Coinbase 的 Base L2 如何擴展以太坊？

深入了解 Coinbase 的 Base L2：以太坊的擴容解決方案

以太坊作為先驅性的智慧合約平台，徹底改變了去中心化應用程式 (dApps) 和整個區塊鏈生態系統。然而，其巨大的成功也凸顯了固有的擴容限制。隨著交易量激增，網路經常面臨擁堵，導致交易速度緩慢且 Gas 費用高昂。這一根本性挑戰促使了 Layer-2 (L2) 擴容解決方案的開發，旨在減輕以太坊主網的計算負擔，同時繼承其安全性保障。在這些創新中，Coinbase 的 Base 作為一個重要的參與者脫穎而出，旨在透過更高效、更具成本效益的體驗，將數百萬用戶帶入去中心化網路。

Base 是由全球最大的加密貨幣交易所之一 Coinbase 開發的以太坊 Layer-2 網路。其主要目標是透過鏈下處理交易來擴展以太坊，從而提高吞吐量並降低交易成本。與許多 L2 不同，Base 是建立在 OP Stack 之上的，這是由另一個著名的 Optimistic Rollup 項目 Optimism 開發的開源開發框架。這一策略選擇使 Base 能夠受益於 Optimism 生態系統經過驗證的基礎設施和持續開發。至關重要的是，Base 的獨特之處在於不發行自己的原生代幣；相反，網路上所有的 Gas 費用都使用 ETH 支付，使其經濟模型直接與以太坊主網對齊。

以太坊擴容困境

為了充分理解 Base 的作用，必須了解它在以太坊主網上解決的核心問題。以太坊是一個去中心化、可程式化的區塊鏈，但其設計優先考慮安全性和去中心化，而非原始交易速度。主網上的每筆交易都需要所有全節點進行處理和驗證，這非常耗費資源。

• 有限的吞吐量：以太坊目前的權益證明 (PoS) 共識機制僅允許有限的每秒交易次數 (TPS)，通常在 15-30 次左右。對於 dApps 的廣泛普及，尤其是像遊戲或社交媒體平台這類需要高交易量的應用，這個瓶頸顯然不足。
• 高昂的 Gas 費用：當網路需求超過容量時，用戶會競爭將其交易納入下一個區塊。這種競爭推高了 Gas 費用（以 ETH 支付），使得代幣轉帳或智慧合約互動等簡單操作變得昂貴，往往令日常使用變得不切實際。
• 交易最終性緩慢：雖然交易處理速度相對較快，但實現最終性（確保交易不可逆轉）仍可能需要幾分鐘，具體取決於網路擁堵情況和區塊確認。

這些挑戰為新用戶創造了進入門檻，並阻礙了需要高性能和低成本的創新 dApps 的開發。Base 等 L2 解決方案旨在透過在主網之外執行大部分交易來克服這些限制，有效地為 dApp 互動創建了一條「快車道」。

Optimistic Rollups 如何擴展以太坊

Base 利用了一種稱為 Optimistic Rollups（樂觀捲疊）的 L2 擴容技術。這種技術將數百甚至數千筆鏈下交易打包（或「捲疊」）成一個批次。然後，這個批次作為單筆交易提交到以太坊主網。「樂觀」一詞指的是一個基本假設：預設批次中的所有交易都是有效的。這種樂觀的方法簡化了流程，但它需要一套強大的機制來挑戰並糾正任何欺詐交易。

Optimistic Rollups 的運作機制

1. 鏈下執行：當用戶在 Base 上發起交易時，它是在 Base L2 網路而非直接在以太坊主網上進行處理和執行的。這個鏈下執行環境是絕大部分計算工作發生的地方。
2. 交易打包 (Rollup)：Base 排序器 (Sequencer，負責排序和提交交易的特殊節點) 收集大量的鏈下交易，並將其打包成一個單一的「Rollup 批次」。
3. 提交批次至以太坊：這個 Rollup 批次，連同壓縮後的狀態根 (State Root，代表處理交易後 L2 狀態的加密哈希值)，隨後作為單筆交易發送到以太坊主網上的智慧合約。
4. 資料可用性 (Data Availability)：至關重要的是，Rollup 批次的原始交易數據也會在以太坊上公開。這種資料可用性對於安全性至關重要，因為它允許任何人重建 L2 狀態並驗證其完整性。
5. 欺詐證明與挑戰期：這是保護「樂觀」假設的關鍵。在批次提交到以太坊後，會有一個預定義的「挑戰期」（通常約為 7 天）。在此期間，任何參與者都可以作為「驗證者」，如果他們發現批次中存在無效交易或錯誤的狀態轉換，即可提交「欺詐證明」。
   • 欺詐證明 (Fraud Proof)：一種加密證明，旨在證明批次中的特定交易無效，或排序器提交了錯誤的狀態轉換。
   • 挑戰機制：如果欺詐證明被成功提交並經主網智慧合約驗證，則錯誤的批次會被撤銷，提交欺詐數據的排序器將受到懲罰（例如，其質押的保證金會被罰沒/Slash）。這種機制激勵排序器誠實行事。
6. 交易最終性：一旦挑戰期結束且未出現成功的欺詐證明，該 Rollup 批次在以太坊上就被視為「最終確定」，其狀態被視為不可篡改。這種延遲的最終性是為了換取 Optimistic Rollups 的高速和低成本而做出的關鍵權衡。

Base 的架構基礎：OP Stack

Base 是使用 OP Stack 構建的，這是由 Optimism 開發的開源模組化框架。這一決定提供了幾個顯著優勢：

• 模組化：OP Stack 的設計高度模組化，允許開發者自定義其 Rollup 的各個組件，例如執行環境、結算層和資料可用性層。對於 Base 而言，這意味著它可以根據特定需求量身定制 L2，同時受益於標準化且安全的基礎。
• 共享安全與創新：透過在 OP Stack 上構建，Base 成為了更廣泛的 Optimism 生態系統的一部分，受益於共享的安全審計、持續的研究開發以及社群貢獻。這營造了一個協作環境，對 OP Stack 的改進可以使所有基於其構建的鏈受益。
• 開發者熟悉度：OP Stack 旨在實現 EVM 等效性 (EVM-equivalence)，這意味著其行為與以太坊虛擬機幾乎完全相同。這大大降低了開發者的門檻，因為為以太坊編寫的 dApps 和智慧合約可以使用熟悉的工具和程式語言（如 Solidity）輕鬆部署在 Base 上，且只需進行極少的修改。

Base 架構的關鍵組件

• 排序器 (Sequencer)：Coinbase 負責運行 Base 的初始排序器。排序器聚合交易，將其打包成批次，並提交給以太坊。雖然啟動時是中心化的，但 Base 的長期藍圖（與 Optimism 的願景一致）包括將排序器角色去中心化。
• 執行客戶端 (Execution Client)：該組件負責處理 Base 上的交易，類似於以太坊客戶端處理主網交易的方式。它維護 Base 網路的當前狀態。
• 資料可用性層：如前所述，交易數據被發布到以太坊的 calldata 中。這確保了任何人都可以驗證 L2 鏈的完整性，防止排序器隱藏欺詐行為。
• 跨鏈橋合約 (Bridge Contracts)：這些智慧合約促進了資產（主要是 ETH 和 ERC-20 代幣）在以太坊主網和 Base L2 之間的安全轉移。當資產從以太坊橋接到 Base 時，它們會被鎖定在主網上，並在 Base 上鑄造等量資產。從 Base 提款回以太坊時，則需要經過挑戰期。

Base 的經濟模型：以 ETH 支付 Gas，無原生代幣

Base 最顯著的特色之一是決定不推出原生代幣。相反，Base 上的所有交易費用 (Gas 費用) 都使用 ETH 支付。這一選擇具有幾個深遠的影響：

• 簡單性與用戶體驗：對於用戶來說，這簡化了體驗。他們不需要為了支付交易費用而去購買一種新的、可能價格波動的 L2 特定代幣。只要持有 ETH，就可以在 Base 上進行交易。
• 與以太坊保持一致：使用 ETH 支付 Gas 費直接將 Base 的經濟動機與以太坊對齊。它增強了 ETH 的效用，並強化了 Base 作為以太坊生態系統擴展而非競爭者的承諾。
• 減少投機：不設原生代幣減輕了與新 L2 代幣相關的投機交易。這可以為用戶和開發者帶來更穩定、更可預測的費用市場。
• 專注於開發：開發者可以純粹專注於構建 dApps，而無需處理整合新代幣或管理其經濟模型的複雜性。
• 對安全預算的貢獻 (間接)：雖然 Base 不直接透過代幣質押貢獻以太坊的安全預算，但其網路上對 ETH 作為 Gas 的需求增加，以及必須為以太坊上的資料可用性支付費用，間接貢獻了對 ETH 的整體需求。

這一策略使 Base 與許多已經推出或計劃推出自己代幣（通常用於治理、質押或支付 Gas）的 L2 區分開來。Coinbase 的方法強調效用以及與現有以太坊經濟的無縫整合。

Base 對以太坊生態系統的益處

Base 為用戶、開發者以及更廣泛的去中心化金融 (DeFi) 和 dApp 生態系統提供了多重優勢：

1. 強大的擴容性：透過利用 Optimistic Rollups，Base 每秒可以處理比以太坊主網多得多的交易，從而緩解擁堵並支援需要高吞吐量的應用程式。
2. 更低的交易成本：將計算卸載到 L2 大幅降低了 Gas 費用。這使得微型交易和頻繁的 dApp 互動在經濟上變得可行，開啟了新的應用場景。
3. 增強的用戶體驗：更快的交易和更低的成本轉化為更流暢、反應更迅速的用戶體驗，這對於去中心化應用程式的主流採用至關重要。
4. EVM 相容性：完全的 EVM 等效性意味著現有的以太坊 dApps 和智慧合約可以輕鬆遷移或部署到 Base，只需極少的程式碼更改。這促進了快速開發和互操作性。
5. Coinbase 的整合與信任：Coinbase 的支持提供了顯著的信任層、機構支持，以及為數百萬用戶提供的直接法幣入口。這可以作為 L2 採用的強大催化劑。雖然目前由 Coinbase 運行排序器，但其對去中心化和使用開源堆疊的承諾體現了長期願景。
6. 繼承以太坊安全性：作為一個 Optimistic Rollup，Base 繼承了以太坊主網強大的安全性保障。欺詐證明機制確保即使排序器惡意行事，鏈的完整性也能得到維護。
7. 對超級鏈 (Superchain) 願景的貢獻：Base 對 OP Stack 的整合符合 Optimism 的「超級鏈」願景——一個由互連、高擴容且模組化的 L2 組成的生態系統，共享安全層和通信層。這為更統一、更強大的去中心化網路鋪平了道路。

考量與權衡

雖然 Base 提供了極具吸引力的益處，但承認與 Optimistic Rollups 相關的固有權衡也很重要：

• 提款延遲 (挑戰期)：最重要的權衡是從 Base 提款回到以太坊主網需要 7 天的挑戰期。這段延遲是必要的，以便留出足夠的時間提交和驗證欺詐證明。雖然這是一項安全功能，但對於需要快速存取主網資金的用戶來說可能不便。雖然存在「快速跨鏈橋」(涉及第三方流動性提供者) 等解決方案，但通常需要支付額外費用。
• 中心化風險 (初始排序器)：在啟動階段，Coinbase 運行 Base 的唯一排序器。雖然 Coinbase 已聲明其隨時間推移實現排序器去中心化的意圖，但初始的中心化點引入了對 Coinbase 營運誠信的一定程度信任。去中心化的排序器集對於網路的長期穩健性和抗審查性至關重要。
• 資料可用性成本：雖然 Base 上的交易較便宜，但將交易數據發布到以太坊主網的成本仍然存在。隨著以太坊資料可用性解決方案的改進（例如透過 EIP-4844 進行 Danksharding），預計這些成本將進一步降低。

Base 對 L2 格局及以太坊未來的影響

Base 代表了以太坊擴容演進中的重要一步。透過將 Optimistic Rollups 的技術實力與 Coinbase 的機構影響力和用戶群相結合，它有潛力將大量新用戶引入去中心化生態系統。

其「以 ETH 支付 Gas」的模型為優先考慮效用且與以太坊核心資產保持一致的 L2 樹立了先例。這種方法可能會激勵其他 L2 考慮類似模型，從而促進一個更具凝聚力的 L2 生態系統，使 ETH 的價值地位更加穩固。

最終，Base 不僅僅是關於交易擴容；它是關於讓 Web3 對主流受眾變得觸手可及且易於使用。透過提供更快、更便宜且更熟悉的進入點，Base 為以太坊成為去中心化全球計算平台基礎層的長期願景做出了貢獻。隨著 L2 格局的不斷成熟，像 Base 這樣的解決方案將在釋放區塊鏈技術全部潛力方面發揮至關重要的作用。