深入 Polygon 2.0

2023-07-16 00:07:58

1.大規模採用之路

1.1 引言

盡管加密貨幣市場的價格表現仍遠低於上一次牛市的高點，但區塊鏈領域的多樣性比以往任何時候都要多。特別是，由於上一次牛市主要是由於宏觀環境的有利因素和區塊鏈缺乏有意義的實際應用案例，因此許多協議都在當前市場上將重點放在大規模採用上。

要實現大規模採用，不僅需要改進一個領域，而是多個領域。首先，改善錢包等服務的用戶界面和用戶體驗非常重要，因為這些通常是用戶與區塊鏈接觸的初始點。其次，需要為用戶提供更多實用的區塊鏈服務。最後，需要建立完善的基礎設施，以便為衆多用戶提供便捷的區塊鏈使用體驗。

1.2 不同類型的區塊鏈網絡與大規模採用

本文將從基礎設施的角度探討大規模採用的概念，但是一個為大規模採用而設計的網絡應該是什么樣的呢？到目前為止，各種區塊鏈網絡已經提出了獨特的方法和策略。

第一種方法是優化單鏈。Solana、Sei、Aptos、Sui 等項目採取了這種方法。單鏈的優點是鏈中的各種 dApp 可以無縫地相互交互，具有高度的組合性。然而，缺點是網絡的性能受限於性能最低的節點，並且隨着節點需要更高規格的硬件來實現高擴展性，網絡可能變得中心化。

第二種方法是構建具有多個 L1 網絡和適當的跨鏈協議的生態系統。Cosmos、Polkadot 和 Avalanche 是這種方法的一些例子。這種方法的優點是通過並行擴展理論上可以無限增加可擴展性，但缺點是盡管存在跨鏈協議，不同網絡的異步性降低了組合性，使生態系統和安全性出現碎片化。

第三種方法是在垂直方向上提高可擴展性，例如基於單一基礎層的 Roll-up 網絡。Optimism、Arbitrum One 和 Starknet 是這種方法的例子。這種方法的優點是通過在鏈外執行計算，充分利用基礎層的安全性，實現高度的可擴展性，並允許各種應用在一個網絡中以高組合性進行交互。然而，缺點是 L1 在一定程度上限制了 L2 的可擴展性，正如 Vitalik Buterin 指出的那樣，使用相同的垂直擴展結構來垂直提高可擴展性是有限的。

以上所有方法都具有重要意義，因為它們為大規模採用提供了方向，但它們都有明顯的優缺點。因此，近年來出現了一種結合上述方法的方法，充分利用兩者的優勢，如下圖所示。

除了我們將在本文中討論的 Polygon 鏈之外，所有領先的 Rollup 網絡——Optimsim 的 OP Stack、Arbitrum 的 Orbit、zkSync 的 ZK Stack 和 Starknet 的 Fractal Scaling——都致力於改善垂直和水平的可擴展性。

在上述方法中，多個 L2 或 L3 網絡共享基礎層，具有以下優點：1）繼承基礎層的強大安全性，消除安全性碎片化；2）通過並行運行網絡實現理論上無限的可擴展性；3）通過共享結算或數據可用性層，實現更無縫和安全的互操作性和組合性。

在我看來，這是區塊鏈大規模採用的最佳模型，因為：1）區塊鏈網絡的安全性需要統一而不是碎片化，以便大量資金流動；2）它需要為用戶提供高度的可擴展性；3）即使存在多個網絡，資產的轉移和交互也需要無縫和安全。

2.Polygon 2.0

2.1 互聯網的價值層

最近，Polygon 發布了 Polygon 2.0 的藍圖，該藍圖基於上述方法，構建了一個「互聯網的價值層」的愿景。就像任何人都可以在互聯網上創建和交換信息一樣，價值層是一個協議，允許任何人創建、交換和編程價值。

Polygon 2.0 的價值在於「無限可擴展性」和「統一流動性」，它通過一系列基於 ZK 技術的 L2 鏈網絡來實現這些價值。在用戶端，盡管使用了多個 ZK L2 鏈，用戶體驗將感覺像使用單鏈一樣。

2.2 Polygon PoS → Validium

在我們深入了解 Polygon 2.0 的架構之前，Polygon 的聯合創始人 Mihailo Bjelic 在治理論壇上發布了一個提案，將現有的 L1 網絡 Polygon PoS 升級為 Validium，以實現 Polygon 2.0 的愿景。Polygon 已經擁有一個與以太坊兼容的 ZK L2 技術，稱為 Polygon zkEVM，目前運行良好。

首先，引入 zkEVM 可以在一定程度上依賴以太坊網絡的安全性，因為 Polygon PoS 網絡的計算結果的有效性證明將在以太坊網絡上進行驗證。其次，現有的 Polygon PoS 驗證者將管理交易數據，而不是依賴以太坊網絡，相比於 Roll-up 模式，可以實現更低的費用和更快的速度。

這使得 Polygon PoS 網絡的驗證者的角色略有變化：首先，他們將繼續確保交易數據的可用性；其次，他們將充當排序器，確定 L2 網絡交易的順序。

2.3 Polygon 2.0 架構：基於 ZK 技術的 L2 網絡

Polygon 2.0 的結構在垂直和水平可擴展性改進方面如何呈現？就像互聯網有一個稱為互聯網協議套件的分層結構一樣，Polygon 2.0 由執行不同角色的層組成。

2.3.1 質押層

質押層是負責 Polygon 2.0 驗證者相關事務的層，它作為一個智能合約存在於以太坊網絡中，包括以下兩種類型：

驗證者管理器 —— 一個智能合約，管理 Polygon 2.0 生態系統中的驗證者池，包括所有驗證者的列表，哪些驗證者參與哪些 Polygon 鏈，他們的質押規模，質押 / 解質押請求，懲罰等。
鏈管理器 ——每個 Polygon 鏈都存在一個智能合約，用於管理驗證者列表，驗證該鏈的配置（例如，最大 / 最小驗證者數量，懲罰條件，質押所需的令牌類型 / 規模）等。

驗證者可以通過質押代幣加入 Polygon 2.0 的共同驗證者池，並在多個 Polygon 鏈上作為驗證者參與。Polygon 2.0 中的驗證者基本上負責對用戶的交易進行排序和驗證，以創建區塊，同時進行生成零知識證明的過程，並確保交易數據的可用性。

驗證者通過以下方式獲得各種角色的補償：1）協議獎勵，2）參與 Polygon 鏈的交易費用，以及 3）來自 Polygon 鏈的額外獎勵（例如，原生代幣）。

2.3.2 互操作層

互操作層實現了在 Polygon 2.0 生態系統中無縫跨鏈通信，使用戶感覺像是在使用單鏈網絡，盡管實際上使用了多個網絡。

每個 Polygon 鏈都管理着消息隊列（Message Queues），這些消息被發送到其他 Polygon 鏈，包含了 1）內容，2）目標鏈，3）目標地址和 4）元數據。消息隊列有相應的零知識證明（ZKP），如果特定消息的 ZKP 在以太坊上得到驗證，目標鏈就可以安全地執行這個跨鏈交易。

然而，由於在以太坊上驗證 ZKP 的成本較高，互操作層還添加了一個聚合器（Aggregator）組件，將 Polygon 鏈中消息隊列生成的多個 ZKP 匯集在一起，並允許它們在以太坊網絡上以較低的成本進行驗證。由於聚合器需要去中心化以保證活力和抗審查性，它由 Polygon 2.0 的共同驗證者池來管理。

事實上，跨鏈交互是這樣的，一旦聚合器接收到 ZKP，目標鏈就會最優地處理該交易，使用戶獲得「統一流動性」體驗，即使使用多個網絡，交易也可以幾乎即時地處理。

2.3.3 執行層

執行層是 Polygon 鏈中實際計算發生的層級，它具有類似於典型區塊鏈網絡的組件（例如 P2P 通信、共識、內存池、數據庫等）。

Polygon 鏈在客戶端層面上具有高度可定制性，包括本地代幣、交易手續費流向、額外的驗證者獎勵、區塊時間和大小、檢查點時間（ZKP 提交頻率）以及 Rollup/Validium 選擇等。

2.3.4 證明層

由於 Polygon 2.0 是一組基於 ZK 的 L2 鏈，ZKP 在其中起着非常重要的作用，證明層負責為 Polygon 鏈上的每個交易生成 ZKP。證明者使用 Polygon 團隊开發的 Plonky2。

3.新代幣：$POL

3.1 代幣經濟模型

雖然我們一直在仔細研究 Polygon 2.0，但很明顯，實現這一愿景既涉及協議經濟學，也涉及技術。為此，Mihailo Bjelic、Sandeep Nailwal、Amit Chaudhary 和 Wenxuan Deng 向 Polygon 社區提出了一個名為 $POL 的新代幣模型。

在白皮書中，他們將 $POL 的設計目標設定為：1）生態系統安全，2）無限可擴展性，3）生態系統支持，4）無摩擦，5）社區所有權，並提出了以下用途：

驗證者質押：Polygon 2.0 中的驗證者必須質押 POL 代幣以參與驗證者池。
驗證者獎勵：驗證者將持續獲得預定義的獎勵。驗證者默認情況下會獲得協議獎勵，並且還會從 Polygon 鏈獲得交易費用或額外的激勵獎勵。
治理：該代幣將用於治理，但治理框架尚未公开。將設立一個新的社區基金，由 POL 代幣持有者管理，並將有助於支持生態系統。

POL 代幣的初始供應量為 100 億，以 1:1 的比例從 MATIC 遷移而來，提議的總通脹率為 2%：

驗證者獎勵：在前 10 年內，驗證者將獲得額外 1% 的總供應量的份額，之後社區可以通過治理決定是否保持或減少這一份額。
生態系統支持：在前 10 年內，將提供相當於總供應量 1% 的金額給新引入的社區基金，通過社區治理可用於生態系統支持。10 年後，社區可以通過治理決定是否保持或減少這一金額。

與現有的 MATIC 代幣經濟模型不同，MATIC 的總供應量固定為 100 億，而 POL 代幣每年的通脹率為 2%，持續 10 年。這種通脹性的供應將在 Polygon 2.0 生態系統足夠成熟之前為網絡提供良好的支持。一旦 Polygon 2.0 生態系統得到良好建立並通過交易費用實現可持續性，社區可以通過治理來減少通脹。考慮到比特幣網絡當前的通脹率約為 1.8%，2% 並不是一個很大的數字。

3.2 模擬假設

但是，新的 POL 代幣的代幣經濟模型有多現實？網絡的安全性是否足夠，驗證者是否有足夠的激勵，生態系統是否得到足夠的支持？Polygon 對這些問題進行了模擬，並將結果包含在白皮書中。

基於一系列假設，可以明顯看出，即使在最壞的情況下，驗證者每年的激勵也可以達到 4-5%，社區基金將得到足夠的資金支持。（請注意，社區基金的規模是使用 1 POL 的平均價格為 5 美元進行計算的）。

Polygon 公鏈平均交易費用：0.01 美元（目前 Polygon PoS 平均費用），平均驗證者數量：100，平均 TPS：38。
Supernets Polygon 鏈的平均交易費用為 0.001 美元，平均驗證者數量：15，平均 TPS：19。
每個驗證者的平均年運營成本：6000 美元（根據改進版摩爾定律，每三年將運營成本減半）。

3.3 與其他代幣的比較

乍一看，提議的 POL 代幣經濟模型與 Polkadot 的 DOT、Cosmos 的 ATOM 和 Avalanche 的 AVAX 相似，但也存在一些差異。

首先，POL 與 DOT 之間存在很大的區別：對於構建在 Substrate 上的網絡來說，要成為平行鏈，需要通過一種稱為平行鏈拍賣的過程將大量的 DOT 代幣鎖定到 Polkadot 中繼鏈中。然而，在 Polygon 2.0 中，任何人都可以部署 Polygon 鏈，符合驗證要求的驗證者可以參與其中。

其次，POL 與 AVAX 和 ATOM（啓用 ICS）在細微之處有所不同。這三者共同之處在於，質押代幣的驗證者可以在多個網絡上作為驗證者參與，但在通脹率、治理等方面存在差異。

4.總結

隨着區塊鏈行業和技術的成熟，越來越多的嘗試在網絡的可擴展性方面進行垂直和水平的改進，而 Polygon 2.0 正沿着這條道路前進。雖然其他領先的 L2 項目（如 Optimsim、Arbitrum、zkSync、Starknet）也在進行類似的嘗試，但 Polygon 2.0 的與衆不同之處在於：1）具有高度以太坊兼容性的 zkEVM 技術，2）利用 ZKP 的跨鏈解決方案。

雖然其他項目已經提到了多個 L2/L3 鏈與跨鏈解決方案，但很少有項目提供詳細的跨鏈解決方案。最近，跨鏈項目开始利用 ZK 技術（例如 zkBridge、Electron Labs、Polymer Labs 等），而 Polygon 2.0 也具備在其跨鏈解決方案中利用 ZKP 的能力，旨在提供卓越的跨鏈用戶體驗。

讓我們拭目以待，Polygon 2.0 與 ZK 技術一起能否實現可擴展性和互操作性，成為互聯網的價值層。