以太坊生态的蓬勃发展与用户快速成长凸显出其扩容性不足的问题，扩容技术变成为提升以太坊网络效能的重点。本文将从以太坊的基本架构和特点开始介绍，并探讨其所面临的扩容问题和相关解决方案，包括侧链、ZK-Rollups 和 Optimistic Rollups 等技术，以及其他 EVM 和非 EVM 区块链项目所发挥的角色与功能。

以太坊的技术回顾

以太坊是基于区块链技术的去中心化智能合约平台，使用帐户模型和以太币作为交易媒介。智能合约具有数据透明、不可篡改的特点，执行环境分散且安全。2. 以太坊面临扩容问题，开发社群提出了多种解决方案，如侧链、Rollup、分片技术等，以实现系统的可扩展性和性能优化。

前言

以太坊是一个开放的区块链平台，它可以让任何人建立和使用去中心化的应用程式。 2013 年以太坊的创始人 Vitalik Buterin 发表的以太坊白皮书，阐述了以太坊的设计理念和技术架构，替日后蓬勃发展的区块链应用与生态系奠定了基础。

以太坊的创立初衷是为了改进比特币的功能而不仅只是电子支付系统，两者间最主要的区别在于以太坊能够存储可以执行程序的代码，此核心创新又称为智能合约，这意味着任何开发者都能够在以太坊区块链上编写可以执行的去中心化应用程序（DApps），实现各种商业逻辑和社会契约。

由于智能合约的出现，使用者可以在无需信任或中介的情况下，进行安全、透明和自动化的交易与协作，区块链网络有了更多的用途和功能。

然而以太坊的发展与实际应用也遭遇了一些问题，其中最大的困境是扩容性问题，当加密货币市场出现快速增长和交易量激增时，以太坊区块链的性能不足以应付需求。因此，以太坊需要不断创新和演进，以满足不断增长的用户群。

本课程旨在回顾以太坊的技术发展历程，探讨以太坊如何成为区块链领域的创新者，并了解以太坊面临的扩容问题及其改进方向。

以太坊的架构简介

先前技术的限制

在以太坊出现前，区块链发展的重心仅限于数字货币和支付系统，使用去中心化的区块链帐本记录交易。以比特币为例，比特币网络可视为一个状态转换系统，使用未花费交易输出 (Unspent Transactions Output，简称 UTXO) 模型，指的是一笔交易后剩余的可用于另一笔交易的代币数量，可以理解为别人给我钱后，剩下还没花掉的余额是多少。

每次矿工挖掘出新区块时，都代表了比特币网络的状态发生了变化，因为新区块中包含了一些有效的交易，这些交易会消耗一些 UTXO 并产生一些新的 UTXO。这些新的 UTXO 就成为了比特币网络的最新状态，也就是所有用户持有的比特币数量和分布。

上一个状态 + 新区块中的有效交易 = 当前状态

UTXO 的状态转换

日常生活中人们比较熟悉像银行那样的帐户模型，一个区块链地址对应到一个帐户，每笔交易都是从一个帐户转移资金或资料到另一个帐户，您的帐户余额就是您拥有的资产。 UTXO 模型进行交易时没有地址的限制，每一次交易都能使用不同的地址，您的资产是与您关联过的所有 UTXO 总和，并非特定地址的余额。因此 UTXO 有较好的并行性，而帐户模型更可能是序列执行，因而产生效能上的限制。虽然 UTXO 模型具备更好的隐私性和可扩展性优点，但较不直观且难以实现复杂的逻辑运算，例如比特币的编程语言就存在以下限制：

缺乏图灵完备性

虽然比特币脚本语言支持非常多样化的功能，但并没有支持所有的计算，主要缺少的类别是回圈。理论上任何循环运算都能通过多层的 if 语句多次重复执行底层代码来实现，但这会导致运作效率非常低下。

价值盲区

UTXO 脚本无法对可提取金额做精细控制。比如说，某位用户 A 需要对冲价格风险，另一位用户 B 作为对手盘，双方将价值 $1000 的资产存入合约中，30 天后 A 用户取回价值 $1000 的比特币，其余的部分则发送给 B，这会需要预言机来确定 1 个比特币的美元价值，迫使预言机持有许多不同面额的 UTXO。

缺少状态弹性

UTXO 只有两种状态，已使用或是未使用。需要多阶段状态（如正在使用中）的期权合约、去中心化交易报价、加密承诺协议等等难以创建。因此 UTXO 只能用于构建简单的一次性合约，而不是去中心化协议中更复杂的“有状态”合约。

区块链数据盲区

UTXO 模型看不到区块链的数据，例如随机数、时间戳和上一个区块的哈希值。使得博弈或其他几类的去中心化应用受到了限制。

以太坊的帐户模型

为了解决比特币在智能合约应用方面的短板，以太坊舍弃了 UTXO 采用帐户模型，就像个人的银行帐户那样，有资料库在记录每个帐户的余额，伴随每次交易自动更新。

以太坊上有两种帐户，一种是通过私钥控制的普通帐户，另一种则是由智能合约代码控制的合约帐户，以太币则是以太坊网络中的交易媒介：

帐户（Accounts）

以太坊上的每个帐户都有一个唯一的 20 位元位址，类似于您银行帐户的帐户号码，可以储存一些以太币或数据，透过交易来互相转移以太币或传递讯息。

合约（Contracts）

合约就像是一台自动贩卖机一样，当您投入一些以太币，合约就会执行其中的程式码，并根据代码的逻辑执行特定操作。合约可以存储资料、执行程式码、传递讯息、或是与其他合约互动。

以太币（Ether）

以太币是以太坊上的原生加密货币，可用于支付以太坊网络的使用费（Gas Fee）。您可以透过交易来传递以太币，就像利用银行转帐一样，也能购买合约中的服务或产品。

智能合约

在区块链发展历程中，以太坊是率先促成智能合约与去中心化应用落地普及的区块链网络。以太坊的智能合约一般使用 Solidity 语言编程，是一种在区块链上执行的程式，具备自动化、去中心化、资料公开透明、难以被窜改的特点，可用来实现各种商业逻辑和交易规则。用户在不需要信任第三方的情况下，能够利用智能合约完成安全可靠的交易。

智能合约可用于开发各种不同类型的去中心化应用程序（DApp），让以太坊网络实质上成为一台全世界共用的电脑，任何人都可以在这台电脑上存取数据，以及编辑与操作不同类型的应用程序，来满足自己的需求。

乍看之下感觉起来似乎没什么特别之处，不就是跑程序软件而已吗？在中心化的伺服器上存储数据和执行 Web 应用代码，或是在自己的个人端电脑上安装软件，一样可以做出与智能合约相同的应用功能。

然而这种便宜行事的作法将承受数据丢失、篡改、服务中断等限制和风险。智能合约的出现赋予了传统应用程序前所未有的安全性、可验证性、和抗审查性。具体来说，以太坊的智能合约和一般的 Web 应用及个人端软件有以下几个主要差异：

数据存储

智能合约的数据是存储在区块链上，每个节点都有一份完整的副本，因此数据是透明和不可篡改的。一般的 Web 应用及个人端软件的数据是存储在中心化伺服器上，只有伺服器管理者或授权者才能访问和修改数据，因此数据是不透明和可变动的。

程序逻辑

智能合约的程序逻辑是写在区块链上，一旦部署就难以窜改或删除，因此程序逻辑是固定和可预测的。一般的 Web 应用及个人端软件是写在中心化伺服器上，可以随时修改或删除，因此程式逻辑是灵活和不可预测的。

执行环境

智能合约的执行环境是由区块链网路提供，每个节点都可以验证和执行智能合约，因此执行环境是相对分散和安全的。一般的 Web 应用及个人端软件的执行环境是由中心化伺服器提供，只有该伺服器才能执行这些程序，因此执行环境是集中和相对不安全的。

交互方式

智能合约的交互方式是通过区块链交易来进行，每次交互都需要支付一定量的以太币作为手续费，因此交互方式是有成本和有延迟的。一般的 Web 应用的交互方式是通过 HTTP 请求来进行，而个人端电脑则是直接在 OS 中操作即可，交互时通常不需要支付任何费用，因此交互方式是接近无成本和即时的。

以太坊虚拟机

以太坊虚拟机（EVM）是一台运行在以太坊区块链上的图灵完备计算机，它可以执行智能合约的代码并修改区块链的状态。简单的理解方式就是个人端电脑或手机内的操作系统 OS，只有在这个特定环境下才能执行智能合约和以太坊上的应用程序。

EVM 是一个隔离的环境，不受外部干扰，也不会影响安装的设备。 EVM 的工作原理是将智能合约的代码（通常以 Solidity 语言编写）编译成一种称为 EVM 位元组码的指令集，然后由 EVM 逐步执行这些指令。

EVM 的执行结果会改变区块链上的状态，例如转移代币、储存数据或触发事件。为了防止以太坊上出现恶意的智能合约代码造成死循环当机，每个指令都需要消耗一定数量的 Gas，若没有足够 Gas 就无法进行任何操作。

Gas Fee

Gas Fee 指在以太坊网路上执行智能合约或转移代币所需支付的以太币（ETH）交易手续费，用以奖励维护网路的矿工。 Gas Fee 的高低取决于交易的复杂度和网路的拥挤程度，通常以 Gwei（1 Gwei = 0.000000001 ETH）来计算。

交易者可以自行设定 Gas Price（每单位 Gas 的价格）和 Gas Limit（最多愿意支付的 Gas 数量），来调整交易的速度和成本。

以太坊的 Gas Fee 计算公式如下：

Gas Price * Gas Limit = Gas Fee

Gas Price 为手续费单价的概念，如果 Gas Price 过低，交易的优先顺位也会较低，因此交易可能会被矿工忽略；

Gas Limit 是手续费用量的概念，如果 Gas Limit 过低，不会影响交易的优先顺位，但处理交易时可能会因为执行不完整而失败，已支付的 Gas Fee 也不会退还。

在 EIP-1559 （以太坊改进提案）后，Gas Price 有最低的 Base Fee，根据网络的需求和区块大小动态调整，Gas Price 设定高于 Base Fee 的交易必定会被处理，并且从区块链网络中销毁减少 ETH 的代币供给。

Tips 是用户愿意支付给矿工或验证者的额外费用，是一个由用户自己设定的可选值，可以帮助用户提升自己的交易顺位，或是在网络拥挤时加快交易速度。

由于以太坊的 Gas 机制，区块链网络的计算资源和储存空间能够被适当的定价，从而避免公地悲剧，也可防止智能合约执行无限循环的错误代码，或是遭到有心人士的恶意攻击。

挖矿

在 2022 年 9 月的以太坊合并前，以太坊和比特币都是基于工作量证明（Proof of Work，PoW）的共识机制来促进区块链网络的正常运作。

参与挖矿的设备需要解决一个复杂的加密难题，也就是通过算力计算出一个符合规定的哈希值，这个过程需要消耗大量的计算资源和电力，并且难度会随着网络算力的变化而不断调整，提供算力的用户又称为矿工。

通过不断尝试计算哈希值，矿工有机会找到符合要求的哈希值，接着矿工可以将待处理的交易打包成一个区块，并将区块广播到整个网络中进行验证和确认。如果区块被确认，则矿工将获得区块奖励和交易手续费。

以太坊 2.0 升级后采用权益证明（Proof of Stake，PoS）的共识机制进行挖矿。验证交易的节点需要将一定数量的以太币作为抵押品，以此竞争获得出块的权利。

质押的目的是为了让节点有一定的经济风险，攻击网络的节点，其质押资产将会被削减承受损失，借此吓阻参与者的恶意行为。节点质押的以太币数量越多，则获得出块权利的概率越高。

负责出块的节点需要打包待处理的交易，生成新的区块，并将其广播到网络中进行验证和确认。如果区块被确认，则节点将获得区块奖励和交易手续费，同时也会根据质押资产的数量获得一定的收益。

挖矿机制在以太坊网络中扮演着非常重要的角色，主要体现在以下几点：

确保交易的可靠性和安全性

挖矿是通过在区块链中加入新的交易，从而增加区块的数量，通过获得工作证明（目前为权益证明），确认这些交易的合法性。挖矿让攻击者难以进行篡改交易的恶意行为，确保了交易的可靠性和安全性。

维护区块链的去中心化

挖矿机制可以防止任何单个实体或组织控制整个以太坊网络，因为挖矿需要大量的算力（目前为质押代币），攻击者需要大量的资源才能够获得控制权。这可以确保网络的去中心化，避免任何单个实体或组织的垄断。

提供奖励激励参与

挖矿可以让参与者通过贡献资源获得奖励，从而促进用户参与网络的建设和运营，保证网络的正常运转。

与 PoW 挖矿相比，PoS 挖矿所需的计算资源和电力消耗大大降低，因此可以更好地满足以太坊网络的发展与扩容需求。

以太坊的应用

以太坊的智能合约为许多重要的应用带来了可能性，以下做简单的概述：

DeFi（Decentralized Finance）

DeFi 是以太坊智能合约中最为成功的应用之一。它借助智能合约建立了一系列的去中心化金融协议，例如 MakerDAO、Compound、Uniswap 等等，这些协议可以实现诸如借贷、交易、保险、资产管理等金融业务。

NFT（Non-Fungible Token）

NFT 是一种基于以太坊智能合约的数位资产，以智能合约实现对数位资产的唯一性和不可替代性。 NFT 可以应用于艺术品、音乐、游戏、虚拟地产等领域。

DAO（Decentralized Autonomous Organization）

DAO 是一种基于以太坊智能合约的去中心化自治组织，它可以让成员通过投票决策组织内部事务，例如决定预算、人员管理、投资决策等。 DAO 的运作方式可以实现真正的去中心化和民主化，并且可以应用于社区、公司、基金会等组织。

发行代币

以太坊上的 ERC-20 标准规范了代币的发行和交易方式，可以用来建立自己的代币，并且这些代币可以在以太坊上交易。

去中心化存储

以太坊上也有一些基于智能合约的分布式文件存储协议，例如 Swarm 协议允许用户将文件分散储存在网络上，使其更安全和可靠。

云端计算

以太坊上也有一些基于智能合约的去中心化计算平台，如 Golem 和 iExec，这些平台允许用户租用计算资源来运行各种应用程序，从而实现更高效的计算和数据处理。

数位身分

EIP-4361 提供了 Login With Ethereum 的验证标准框架，允许使用者依其以太坊地址登入去中心化应用（DApps），而不需要传统的帐号和密码。这个验证机制可以增加使用者的隐私和安全，同时减少中介的干预。

除了上述应用，以太坊智能合约还可以实现更多的应用，例如游戏、社交、供应链管理等等。由于智能合约的可编程性，以太坊上的应用场景仍在不断扩展，未来仍有很大的发展空间。

以太坊面临的扩容问题

以太坊为了追求去中心化和安全性，在一定程度上牺牲了部分的效能。由于技术上的限制，以太坊的区块生成时间为约 12~15 秒，每个区块的大小限制为 15 MB，这使得以太坊每秒仅能处理大约 15 笔交易。

然而作为生态系与开发社群最庞大的智能合约网络，过往的 5 年内以太坊区块链上非零余额的独立钱包地址数增长了超过 10 倍，不同协议和用户的激增，使得原有设计不堪负荷，以太坊面临的扩容问题变得益发严重。

为了提升以太坊的扩容性，开发社群已经提出过多种解决方案，包括侧链、Rollup、分片技术、以及通过其他兼容 EVM 的区块链网络分流等等，以缓解拥塞情况。

Side Chains 介绍

以太坊面临扩容问题，需要解决交易速度和成本问题，侧链技术是一种解决方案。2. 侧链是与主链平行运行的独立区块链，通过特定机制实现对主链的扩容和应用支持，具有减缓拥塞、支持不同共识机制、提供更高隐私性和更多互操作性的优点。

前言

作为最大的去中心化智能合约区块链网络，以太坊可以提供各种去中心化应用和服务。然而，随着用户人数的增加，以太坊面临着交易速度慢、费用高昂、扩展性有限等问题。为了解决这些问题，许多开发者和项目采用了 Side Chain 技术，即在以太坊主链之外建立一个或多个平行的区块链，并通过一定的机制与主链进行互动和同步。

Side Chain 可以根据不同的需求和场景，设计自己的共识算法、交易规则、安全机制等，从而提高效率、降低成本、增加灵活性。通过 EVM 的整合，Side Shain 也能保留与以太坊主链的兼容性和互操作性。

目前以太坊主链的平均每秒交易量只有 15 笔，而 Visa 等传统支付公司则可处理每秒数千甚至上万笔的交易。通过使用 Side Chain 技术，以太坊将有望大幅提升其性能。本课程将介绍 Side Chain 的基本概念、原理和类型，并分析 Side Chain 在以太坊生态系统中的作用和挑战。

侧链的基本概念和运作原理

共识算法

侧链是一种在以太坊主链之外运行的区块链，可以与主链进行资产和数据的交换。根据其需求及目的，侧链可以制定专属的共识机制和规则，来提高扩容性和效率，减少主链的负担和交易费用，并且不会影响到主区块链。

目前以太坊使用权益证明（Proof of Stake, POS）的共识机制，但侧链可以使用其符合自身需求的共识算法，较为常见的有权威证明（Proof of Authority, PoA）、委托权益证明（Delegated Proof of Stake, DPoS）、权益证明、工作量证明（Proof of Work, PoW）或是混合型的共识算法。

采用不同的共识机制通常是为了提升侧链的出块速度和吞吐量，侧链的区块参数设定往往都和以太坊主链不同，像是区块大小、区块时间、区块奖励或难度调整等等。这些参数对于区块链的性能和经济模型有很大的影响，同时也会影响不同区块链网络之间的兼容性和平衡性。

区块参数

以太坊主链通常有着较为保守的区块参数设定，例如较慢的出块时间和较小的区块，以确保区块链的去中心化和安全性。相反地，侧链通常会采用更快的出块时间和更大的区块，以实现更高的吞吐量、更快的交易速度和更低的交易费用。

然而，这种作法也可能会降低侧链的去中心化程度和安全性，快速的出块时间和更大的区块会增加运行全节点的难度，从而导致少数的“超级节点”负责维护和保护该链。在这种情况下，验证节点的串通或对该链发起恶意攻击的可能性也会增加。

兼容 EVM 环境

侧链都会兼容以太坊虚拟机（Ethereum Virtual Machine, EVM），因此可执行以太坊上的智能合约，也能直接利用以太坊的生态系统和开发工具，使用 Solidity 等语言进行编程。

对于想要踏出以太坊生态系的开发者来说，侧链是一个有效的扩容解决方案，能够有效降低交易成本并且以更快的速度执行去中心化应用程序。

然而使用侧链也会承担一些风险，侧链的安全性通常需要自行负责而不受以太坊主网保护，因此更可能遭遇到恶意攻击或其他安全上的问题。

资产转移

若想要成为以太坊主网的侧链，就必须能在不同区块链之间便捷地转移资产。这有赖于跨链桥的技术，分别在以太坊主网和侧链上部署智能合约来控制资产转移，让它们能够互相通信和交换数据。

使用跨链桥时，资产并非真的从一个区块链转移到另一个区块链上，而是通过铸造和销毁机制来实现。发送至跨链桥智能合约的资产将被锁定，由中继器接收并验证用户的交易，在经过安全检查后会产生一个称为“简单支付验证”（Simple Payment Verification, SPV）的收据，然后将该笔跨链交易转发到目标区块链上，于跨链桥的另一端生成等值代币。

这种交易的方式也被称为“双向挂钩”，通过智能合约质押和解锁不同链上的等值资产，就能很容易地进行资产转移。

侧链的应用场景和优点

减缓以太坊区块链的拥塞

侧链可以分担主链的负担，提高整个区块链系统的吞吐量和效率。

支持不同的共识机制

侧链可以使用不同的共识机制，以提供订制化的服务应用。

提供更高的隐私性

侧链可以使用更高级的加密技术，保护交易的隐私性和安全性。

支持更多的互操作性和可组合性

侧链可以横跨向及纵向扩展，打造多链并联的生态网络，为不同的区块链之间提供更好的互通性。

替应用程序开辟推广通路

EVM 兼容的侧链允许 dapp 扩展至其他区块链网络上，建立更庞大的用户社群。

侧链的限制和挑战

安全性较低

侧链的安全性取决于共识机制和验证者的数量和质量，若共识机制较弱或验证者不可信，侧链可能会遭受攻击或故障，导致资料丢失或篡改。

兼容性问题

因为侧链和主链可能使用不同的区块结构、智能合约语言、状态转换规则等。这可能导致资产转移或合约执行出现错误或失败。

可用性限制

侧链可能受到网路延迟、节点离线、或是跨链桥壅塞等因素影响，导致用户无法及时发送或接收交易数据。

中心化风险

侧链一般都需要独立主网自行运作，并且有专属的共识机制和验证者。若主要验证者集中在少数机构或个人手中，侧链的可信度和安全性将会受到威胁。

开发难度较高

侧链网络的许多重要参数都不同于主链，需要考虑匹配度、负载平衡、性能瓶颈、以及其他使用上可能发生的潜在问题，需要更高的技术门槛。

著名的侧链项目和发展趋势

Polygon

Polygon 区块链是主流的以太坊扩容解决方案之一，使用 POS 共识机制，旨在提升区块链网络的效率和可扩展性。它通过创建多个平行链（也称为子链）实现这一目标，这些子链与以太坊主链相连，并可自定义其安全性、治理和共识机制。

Polygon 的主要优势在于减少交易费用、提高交易速度、支持更多的应用场景，同时保持与以太坊的兼容性和互操作性。此外，Polygon 是一个开放平台，任何开发者都可以在其上创建和部署自己的子链或平行链。

作为以太坊的侧链，Polygon 提供快速、便宜和安全的链上交易，其开发的多链扩展共识模型也允许跨不同链的 DApps 互操作集成。

近期 Polygon 取得了许多进展，新推出的 Polygon ZKEVM 是一种利用零知识证明（ZK proofs）来实现以太坊虚拟机（EVM）的扩容方案。特点包括以太坊虚拟机等效、继承安全性、批量处理交易降低成本、使用的 Polygon Zero 技术也是目前最快的零知识证明系统，比其他 Layer 2 解决方案如 Optimistic Rollup 有更好的最终确认性。

Polygon ZKEVM 目前已开源进入了公开测试网阶段，风险投资公司 Seven Seven Six 创业基金也推出了一项价值 2 亿美元的倡议，协助 Polygon 上新专案的开发。目前 Polygon 已成为第二大的 GameFi 区块链，拥有超过 13 万的日活跃游戏玩家。

Skale

Skale 区块链是专注在以太坊侧链开发的项目，使用 POS 共识机制，该网络采用名为弹性 sidechain 的独特方法，实现高性能同时保持与以太坊区块链的兼容性，能为去中心化应用（dApps）和智能合约提供高效、安全且具有成本效益的基础设施。

自 2020 年 6 月主网上线以来，Skale 在寻求可扩展且高效的去中心化应用解决方案的开发者和用户中越来越受欢迎。 Skale 网络的主要特点是弹性 sidechain 的使用，它们本质上是与以太坊主网相连的独立区块链网络。开发者可以根据自己的需求创建和自定义这些 sidechain，以支持各种 dApps 和智能合约。

Skale 网络还为开发者和用户提供了其他一些功能和好处。例如，它支持多种编程语言和框架，方便开发者构建和部署其 dApps 和智能合约。同时，它提供低交易费用和快速交易时间，为用户提供成本效益和效率的解决方案。

在代币经济方面，Skale 网络使用 SKL 作为其本地加密货币，总供应量为 40 亿，其中相当一部分分配给生态系统发展和社群奖励。

Gnosis Chain

Gnosis Chain，前身为 xDai Chain，是一个以太坊 Side Chain 项目，旨在为去中心化应用（dApps）提供高度可扩展、安全且具有互操作性的区块链解决方案。 Gnosis Chain 支持高达 1000 TPS 的交易速度，并使用了 PoS 共识机制和智能合约验证等安全措施来确保网络安全。此外，Gnosis Chain 与以太坊网络兼容，实现了与以太坊网络的互操作性。

近期 Gnosis Chain 在技术方面取得了重要进展。首先，Gnosis Chain 推出了新版本，包括更快的交易速度和更高的安全性等优化功能。此外，Gnosis Chain 与 Polygon 合作，将 Gnosis Safe 钱包引入 Polygon 网络，实现更快的交易速度和更低的费用。最后，Gnosis Chain 与 DeFi 保险公司 Nexus Mutual 合作，为 Gnosis Safe 钱包提供保险服务。

xOmniBridge 技术允许在 Gnosis Chain 和其他网络（如以太坊和 Binance Smart Chain）之间进行跨链资产转移。这使得用户可以在不同的网络之间转移资产，而无需使用中心化交易所。目前许多以太坊应用程序如 Chainlink、Aave 等都转移到 Gnosis Chain 上开发，去中心化金融（DeFi）协议、游戏、和 NFT 市场生态皆相当完善。

Rollups 介绍

ZK-Rollups 和 Optimistic Rollups 是提高区块链交易效率和安全性的技术方案，可节省资源、提高交易速度和吞吐量、并降低手续费用。2. Optimistic Rollups 在链下执行交易，利用欺诈证明来检测错误交易，ZK-Rollups 通过零知识证明算法生成有效性证明，提供主链上节点验证的方式。

前言

以太坊是最受欢迎的区块链之一，长期以来一直存在着扩展问题。高 Gas Fee 和缓慢的交易速度是主要的问题，因此导致网络拥挤不敷使用。为了解决这些问题，许多扩容方案应运而生。在本课程中，我们将介绍一些以太坊的扩展解决方案，并深入探讨两种常见的 Rollups 方式，Optimistic Rollup 和 ZK Rollup。

Optimistic Rollup 是以太坊的 Layer2 协议，旨在扩展以太坊的基础层吞吐量。它们通过在链下处理交易，减少了在以太坊主链上的计算，从而大大提高了处理速度。与其他扩容方案（如侧链）不同，Optimistic Rollup 会将交易结果打包发布在以太坊上，从而继承主网的安全性，通过欺诈证明验证链上的交易，并且于其他地方存储交易数据。

由于不使用缓慢、昂贵的以太坊网络直接处理每一笔交易，Optimistic Rollup 可以提供 10 倍以上的效能改进。 Optimistic Rollup 会将交易写入以太坊作为暂存的 calldata，不会耗用以太坊区块链的空间，从而降低了用户的 Gas Fee。

Zero Knowledge Rollup（ZK-rollups）也是 Layer 2 扩展解决方案，通过将计算和状态存储转移到链下执行，来提升以太坊主网的吞吐量。 ZK-rollups 可以批量处理数千笔交易，并且仅向主网发布一些最小的摘要数据。这些摘要数据定义了对以太坊状态所做更改的概要内容，以及称为零知识证明的一些加密数据，以证明批量交易处理的的正确性。

Rollups 的基本概念和运作原理

Optimistic Rollups

Optimistic Rollups 是一种用于提高区块链交易效率和安全性的技术方案。它的基本概念是将多笔交易打包成一个“Rollup”，并提交到主链（如以太坊）上。该技术方案可以节省主链的资源消耗，提高交易速度和吞吐量，并且降低手续费用。

Optimistic Rollups 在链下执行交易，但将交易数据作为 calldata 发布到以太坊主网上。 Rollup 运营节点（又称排序器）将多个链下交易捆绑在一起，形成批量交易后再提交。这种方法使得区块链网络的固定使用成本被分散到每批次的多笔交易中，从而减少了终端用户的费用。此外 Optimistic Rollups 还使用了压缩技术去减少在以太坊上发布的数据量。

Optimistic Rollups 被认为是“乐观”的，因为它们假设所有的链下交易都有效，且无须在链上提交交易批次的有效性证明。这是 Optimistic Rollups 与 ZK-Rollups 之间最主要的差异，后者必须提出链下交易的有效性证明（零知识证明）。

Optimistic Rollups 使用欺诈证明来检测错误的交易。所有提交至以太坊区块链的 Rollup 批次交易，都有一段称为“挑战期”的时间窗口，任何人都可作为验证者计算欺诈证明来验证 Rollup 交易的结果。若欺诈证明发现问题，Rollup 协议将重新执行交易并相应地更新 Rollup 交易的状态，而将错误执行的交易包含在区块中的节点将受到惩罚。

如果 Rollup 批次在挑战期结束后仍未被挑战（即所有交易都被正确执行），则该批次交易皆被认为有效，并被以太坊主网接受。任何节点都可以继续在未确认的 Rollup 区块上进行构建，但若运气不好基于错误的批次后执行交易，他们处理的交易结果也将被撤销。

通过这种方式，Optimistic Rollups可以在保持区块链安全性的同时，实现高效和低成本的交易处理。它是一种将区块链扩容问题从共识层转移到计算层的解决方案，也是目前备受关注和应用的区块链扩容技术。

Rollup 在链下将个别交易排序，打包后再发布至以太坊区块链

ZK-rollups

ZK-Rollups 和 Optimistic Rollups 同样是利用交易批量处理，以提高区块链交易效率的扩容方案，然而它们的实现方式有所不同。

ZK-rollup 运营节点（又称排序器）会向主链提交汇总交易数据的概要，代表该批次中所有交易所需的更改，而不是单独发送每笔交易。节点会将交易写入以太坊上暂存的 calldata，当 calldata 中的信息被发布到区块链上后，任何人即可独立重建 Rollup 的状态。

除此之外，运营节点还必须生成有效性证明以证明其 Rollup 数据的正确性。这个有效性证明主要是利用零知识证明（ZK）算法，以证明该批次 Rollup 中所有的交易是真实且有效的。

主网上的节点只需要验证零知识证明的正确性，而不需要检查每笔交易的细节。相比之下，Optimistic Rollups 使用欺诈证明方案来检测计算错误的交易。这意味着 ZK-rollups 只需要提供有效性证明来完成在以太坊上的交易，而不像 Optimistic Rollups 需要将所有交易数据上链。

将资金从 ZK-rollup 移回以太坊时不会延迟，因为退出交易在ZK-rollup 合约验证有效性证明后立即执行。相反，从 Optimisitic Rollups 提取资金需要延迟，以允许任何人通过欺诈证明挑战退出交易。

ZK-rollups 同样使用了压缩技术减少交易数据，例如说，ZK-Rollups 使用 Merkle 树来维护链下交易的安全性和完整性，而不需要在主链上存储所有交易数据。此外，帐户使用索引而不是用钱包地址表示，可以节省了 28 个字节的数据。在链上数据发布是 Rollups 的重要成本，因此数据压缩可以降低用户的费用。

零知识证明

零知识证明有非常多种不同的算法，以 Sigma 协议为例，若 Alice 想要向 Bob 证明自己确实知道拥有某个密码 “password”，她能用以下方式进行：

Alice 随机选择一个数字 r，并且使用公开的哈希函数计算 H(r)，将结果发送给 Bob。哈希函数 H 可以将任意长度的数据转换为固定长度的散列值。例如，H(“hello”) 可能是”2f95f89f1c2328712ef7bde608ce5404e97d5f04”。

Bob 随机生成一个数字 s 发送给 Alice。

Alice 计算 x = r + H(“password”) * s，其中 “password” 是 Alice 所知道的密码，并将结果发送给 Bob。

Bob 计算 y = H(x)，然后将 y 发送给 Alice。

Alice 计算 z = r + H(“password”) s y，并将 z 发送给 Bob。

Bob 再次计算 w = H(z)。如果 w 与 y 相等，表示 z = x，那么 Bob 就知道 Alice 拥有密码 “password”。

在第三阶段中，Alice 将知道的密码 “password” 与随机数字 r 和固定的 H(“password”)* s 结合，以创建一个看似随机的值 x，相当于通过哈希函数运算产生 “password” 的一种伪随机表示，由真正随机的值 r 和固定的密码 “password” 组成新的值 x。

双方的互动过程中都只看得到自己的随机数字，例如 Alice 知道 r 却不知道 s，而 Bob 知道 s 却不知道 r。但 Bob 可以使用随机值 s 去验证 Alice 的哈希值，是否包含了伪随机的部分。伪随机代表 Alice 确实拥有密码，而真随机就表示 Alice 在说谎。

这个过程的关键是 Alice 在第 3 步和第 5 步中运用密码来计算 x 和 z，从而证明她拥有密码，而不必揭示密码的实际内容。随机数字 r 和 s 以及哈希函数 H 也能保护 Alice 的隐私。

Rollups 的应用场景和优点

Optimistic Rollup

在不牺牲安全性或去中心化的情况下，大幅度的提升可扩展性。

交易数据存储在 Layer 1 链上，提高了透明度、安全性、抗审查性和去中心化程度。

通过欺诈证明来确保去信任化交易的最终性，只需要诚实的少数派即可保护链上安全

计算欺诈证明难度较低，任何的 Layer 2 节点皆可执行，无须高规格的设备。

与 EVM 和 Solidity 有高度兼容性，允许开发者将以太坊原生智能合约移植到 Rollups 链上，或使用现有工具创建新的去中心化应用程序 Dapp。

ZK-rollups

有效性证明确保了链下交易的正确性，防止运营节点执行非法的错误交易。

在获得 Layer 1 上的有效性证明验证后，区块链的状态更新有更快的交易最终性。

依靠可信的密码学机制来保证安全，而不是像 optimistic rollups 那样依赖于经济诱因和行为者的诚实。

用户可以更高效地使用资本，即时地从 Layer 2 区块链上提取资金而无需等待。

Layer 1 上验证节点的负载更小，更高比例的数据压缩可以降低在 Ethereum 上发布数据的成本，从而实现用户 rollup 费用的最小化。

常见的零知识系统有 zk-SNARK（Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge）和 zk-STARKs（Scalable Transparent Argument of Knowledge），分别代表「简洁的非交互式知识证明」和「可扩展透明知识证明」，两者之间的差异可参考以下表格比较：

Rollups 的限制和挑战

Optimistic Rollup

节点提交的欺诈证明，可能遭到挑战而延迟交易确认。

中心化的 Rollup 排序器节点能够影响交易排序。

诚实节点占比过低时，恶意的排序器节点有可能通过发布无效块和汇总状态窃取资金。

安全模型依赖至少有一个诚实节点去执行 Rollup 交易并提交欺诈证明，并对无效的状态转换发起挑战。

用户必须等待挑战期过后才能在主网上取得转移的资产。

在 Layer 1 上存储和发布的数据量高于 ZK-rollups，占用较多资源和增加成本。

ZK-rollups

计算和验证 Rollup 有效性（零知识证明）的成本很高，这可能会增加使用者的费用。

由于零知识技术的复杂性，建立与 EVM 兼容的 ZK-Rollups 难度较高。

产生零知识证明需要专用的设备，因此增加运营节点的门槛，最终可能导致少数几个参与者掌控区块链网络。

中心化的 Rollup 排序器节点能够影响交易排序。

现有的 Rollups 项目和发展趋势

Optimism

Optimism 是一个基于以太坊的 Layer 2 扩容方案，采用了 Optimistic Rollup 技术，可以提高交易吞吐量、降低手续费用，并保持与以太坊的高度相容性。 Optimism 的目标是建立一个超级链（Superchain），统一所有使用 Optimism Stack 的 Layer 2 网络，并实现跨链的可组合性和互操作性。

Optimism 生态系统取得了一些重大的进展，首先在 2022 年中对社群进行了空投，以奖励早期支持者和贡献者。只要是 Optimism 用户、主要 DAO 的参与者、部分的多签名钱包使用者和 Gitcoin 捐赠者都获得了 OP 代币。

Coinbase 也在 2023 年初推出基于 OP 开源程式码（Optimism Stack）所开发的 Layer 2 区块链网路「Base」，旨在为开发者提供一个快速、安全和可定制的 Layer 2 平台，并计划将其与 Coinbase 钱包和交易所整合，以提供更好的用户体验和安全性。

Optimism 也在不断改进其技术和治理架构，例如推出 Cannon 欺诈证明引擎、设计排序协议市场、建立 Optimism Collective 社群等，而链工厂（Chain Factory）的应用将有助于建立环绕以太坊网络的超级链生态系。

目前多个知名去中心化应用程序如 Uniswap、Aave、Synthetix 等都已经部署在 Optimism 之上，是 Optimistic Rollup 中的指标项目。

Arbitrum

Arbitrum 同样是基于 Optimistic Rollups 的 Layer 2 区块链网络，特点是采用多轮交互协议来解决争议，并减少链上的工作量。 Arbitrum 也提供良好的 EVM 兼容性，让开发者可以轻松地将其智能合约部署到 Arbitrum 网络上，但和一轮验证的 Optimism 相比，Arbitrum 的的区块大小会更高。

Arbitrum 上受到了许多创新 DeFi 项目的青睐，最著名的有衍伸品交易平台 GMX 和 Gains Network、借贷协议 Radiant，其他老牌的 Sushiswap 及 Curve 也都替 Arbitrum 生态系带来的许多流动性。根据 Dune Analytics 的数据，截至 2023 年 4 月，Arbitrum 上的用户数已经超过 100 万，交易量也超过了 100 亿美元，链上的资产水平也来到了 20 亿美元。

除了吸引更多项目和用户的加入，Arbitrum 也在不断地创新和优化其技术和治理。在 2023 年 2 月进行了 ARB 治理代币的空投，让社群共同参与 Arbitrum 网路的决策和升级。

尽管 AIP-1 的提案和基金会卖出 ARB 代币的决定造成了不小的风波与争议，ARB 代币价格仍持续上涨，显示市场上投资者看好后续发展潜力。

目前 Arbitrum 网络是采用 Optimistic Rollup 技术中最有活力的 L2 区块链项目，可替以太坊生态系带来了更多拓展的可能性和价值。

zkSync

zkSync 是一种基于零知识证明的 Layer 2 扩容方案，旨在提高以太坊的交易速度和降低成本，同时保持与 EVM 的兼容性。 zkSync 的开发团队 Matter Labs 在 2023 年初推出了主网的第二阶段 zkSync Era，使用简洁、透明的知识论证 （Succinct, Transparent Argument of Knowledge，简称 STARK），更进一步提升零知识证明算法的效率。

zkSync 的主网推出引起了开发社群的广泛关注，近乎完全实现了 zkEVM 技术，允许开发者使用 Solidity 语言构建零知识应用程式。这意味着开发者可以轻松地将以太坊上的应用程式移植到 zkSync 上，并享受更高的可扩展性和安全性。

通过 Multichain 和 Orbiter Finance 的跨链服务，zkSync 也提供了与其他 Layer 2 和 Layer 1 网路的互操作性。目前已有多个区块链项目宣布将支持 zkSync 的部署，包括钱包、跨链桥、支付网关、区块浏览器、交易所、DeFi 协议、NFT 平台和游戏等。

zkSync 生态系发展还处于早期阶段，较为活跃的有去中心化交易所 SyncSwap 和借贷协议 Nexon Finance，Gitcoin 捐助活动也可以通过 zkSync 参与。

zkSync 主网推出被视为以太坊扩容的关键里程碑之一，展示了零知识技术在区块链领域的巨大潜力。随着更多的项目和用户转移到 zkSync 上，我们可以期待看到更快速、更便宜、更安全的区块链交易和应用程序。

StarkNet

StarkNet 是以太坊的 Layer 2 扩容项目，由新创公司 Starkware 开发，核心技术是基于零知识证明的 STARKs，使用可扩展的透明知识论证（Scalable Transparent Arguments of Knowledge）让区块链上的交易验证更快速、更安全、节省资源消耗，同时保护用户的隐私。

StarkNet 目前已经与多个流行的区块链集成，StarkGate 已集成支援各 Rollup 互动的 L2 跨链桥，允许用户通过该平台将 ETH 从以太坊、Arbitrum、Optimism 及 Polygon 跨链至 StarkNet。

2022 年底宣布以 Cairo 编程语言成功实现 ZK-EVM 的完全支持后， Sorare、immutableX、dYdX、ApeX 等著名项目也相继投入 StarkNet 的去中心化应用部署。

目前 StarkNet 生态系尚处于发展早期，较为热门的项目有去中心化交易所 JediSwap、借贷协议 CurveZero、NFT 市场 Aspect，随着 StarkNet 投入生产环境和用户数的增长，其 ZK-EVM 兼容的实际效果将更加明朗。

不同区块链项目的 EVM 之争

EVM 是目前最成熟和广泛使用的智能合约环境，支持多种程式语言，不同区块链项目纷纷采用或修改 EVM，以符合自身需求和特色。2. 非 EVM 的公链项目通常更具创新性，凭借特化技术和应用场景争取市场份额，但面临高开发门槛和转换成本的挑战。

前言

区块链技术的出现让人们得已进行去中心化、安全、和透明的资讯交换。不仅可以加密货币支付，以太坊的智能合约更大幅拓展了应用层面，能实现各种商业逻辑和提供服务。以太坊虚拟机 EVM（Ethereum Virtual Machine）的智能合约执行环境，也成为了区块链产业中开发者们最为熟悉的平台之一，也让以太坊区块链坐拥庞大且最多样化的生态项目。

然而，随着区块链技术的发展和创新，不同的区块链项目也开始采用或修改 EVM，以适应自己的需求和特色。不同的区块链项目在兼容性、效能、安全性、扩展性等各个方面的竞争比较，期盼能争取用户的亲睐。

支持 EVM 的区块链项目中，Layer 2 生态系统近年来受到了关注。但 2022 年的多起黑天鹅事件（Luna 崩盘、FTX 交易所倒闭）的发生，各大公链生态在 2022 年都遭遇了重大挫折，使整体的开发活动和用户群持续下降。

随着 Arbitrum 和 Optimism 的崛起，Layer 2 蓬勃发展的 DeFi 生态系统又替冷清的市场注入了活水，数十万的用户开始回归 EVM 链寻找新的契机，而公链生态之间在市场份额的竞争又再次白热化，在以下课程中，我们将介绍几个支持 EVM 的区块链项目、分析彼此之间的差异、最后探讨未来 EVM 项目的发展趋势和挑战。

为什么要支持 EVM？

支持 EVM 的区块链可以创造出一个类似 EVM 的程式码执行环境，让以太坊上的开发者可以方便快捷地将智能合约部署到这条链上，而不必为了这条链再从头开始编写智能合约的程式码。这对开发者来说非常有吸引力，可以节省他们的时间和精力。

对于用户来说，支持 EVM 的区块链的优点包括更低的 Gas 费用、更快的结算速度、与以太坊相同的地址格式，这些都可以让操作环境更加友好。另外，支持 EVM 的区块链之间的互操作性也很高，可以让开发者和用户在不同的链上使用相同的智能合约和去中心化应用。

2017 年 ICO 泡沫和各大公链推出后，以太坊的市值占比首先经历了大幅度的下跌与瓜分，2018 年触底反弹，2020 年开始蓬勃发展的 DeFi、NFT 和 GameFi 等去中心化应用再次推升以太坊的市值份额，尽管熊市期间略有下滑，随着以太坊 2.0 的升级与 Optimism 和 Arbitrum 网络的窜红，过去四个季度以太坊的市值占比从 31% 成长近两倍回归至 6 成高位，仍居公链赛道中的主导地位。

目前 EVM 是最成熟和最广泛使用的智能合约环境，它已经被证明可以安全地运行大量的去中心化应用。此外 EVM 支持多种程式语言，可以让开发者选择适合自己的语言来编写智能合约。许多区块链项目也纷纷采用 EVM 架构或是相容的虚拟机，这意味着开发者可以在不同的链上使用相同的智能合约和 DApp，并且可以实现跨链互操作。

持平而论，EVM 相容的公链可以让区块链生态系统更加多样化，而以太坊是 DeFi 项目和用户最活跃的链，也是 NFT 等前沿项目的聚集地。若新兴公链要发展，最快捷的作法就是通过支持 EVM 从以太坊引流，以在竞争激烈的市场中获得更多的优势。

支持 EVM 的优缺点

支持 EVM 的优点：

最成熟和广泛使用的智能合约环境

以太坊有庞大的开发者和生态系统及丰富的开发工具支持，可以方便开发者创建各种去中心化应用（DApp）。因此，对于开发者和企业来说，EVM 是一个低风险、低成本的开发和部署区块链应用的选择，也减少学习成本和维护费用。

打通整合不同区块链网络，效益明显

EVM 能与其他区块链项目兼容或互操作，如 Binance Smart Chain、Polygon、Arbitrum 等，这些项目都采用了 EVM 或 EVM 相容的虚拟机，让开发者和用户在不同的链上使用相同的智能合约和 DApp。这增加了区块链项目之间的互联互通性和交互操作性，为区块链的应用和发展带来更多的可能性。

支持 EVM 的缺点：

EVM 的效能和扩展性有限

每个节点都需要验证每笔交易和执行每个智能合约，这会导致交易速度慢、费用高、吞吐量低等问题。使得部分应用如高流量金融支付系统、大型线上游戏、高频交易、大数据存储等功能难以实现。

EVM 的可塑性限制

由于 EVM 需要保持与以太坊区块链的兼容性，它难以支持一些新的功能或特性，如零知识证明、跨链通讯、分片等技术都需另外开发。

EVM 的中心化危机

不同项目纷纷采纳 EVM 可能抑制其他区块链项目的发展空间和差异化优势，造成市场的同质化和集中化。

尽管 EVM 存在这些缺点，但作为一个成熟且被广泛使用的智能合约环境，它依然具有很多优点，可以让开发者和用户更容易创建和使用区块链应用。随着区块链技术的发展，EVM 项目也在不断创新和改进，期望能够解决其缺点，提高效能和扩展性，增强安全性和可靠性，并支持更多的功能和特性。

支持 EVM 的区块链项目

Fantom

Fantom 是一个基于 DAG（有向无环图）技术的高效低费的公链，可以执行智能合约并支持 EVM（以太坊虚拟机）。 Fantom 的共识机制是 Lachesis，一种非同步拜占庭容错（aBFT）算法，能够实现快速的交易确认和高度的去中心化。 Fantom 的区块链主网 Opera 上开发者可以使用 Solidity 语言部署智能合约和构建 DApp。 Fantom 的代币是 FTM，用于支付网路费用、质押和治理。

Cronos

Cronos 是一个兼容 EVM 的区块链网络，旨在扩大 Crypto.org 链上的 DeFi 生态，为开发者提供从以太坊及其他兼容 EVM 的链迁移应用的能力。 Cronos 是作为 Crypto.org 的平行链运行，并由 Crypto.com 前首席技术官兼联合创始人 Gary Or 推出的 DeFi 加速器 Particle B 提供资金支持，并提供了一系列的开发工具和资源，例如区块浏览器、Truffle、Hardhat 等。 Cronos 链的目标是打造一个高效、安全、开放的区块链网路，并与 Crypto.com 生态系统内的 1000 万以上用户群连结。

Harmony

区块链项目 Harmony 支持 EVM（Ethereum Virtual Machine）与 Solidity 智能合约。此外还支持 Go 语言和 WASM，这使得开发者可以使用 EVM 上的开发工具和编程语言，并且能更轻松地将其部署到 Harmony 主网上。

Harmony 也采用了分片技术，将网路、交易和状态分成多个片段，每个片段交由一组验证者维护。通过引入验证随机函数（VRF）来实现安全的随机分片。 VRF 是一种签名方案，可用于生成随机数据。 Harmony 利用 VRF 确保每个验证器被随机分配到一个分片中，从而保证整个网络的安全性。此外，Harmony的分片技术也具有高度的可扩展性，可以轻松地将更多的分片添加到网络中以提高吞吐量和网络性能。

EVMOS

EVMOS 是一个基于 Cosmos SDK 的区块链项目，它支持 EVM（以太坊虚拟机）和智能合约。 EVMOS 的目标是为以太坊生态系统提供一个高效、安全、可扩展的平台，并通过 Cosmos 网络与其他区块链互联。在 Cosmos 生态系中 EVMOS 是独树一格的存在，兼容以太坊的工具和应用如 Metamask、Truffle、Remix 等，通过 IBC 协议与 Cosmos Hub 和其他区块链网络连接，支持跨链资产转移和数据传递。采用 Proof-of-Stake 和 Tendermint 共识算法，实现快速的出块速度和高吞吐量。

Immutable X

Immutable X 是一个基于以太坊的 Layer 2 协议，旨在为 NFT 提供高效、可扩展和安全的基础设施。透过采用 STARK zk-rollups 技术，Immutable X 可以实现大量 NFT 的交易和创建，同时具有以太坊的可靠性和安全性。这使得使用者能够获得即时的交易速度和大规模的可扩展性，而且不必支付任何的 Gas 费用。

与其他以太坊生态系统的区块链不同，Immutable X 专注于 NFT 的应用，并且采用了 REST API 抽象层，让每个 NFT 相关的互动行为（如铸造、交易和转移）都可以通过简单的 API 调用完成。这样的设计有望吸引更多的游戏和内容公司进入 NFT 领域，并且为使用者和开发者提供更好的使用体验。

Avalanche

Avalanche 是主流的公链协议，采用独特的架构实现高交易输出和可扩展性，除了支持 EVM 外也是以太坊的竞争对手，旨在为去中心化应用程序和自定义区块链网络提供支援。

Avalanche 网络由三个独立的区块链组成，C-Chain 是智能合约和 DeFi 应用程序链，而 X-Chain 和 P-Chain 则用于发送和接收 Avalanche 网络上的资金和验证节点的活动。

以太坊的开发人员可以在 Avalanche 上运行和部署现有的以太坊应用程序和智能合约，让开发者和用户有更多选择，并且享有高交易输出、可扩展和安全的服务。

EOS

EOS 是一个基于委托权益证明（DPoS）共识机制的智能合约平台，近期推出了 EVM 主网 Beta 版，允许以太坊开发者使用 Solidity 语言编写和部署智能合约，在 EOS 网络上运行他们的代码，并且兼容以太坊上的大部分的去中心化应用程序（DApps）。

EOS 的 EVM 拥有多项优点。首先，它能够利用 EOS 的高性能和低手续费，为开发者和用户提供更好的体验。此外，EOS 将 Solana 的速度和低费用与以太坊的安全性、可靠性结合，测试效能比 Solana 快上三倍。 EOS 团队还承诺为开发者提供数千万美元的生态资金，为 Solidity 开发者敞开大门，使用者未来也可以通过如 Metamask 等钱包来使用 EOS 网络上的服务。

Filecoin

Filecoin 是一个去中心化的存储网络，通过区块链技术和经济激励机制，让用户可以将未使用的存储空间出租给其他人，并获得 Filecoin 代币作为报酬。 Filecoin 团队正在开发一个名为 FVM 的虚拟机，其中包含了 EVM 运行时的环境，以便以太坊和 Solidity 开发人员能够在 FVM 上运行他们的智能合约，并且不需要进行太多修改。开发人员可以将高级 Solidity 代码编译为 EVM 字节码，并在 FVM 上执行。

除了支持 EVM 以外，也计划支持 WASM 虚拟机，执行速度会比 EVM 更快，开发团队也建议开发人员使用 WASM 来编写 Filecoin 的智能合约，以提高性能。预计将在 2023 年第一季度完成开发，届时 Filecoin 将能够与以太坊生态系统进行更多的互操作。

Near

NEAR Protocol 是主流的公链，旨在提高交易速度、吞吐量和互操作性，为开发者和用户提供友好的平台。 NEAR 采用称为“Doomslug”的 POS 共识机制和人性化的账户名。 Doomslug 基于两轮共识，当一个区块收到第一轮通信后，就被视为最终确定。这使得验证者轮流生产区块，而不是直接基于他们的股份进行竞争，从而实现了近乎即时的确定性。

此外，NEAR 还采用了自己独特的 Nightshade 技术，一种改进的分片方案，实现了高吞吐量和即时交易确认，同时保持低手续费。 NEAR 通过 Near EVM 桥接器实现了与以太坊虚拟机（EVM）的兼容性，让开发者可以在 NEAR 上部署和运行以太坊智能合约。开发者可以使用多种编程语言和智能合约框架，也可以享受 NEAR 的高效率、低成本和可扩展性。

Zilliqa

Zilliqa 是一个主流的公链协议，采用 PBFT 共识机制，通过分片技术可有效提升网络吞吐量，实现高度的可扩展性，Zilliqa 近期完成了对以太坊虚拟机（EVM）的兼容开发，让使用 Solidity 编写的智能合约可以在 Zilliqa 上原生部署运行，而无需进行任何修改。通过此举，Zilliqa 使其生态系统可让更广泛的区块链开发者社群投入，未来用户也能使用如 MetaMask 等热门钱包与 Zilliqa 生态系交互。

在 EVM 兼容性的扩展方面，Zilliqa 的编程语言 Scilla 和 Solidity 已经实现了互操作性，开发者可以将 Scilla 合约部署到以太坊上运行，也可以将 Solidity 合约部署到 Zilliqa 上运行。而 Ethers.js 和 Web3.js 则是与 EVM 交互的 API 库，开发者可以使用这些库来构建与以太坊相容的应用程序。

EVM 项目和非 EVM 的发展趋势

EVM 兼容链在区块链产业中具有广泛的应用和重要的地位，许多新兴公链都选择了与 EVM 的兼容，因为 EVM 具有良好的可拓展性，便于以太坊生态项目迁移，并且可以更容易地获取用户。另外，EVM 还具有庞大的开发者社群和已经建立起来的生态系统。这些优势也被其他公链项目所借鉴。

根据 Footprint Analytics 的统计数据，当前市值前 10 大的区块链网络中，几乎全数都支持 EVM 兼容。从项目数量和类型来看，EVM 相容的公链上部署的项目也都比非 EVM 相容的公链要多。仅管如此，非 EVM 相容的公链如 Solana 与其他 EVM 系相比 TVL 占比仍超过 3%，已从激烈的公链竞争中取得一席之地。非 EVM 相容的公链上的项目通常更具创新性，这是因为非 EVM 相容的公链可以产生更多差异化的独特应用。 EVM 兼容链受限于以太坊和 EVM 的规则，在创新性的表现上相对较差。

以太坊指标下滑，Layer 2 看俏

而 The Block 的数据显示，受 2022 年熊市影响，以太坊和其他公链的开发者与用户活动都出现了减少情形，其中又以非 EVM 链的下跌幅度最大，尽管以太坊和 EVM 兼容链的活跃度也有所下滑，但以太坊本身仍保持着重要份额。

开发者和用户活动是用于衡量区块链生态系统健康状况的重要数据，它通常可以反映整体链上活动和加密货币市场情况。当资金从生态系统中撤出时，用于资助新项目和开发者的资金就会减少。以太坊和 BNB 拥有两个最大的加密用户群，分别拥有 2.26 亿和 2.74 亿累计独立用户。 BNB Chain 在过去 1 年中的平均月增长率为 6%，但以太坊的新用户采用率平均下降了 5%。

部署在 Arbitrum 网络的智能合约数在2022 年底也出现了显著增长。链上数据显示 Arbitrum 的活跃地址逆势增长了近 5 倍，全年平均月增长率 20% 居冠。 Arbitrum 网络比其他生态系留住的用户都多，12 个月的留存率为 30-40%，而行业平均留存率低于 20%。 Arbitrum 和 Optimism 的普及可能是以太坊用户增长停滞的原因之一。

传统的公链期待通过 EVM 兼容枯木逢春，新项目也会选择 EVM 来作为启动策略。但如今 EVM 公链泛滥的市场中，仅仅实现 EVM 已经不容易吸引市场的关注，维持生态系打通后所带来的人气和资金流，展现出 EVM 以外的其他优势，才能获得市场的认可，选择 EVM 作为技术架构只是起点。

非 EVM 自成一派，寻求利基市场

和 EVM 系公链纷纷朝向以太坊靠拢的路线不同，数量繁多的非 EVM 公链独树一格百家争鸣，各个项目皆试图通过特化技术和应用场景争取市场份额，在构思理念上更显得自由奔放，形成乡村包围都市的态势。

以应用导向为主的项目包括 Cosmos 和 Polkadot 区块链网络，彼此皆致力于提供多链互操作性和跨链通信能力。 Cosmos 通过 Cosmos Hub 串接起独立的区块链网络，而 Polkadot 则是采用 Parachains 技术，允许开发人员创立独特的功能和应用，通过为定制化提供更好的用户服务。

追求终极效能的项目代表则是 Solana 和新兴的 Aptos 与 Sui 网络，不同于区块链网络的水平分层与应用分链，高速区块链网络将旧有框架打掉重建，期许通过新技术的开发和导入完成在 Layer 1 上多工扩容的目标，他们都具备更好的平行运算设计来提升效能，但在现实应用中的表现还有待评估，Solana 的频繁当机就经常为用户所诟病，Aptos 与 Sui 是否能扛的住市场的压力测试也未可知。

异构公链无论是 DeFi、NFT、GameFi、支付等领域都有潜在的应用场景，更容易通过差异化策略建立起生态壁垒。然而非 EVM 兼容链的开发门槛较高和用户迁移成本较高，是否能在增量市场中建立忠实社群与用户，是成功与否的重要关键。