2030年以太坊的發展方向:Rollup技術分化下的世界帳本願景

以太坊一直致力於保持可信中立性,同時促進高層創新。早期規劃描繪了"以Rollup爲核心的路線圖",即底層網路逐步簡化固化,大部分活動遷移至L2。但近期發展表明,僅作爲最小化的共識和數據可用性層是不夠的:L1必須具備處理流量和活動的能力,因爲這是L2最終依賴的基礎。這意味着需要更快的出塊速度、更低的數據成本、更強大的證明機制,以及更好的互操作性。

L1活躍度提升將帶動L2活躍度增長,可謂水漲船高。

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操作性的前提下,大幅提升證明者的效率。

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

• 對齊型Rollup: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。這種關係具有互利性,對齊型Rollup可直接從L1獲取可組合性與安全性。

• 性能型Rollup:優先追求吞吐量與實時用戶體驗,有時會通過替代數據可用性層(DA層)或授權參與者(如中心化排序器、小型安全委員會/多重籤名)實現,但仍以以太坊作爲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方面:

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

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

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

Rollup譜系上的兩極分化

Rollup項目逐漸向兩個極端聚集。一端是高性能Rollup,它們能提供最大吞吐量和用戶體驗(高帶寬、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、超聲Rollup),這類Rollup充分利用以太坊的安全性、數據與共識機制,優先保障去中心化、安全性和可信中立性,但受L1設計限制,會犧牲部分性能。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。

"對齊性"的定義存在爭議,尚未達成共識。就本報告而言,以上是對"性能"與"對齊性"的簡要分析框架。前文圖表基於此定義繪制,未必適用於其他對"對齊性"的解讀。

爲何中間地帶會消失?

網路效應會推動市場向更少、更大的樞紐聚集。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"性能最大化"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。

隨着Rollup技術走向成熟,經濟活動會根據"所需安全性"與"獲取安全性的成本"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,比如機構級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,那些面向大衆的應用場景(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,這類鏈可能需要定制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,若跨鏈互操作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。

以太坊技術棧的演進

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爲核心的發展模式。其中關鍵改進將提升性能、降低復雜度,並推動以太坊在Rollup運行中發揮更直接的作用。

執行層

到2030年,以太坊當前的執行環境(採用256位架構和傳統設計的以太坊虛擬機EVM)可能會被更現代、高效的虛擬機替代或增強。Vitalik已提議將以太坊虛擬機升級爲基於RISC-V的架構。RISC-V是一種精簡的模塊化指令集,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位指令可直接適配現代CPU,且在零知識證明中效率更高。爲減少技術迭代的衝擊並避免進度停滯(例如此前社區考慮用eWasm替代EVM時的困境),計劃採用雙虛擬機模式:保留EVM以確保向後兼容,同時引入新的RISC-V虛擬機處理新合約(類似Arbitrum Stylus對WASM + EVM合約的兼容方案)。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支持能力。

爲何要這樣做?

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。相比之下,RISC-V虛擬機採用更簡潔的寄存器邏輯,可直接建模並生成證明,所需約束大幅減少。其對零知識證明的友好性,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。歸根結底,將EVM升級爲RISC-V虛擬機可提升整體證明吞吐量,使L1直接驗證L2執行成爲可能(下文詳述),同時提高性能型Rollup自身虛擬機的吞吐量上限。

此外,這還將突破Solidity/Vyper的小衆圈子,大幅拓展以太坊的開發者生態,吸引更多Rust、C/C++、Go等主流開發社區的參與。

結算層

以太坊計劃從零散的L2結算模式轉向統一的、原生集成的結算框架,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(欺詐證明或有效性證明),這些合約定制化程度高且相互獨立。到2030年,以太坊可能會集成一個原生功能(擬議的EXECUTE預編譯功能),作爲通用的L2執行驗證器。EXECUTE允許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。

這一升級將催生"原生Rollup",本質上是可編程的執行分片(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。

EXECUTE省去了爲EVM模擬和維護所需的復雜定制基礎設施(如欺詐證明機制、零知識證明電路、多籤"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。結合下一代實時證明器(如Fermah、Succinct),可在L1上實現實時結算: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。通過將結算層打造爲全球共享的基礎設施,以太坊增強了可信中立性(用戶可自由選擇驗證客戶端)和可組合性(無需擔心同slot實時證明問題,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)間的便捷交互。

共識層

以太坊的信標鏈(Beacon Chain)共識層正被重構爲Beam Chain(計劃2027-2029年測試),旨在通過先進加密技術(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:

• 更短時隙,更快最終性:Beam Chain的核心目標之一是提升最終性速度。將當前約15分鍾的最終性(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(3SF,4秒時隙,約12秒),最終實現單時隙最終性(SSF,約4秒)。3SF+4秒時隙意味着交易上鏈後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爲4秒(高負載時更長),使相關Rollup的區塊速度提升3倍(盡管仍慢於性能型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交易批處理的不可逆性將從15分鍾縮短至秒級。

• 通過SNARK化降低共識開銷:Beam計劃將狀態轉換函數"SNARK化",使每個L1區塊都附帶簡潔的zk SNARK證明。這是實現同步、可編程執行分片的前提。驗證者無需處理每筆交易即可驗證區塊並聚合BLS籤名(及未來的抗量子籤名),大幅降低共識的計算成本(同時降低驗證者的硬件要求)。

• 降低質押門檻以增強去中心化:Beam計劃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