvl#upcoming
5. https://ethereum.org/zh/layer-2/
6.https://medium.com/bitcoin-news-today-gambling-news/ethereums-cancun-deneb-upgrade-everything-you-need-to-know-3e67439a036