Coinbase 的 Base L2 如何提升以太坊的擴展性？

應對以太坊根本性的可擴展性障礙

以太坊作為卓越的智慧合約平台，徹底改變了去中心化金融 (DeFi)、非同質化代幣 (NFT) 以及各種其他 Web3 應用程式。其強大的安全性、去中心化特性和充滿活力的開發者生態系統，使其成為蓬勃發展的數位經濟支柱。然而，這項成功也揭示了一個重大挑戰：可擴展性。

從核心來看，以太坊的原始設計優先考慮安全性和去中心化，這在本質上限制了其交易處理能力。網路上的每筆交易都必須由每個節點進行處理和驗證，從而導致瓶頸。這種「區塊鏈三難困境」表明，去中心化網路只能在去中心化、安全性和可擴展性這三個屬性中優化其中兩個。以太坊選擇了前兩者，使得可擴展性成為隨後需要克服的挑戰。

這種設計選擇的實際影響在網路高度擁堵期間顯而易見：

• 高昂的 Gas 費用：當對區塊空間的需求超過供應時，交易費用（稱為「Gas」）會飆升。這使得許多用戶（尤其是小額交易）與網路互動的成本高得令人卻步。
• 交易確認時間緩慢：交易可能會在待處理狀態停留很長時間，等待被納入區塊，導致用戶體驗不佳。
• 有限的吞吐量：以太坊主網每秒只能處理相對較少數量的交易 (TPS)，通常在 15 到 30 之間。與中心化支付系統相比，這顯得微不足道，阻礙了其支持去中心化應用程式大規模普及的能力。

為了在不損害以太坊核心安全性或去中心化的情況下應對這些限制，生態系統採用了「Layer 2」(L2) 擴展解決方案。這些 L2 運行在以太坊主區塊鏈（Layer 1）之上，減輕了交易處理負擔，同時仍繼承了以太坊的安全保證。Coinbase 的 Base 作為一個 Optimistic Rollup，正是這類 L2 的典型代表，專為增強以太坊容量而設計。

介紹 Coinbase 的 Base：去中心化應用程式的新前沿

Base 是由全球最大的加密貨幣交易所之一 Coinbase 孵化的知名以太坊 Layer 2 區塊鏈。Base 於 2023 年 8 月正式推出，代表了 Coinbase 的一項戰略舉措，旨在通過為開發者和用戶提供一個更易於存取且更具成本效益的平台，來促進 Web3 技術的進一步採用。其主要使命是提高以太坊的可擴展性，從而使去中心化應用程式在日常使用中更具實用性。

Coinbase 開發自己的 L2 背後的理由是多方面的：

• 大規模普及：Coinbase 旨在將其龐大的用戶群引導至去中心化世界。以太坊主網上高昂的交易費用和緩慢的速度是實現這一目標的重大障礙。Base 尋求消除這些障礙。
• 開發者生態系統：通過提供一個對開發者友好且價格低廉的環境，Base 鼓勵創建新的 dApp 和協議，擴大了廣泛 Web3 空間的效用。
• 互操作性：Base 旨在與 Coinbase 的產品和服務深度整合，作為用戶在中心化與去中心化生態系統之間移動的安全且經濟高效的橋樑。

至關重要的一點是，Base 是使用 Optimism 的 OP Stack 構建的，這是一個用於創建 L2 區塊鏈的標準化、開源開發堆棧。這一選擇象徵著 Base 對互操作性、共享安全性以及未來願景的承諾，即多個 L2 可以在一個「超級鏈」(Superchain) 生態系統中無縫互動，我們將在下文進一步探討。

Optimistic Rollups 的運作機制

Base 利用了一種稱為「Optimistic Rollup」的特定類型 L2 擴展解決方案。了解這些 Rollup 如何運作對於掌握 Base 的可擴展性優勢至關重要。Optimistic Rollups 運行的原則是「除非證明有罪，否則視為無辜」。

以下是核心機制的分解：

1. 鏈下交易執行：

   • Base 不是直接在以太坊主網上處理每筆交易，而是將數千筆交易打包（或「捲起」）成一個單一批次。
   • 這些批次隨後在 Base 網路上進行鏈下執行，獨立於 Layer 1 上的以太坊虛擬機 (EVM)。這顯著減輕了以太坊的計算負擔。
   • 一個被稱為「排序器」（目前由 Coinbase 為 Base 運營）的指定實體負責在鏈下收集、排序和執行這些交易，然後將聚合後的狀態更新提案提交至以太坊主網。

2. 將批次發布到以太坊：

   • 在鏈下處理完一批交易後，排序器會壓縮交易數據，並將代表 Base 網路新狀態的加密承諾（「狀態根」）發布到以太坊 Layer 1。此承諾作為 L2 狀態更改的可驗證證明。
   • 關鍵在於，原始交易數據（或其壓縮版本）也會發布到以太坊的 calldata 中。這確保了「數據可用性」，這意味著任何人都可以根據 Layer 1 上的數據重建 L2 的狀態，這是安全性的基本要求。

3. 樂觀假設與欺詐證明：

   • 「樂觀」(Optimistic) 的部分就在這裡。當一個批次發布到以太坊時，預設它是有效的，不需要立即提供執行的加密證明（這與 ZK-Rollups 不同）。
   • 然而，存在一個「挑戰窗口」（通常為 7 天），在此期間網路上的任何人都可以對已發布狀態根的有效性提出異議。
   • 如果檢測到欺詐交易或錯誤的狀態轉換，可以向以太坊提交「欺詐證明」。欺詐證明涉及使用提供的數據在 Layer 1 上重新執行有爭議的交易。
   • 如果欺詐證明成功，錯誤的批次將被撤銷，提交該批次的排序器將受到懲罰（例如，其質押的 ETH 會被沒收/削減），並強制執行正確的狀態。這種機制確保了即使惡意排序器試圖提交無效交易，網路的完整性仍能保持完好，並由以太坊的安全性強制執行。

4. 提款延遲：

   • 由於挑戰窗口的存在，從 Base 移回以太坊 Layer 1 的資金會受到延遲。這是必要的，以便留出足夠的時間提交和解決任何潛在的欺詐證明。通常，這種延遲約為 7 天。
   • 對於需要更快提款的用戶，第三方「橋接」服務或流動性提供者通常會收取費用提供即時提款，由他們自己承擔挑戰期的風險。

通過將交易執行的繁重工作移至鏈下，同時通過數據可用性和欺詐證明將安全性和最終性錨定在以太坊上，像 Base 這樣的 Optimistic Rollups 實現了實質性的可擴展性增益。

Optimism OP Stack 的奠基實力

Base 決定在 Optimism 的 OP Stack 上構建是其戰略的基石，並直接貢獻了其增強以太坊可擴展性的能力。OP Stack 不僅僅是一套工具；它是一個用於構建 L2 區塊鏈的模組化、開源藍圖。

利用 OP Stack 的關鍵優勢包括：

1. 模組化與客製化：OP Stack 的設計考慮了模組化。它由各種可以混合匹配的組件組成。這允許 Base 根據特定需求客製化其 L2，同時仍遵循標準化框架。這種模組化簡化了開發工作，減少了啟動和維護 L2 所需的時間和資源。

2. 共享安全性與互操作性（超級鏈願景）：

   • Optimism 願景是一個未來的「超級鏈」(Superchain) —— 一個由使用 OP Stack 構建的互連 L2 組成的網路，它們共享共同的橋接、排序和治理。
   • 作為 OP Stack 生態系統的一部分，Base 受益於共享開發、工具，並最終可能與超級鏈中的其他鏈（如 Optimism 主網本身）共享安全基礎設施。
   • 這促進了鏈與鏈之間的無縫互操作性，使資產和數據能夠輕鬆、安全地移動，從而增強了整體用戶體驗並擴大了 dApp 的潛在市場。

3. 開發者友好環境：OP Stack 旨在實現 EVM 等效性，這意味著為以太坊編寫的 dApp 和智慧合約只需極少（甚至無需）修改即可部署在 Base 上。

   • 這顯著降低了開發者的進入門檻，讓他們能夠利用現有的 Solidity 代碼庫、開發工具（如 Hardhat、Truffle）和熟悉的編程範式。
   • 遷移的便捷性鼓勵開發者在 Base 上部署，從而擴大其生態系統和對用戶的整體效用。

4. 開源與社群驅動：作為開源項目，OP Stack 受益於全球開發者社群的持續審計、改進和貢獻。這增強了其安全性、可靠性和長期可行性，直接使 Base 受益。

從本質上講，OP Stack 為 Base 提供了一個強大、經過驗證且面向未來的基礎，使其能夠專注於生態系統增長和用戶採用，而不是重新發明 L2 基礎設施的輪子。

Base 如何實質性改善以太坊的可擴展性

通過將 Optimistic Rollup 的原理與 OP Stack 的穩固基礎相結合，Base 為以太坊的可擴展性帶來了具體的改進：

1. 顯著降低交易成本 (Gas Fees)：

   • 對用戶而言，最直接且最具影響力的好處是交易費用顯著降低。通過在鏈下打包數千筆交易，並僅向以太坊發布單一、壓縮的狀態根，主網交易的成本會分攤到批次內的所有個人交易中。
   • 與直接在以太坊 Layer 1 上進行交易相比，這可以將 Base 上的 Gas 費用降低幾個數量級，使 DeFi、NFT 和其他應用程式能夠被更廣泛的受眾使用。例如，在以太坊上可能花費數十美元的簡單代幣轉帳，在 Base 上可能只需幾美分或更少。

2. 大幅提升交易吞吐量 (TPS)：

   • 將交易執行移至鏈下允許 Base 處理比以太坊主網高得多的交易量。雖然精確數字可能因網路狀況和排序器優化而異，但像 Base 這樣的 L2 理論上可以達到數百甚至數千 TPS。
   • 這種增加的容量緩解了網路擁堵，從而加快了交易確認速度，提供了更流暢的用戶體驗，尤其是在需求高峰期。

3. 更快的交易最終性（在 Base 的語境下）：

   • 雖然以太坊的最終性仍需要 7 天的提款挑戰期，但 Base 網路「內部」的交易在被排序器處理並包含在 L2 區塊中後，即可實現近乎瞬時的「軟最終性」(soft finality)。
   • 這意味著用戶在 Base dApp 內的互動可以獲得快速確認，而無需等待以太坊區塊確認。這種響應速度對於遊戲或高頻交易等互動式應用程式至關重要。

4. 增強開發者體驗與生態系統成長：

   • OP Stack 提供的 EVM 等效性確保開發者可以輕鬆地將現有的以太坊 dApp 遷移到 Base，或使用熟悉的工具和語言構建新應用。這降低了進入門檻並加速了創新。
   • 蓬勃發展的開發者生態系統自然會吸引更多用戶和資金，形成一個正向反饋循環，加強 Base 以及延伸至更廣泛的以太坊生態系統。Coinbase 的直接參與也為用戶和項目提供了一個重要的入口 (On-ramp)。

5. 利用以太坊的安全性：

   • 至關重要的是，Base 並未在安全性上做出妥協。它繼承了以太坊強大的安全保證。所有交易最終都依賴以太坊的計算能力和去中心化共識，通過欺詐證明進行最終結算和爭議解決。這意味著用戶不必僅僅信任 Base；他們最終信任的是以太坊。

Base 對更廣泛以太坊生態系統的貢獻

Base 不僅僅是一個孤立的區塊鏈；它是以太坊多鏈未來不可或缺的組成部分。它的存在和增長標誌著生態系統內處理可擴展性方式的轉變。

• 互補而非競爭：Base 的目標不是取代以太坊，而是與之互補。以太坊仍然是安全、去中心化的結算層，而 Base 則提供了日常應用所需的高吞吐量、低成本執行層。這種分工讓每一層都能發揮其長處。
• 促進 Web3 大規模普及：通過使 dApp 更實惠且響應更快，Base 降低了數百萬可能因高昂 Gas 費用而望而卻步的用戶的進入門檻。這種更廣泛的可存取性對於 Web3 跨越分眾群體並實現主流採用至關重要。Coinbase 的直接整合努力進一步放大了這一點。
• 驅動創新：隨著成本降低和速度提高，開發者被賦予構建更複雜、更具互動性的應用程式的能力，而這些應用程式在 Layer 1 上可能在經濟上並不可行。這可能會開啟區塊鏈技術的新用例，從去中心化社交網路到 Web3 遊戲。
• 加強超級鏈願景：作為 OP Stack 和超級鏈倡議的積極參與者，Base 為 L2 不再孤立而是互連的未來做出了貢獻。這促進了不同擴展解決方案之間更大的流動性、可組合性和更統一的用戶體驗。

考量因素與未來展望

儘管 Base 提供了顯著優勢，但承認當前 Optimistic Rollup 設計中固有的某些考量因素也很重要：

• 排序器的中心化風險：目前，Base 的排序器由 Coinbase 運營。雖然欺詐證明可以防止惡意排序器竊取資金，但中心化排序器理論上可以審查交易或以非中立的方式對交易進行重新排序。Optimism 生態系統正在努力隨著時間的推移實現排序器的去中心化。
• 提款延遲：提款至以太坊 Layer 1 的 7 天挑戰窗口對用戶來說可能不便。雖然存在第三方解決方案，但它們通常伴隨著額外的費用。
• 對以太坊安全性的依賴：這既是優點，也意味著 Base 的安全性在本質上與以太坊綁定。以太坊 Layer 1 上的任何重大安全事件都不可避免地會影響 Base。

儘管有這些點，Base 仍代表了以太坊可擴展性旅程中的關鍵一步。它與 Coinbase 的整合為主流用戶提供了一個獨特的入口，而其在 OP Stack 上的基礎使其成為 L2 不斷演變景觀中的關鍵參與者。隨著技術的成熟，以及 EIP-4844 (Proto-Danksharding) 等潛在升級進一步降低數據可用性成本，加上去中心化排序的進步，Base 擴展以太坊和促進 Web3 採用的能力將持續增長。它證明了以太坊社群對創新的持續承諾，以及對真正全球化、去中心化網路的追求。