本系列的第一篇文章——什么是可组合性？
让 Web3 听起来像是晴空万里，但放大来看，2020 年年中，以太坊费用上涨给 Web3 Lego thesis带来了麻烦，使得每个 L1 项目（尤其是像具有复杂智能合约的 DAO 之类的项目）都必须面对达到多链和跨链扩容的前景。
一切进展顺利……资料来源：Bitinfocharts
可组合性在理论上与可扩展性不同，但只有在交易成本保持较低的情况下才是可持续的，否则随着费用侵蚀本金价值，网络上的活动增加会导致收益递减。这就是在以太坊上发生的事情：尽管理论上仍然可以在单个原子中使用 Aave-flash-loan-to-short-on-Kwenta-powered-by-inverse-instruments-on-Synthetix 套利交易，gas费会让人大跌眼镜。正因为如此，许多项目已经关闭或在不同的链上启动：技术 Babel 事件使 Web3 使用多种不同的语言，并破坏了稀缺的安全性和流动性资源。
高额费用也对 DAO 的成长和发展施加了重大限制。例如，值得注意的是，尽管采用股息向成员赋予价值这一方式得到了公司的充分证明，但DAO没有采用这一方式的正是因为向代币持有者空投数百万笔交易的成本太高。取而代之的是，DAO 倾向于在单笔交易中使用基金来销毁代币以提高剩余资产的价格，但这与股息相比不是最理想的，并且有几个重大缺点，例如破坏代币的货币政策和人为地提高利率。
以太坊生态系统通过试验模块化架构来对抗高额费用，该架构将昂贵的智能合约代码执行移除到并行网络上——统称为第 2 层（L2）——并且仅将最终结果发布回 L1。例如，Arbitrum 上的代币交换费用为 1600 gwei，而以太坊上的费用为 120000 gwei。这种 75 倍的费用减免是典型的，可以理解的是，它会吸引大量活动远离 L1。L2Beat 显示，L2 的总锁定价值 (TVL) 在 2021 年增长了 700 倍，从 900 万美元增至 70 亿美元的峰值。
L2 解决方案的出现对以太坊生态系统的破坏性比预期的要小，因为尽管它们使用自己的共识机制独立运行，但其中许多网络与以太坊的运行时引擎 - 以太坊虚拟机 (EVM) 兼容，并且可以作为“侧链”在自身和以太坊主网之间通过双向“桥梁”运行。Solidity - 以太坊的智能合约语言 -直接编译成 EVM 字节码，因此通过复制 EVM 兼容性，Harmony 和 Polygon 等链使开发人员能够重新部署他们的 dApp，而不必过于彻底地重构他们的代码。这使得非同质代币 (NFT) 投放、投票和其他大规模交易事件能够在不影响以太坊主网的情况下以更低的成本发生。自从在 Polygon 和 Harmony 上部署以来，在 Aragon 上启动 DAO 的成本已经下降了 5000 倍，并导致迄今为止创建的 DAO 数量增加了 5 倍。
大多数主要网络现在已经或正在开发某种 EVM 兼容性，但随着它们的发展和发展自己的生态系统，“侧链”一词的定义开始延伸。尽管 Harmony 和 Polygon 等项目仍将自己定位为以太坊的子公司，但将 Uniswap v3 引入 Polygon 等举措将更容易无限期地留在生态系统中。许多其他人的假设是资产正在连接到一个更好的堆栈，并且永远不会回到以太坊。事实上，Dune Analytics 的数据证实，锁定在跨链桥梁的总价值在 2021 年达到 250 亿美元，并且处于上升轨道。
不幸的是，这并不意味着与 EVM 兼容的 dApp 是可组合的跨链。部署在侧链上的 dApp 是一个独立的实例，完全不知道它的主网成员。然而，这可以通过桥接部分解决。
按照设计，区块链和其他分布式账本具有非常严格的信任边界，这意味着它们无法识别来自其他链的数据或命令。为了获得任何类型的跨链交互或构建可以借出 $ETH 并获得 Avalanche 原生 $AVAX 利息的 dApp，有必要使用第三方预言机网络来独立验证一条链的状态，并有权使用其本机命令对另一个执行操作。由于这种限制，在以太坊和侧链之间转移价值的最常见方式是使用“烧毁铸造”技术进行桥接：一条链上的资产被锁定在智能合约中，由第三方预言机验证，然后铸造为另一条链上的包装资产。可以随时通过销毁包裹的资产来逆转桥接，这将再次由预言机验证以解锁智能合约。
任何时候都不会将资产从一条链转移到另一条链上，但由于被包装的资产是被完全支持的衍生品，它们应始终与其储备资产保持价格平价。然而，Vitalik Buterin 强调了这样一种风险，即如果 L1 受到 51% 的攻击并回滚到桥接资产被锁定之前的某个点，那么 L2 上的打包资产——现在没有任何支持——将一文不值，或者大打折扣。请注意，此风险仅适用于封装资产，不适用于在 L2 上本地发行的资产。
大多数协议都有自己的规范网桥（由核心团队批准和推广），但是，由于无需许可，没有什么可以阻止在同一协议上同时构建多个网桥。除非桥接开发人员之间进行协调，否则这可能会导致在 L2 上创建多个合约来代表相同的 L1 资产，从而使它们有效地相互硬分叉。
从侧链到以太坊及其 TVL 的最受欢迎的桥梁。资料来源：Dune Analytics、DefiLlama。自 2022 年 1 月 12 日起更正。
侧链和以太坊之间最受欢迎的桥梁及其锁定的总价值（TVL）。资料来源：Dune Analytics、DefiLlama。自 2022 年 1 月 12 日起更正。
如前所述，侧链独立于以太坊，因此不继承其安全保证。如果合同未经适当审计，则使用第三方网络在它们之间架起桥梁会带来额外的安全风险；或者如果网络是中心化的；或者没有足够的抵押品来阻止攻击者。简而言之，系统越复杂，其攻击面就越大。鉴于单个网络具有多个网桥的次优情况，规范网桥作为单点故障存在巨大压力（甚至更有动力将 dApp 本地部署到 L2）。
除了恶意之外，冒险超出网络的信任边界会破坏原子可组合性，因为它引入了一个中间步骤，可以防止多个跨链操作在单个块时间内发生。
汇总
“Rollups”不是通过在新堆栈上构建而丧失以太坊的网络效应和动力，而是一种将交易和计算聚合到第三方“排序器”的方法，然后第三方“排序器”定期提交聚合证明作为有效状态转换的证据（称为“merkle 根”）到要验证的 L1 上的桥接合约。在这个架构中，L1 只不过是一个数据层。
由于智能合约执行会消耗 L1 上的 gas，所以 rollup 最初的费用高于侧链，但这与每个区块的交易数量成反比，并通过 rollups 更高的安全保证得到补偿。
Rollups有两种形式：乐观和零知识 (ZK)。
乐观Rollups
乐观Rollups类似于侧链，因为它们是具有自己的块生产者和智能合约环境的独立网络。不同之处在于，通过将 merkle 根提交给 L1 桥接合约，rollup 利用了主链的安全保证。
使用“乐观”一词是因为网络必须等待几天才能完成执行，然后才能将 merkle 根提交给桥接合约。在此期间，乐观汇总假设所有聚合交易都是合法的（“同步假设”），除非提交了欺诈证明，这将有争议的交易强制上链并由定序器将生成的状态根与发布的状态根进行比较。
如果成功，提交欺诈证明是有利可图的，但监控网络的机会可能既复杂又昂贵。验证者的可用性是一个尚未完全解决的弱假设，但一个可行的假设是，组织和用户应该作为公共服务获得资金，以监控网络并在必要时提交欺诈证明。
必须等待一周才能撤回以太坊，这推动了跨链原子可组合性的核心，但是，就像 EVM 链一样，乐观网络本身正在成为日益繁荣的生态系统。像 Arbitrum 和 Optimism 这样的网络正在使用以太坊协议的分叉版本向 EVM 等效性发展，这使得与原始以太坊堆栈完美兼容。Rollup dApp 将始终是独立的实例 - 独立于 Ethereum L1 - 但具有 EVM 等效性，它们可以在没有任何自定义代码的情况下部署，并与同一Rollups上的任何其他 dApp 本地组合。
与所有基于 EVM 的生态系统一样，它们之间的桥接至少需要一笔交易的 gas 费用，因此一旦一个人的资金被桥接，激励就留在那里。随着越来越多的实用程序部署在Rollups上，这种“围墙花园”效应尤其强大，从而减少了撤回以太坊的必要性。这种现象最近的一个例子是 Binance 宣布他们将直接从 Arbitrum 接受存款，并计划在不久的将来实现直接取款。
ZK-Rollups
Zk-rollups 是有效的区块链压缩算法，它在并行网络上聚合数千个事务，通过状态转换（事务）有效的单一证明将这些事务传回 L1。直到最近，ZK-rollups 还无法处理 dApp 所需的那种通用计算，因此只适用于简单的交易，但 StarkNet 和 zkSync 等新协议提供 zkEVM 功能、15 倍以太坊的容量、非常低的费用、完全可组合性和完美的安全性保证。
“L1 智能合约区块链不再直接与以太坊竞争；他们正在与Rollups竞争。” - 康蒂
权衡是桥接回 L1 的能力受到批处理时间（通常以小时为单位）的限制，但对 Optimistic rollups 来说是一个巨大的改进。目前，只有单应用 zk-rollups 存在，服务于 DYDX 和 Argent 等平台，但近期前景是具有去中心化运营商和排序器的多应用 rollups。
继续模块化理论，ZK-rollups 可以通过使用称为 Volition 的解决方案完全脱链来进一步优化，该解决方案即将在 StarkNet 和 zkSync 中推出。
安全性/流动性
需要强调的是，L2 网络本身不是可交叉组合的，即使它们使用相同的技术。然而，即使它们是，可组合性不仅是互操作性的函数，也是安全性和流动性的函数，这些都是有限的资源。随着生态系统分裂为孤立的 L2 替代方案，对这些资源的竞争只会加剧。这方面的两个例子是 Uniswap 社区试图在 Arbitrum & Optimism 上激励流动性，以及 StarkNet 的“DeFi 池”或“需求聚合”概念，其中资产在被汇集到 L1 上的 DeFi 协议之前被聚合以保持流动性集中。
网络动态表明，我们可能会看到一波协议整合和合并浪潮，因为流动性破裂，最终，一种 L2 解决方案将成为最实用的解决方案，并随后从其他地方耗尽流动性。可以说，最近 Gnosis Chain (Gnosis + xDAI) 和 TribeDAO (Fei + Rari) 的合并是加密货币的流动性普遍过度紧张并需要整合的早期迹象。
分片
如果上述扩展解决方案不能为 DeFi 提供必要的可组合性，Web3 可能需要重新设计其堆栈。在大多数概念中，可扩展数字分类账的未来涉及某种程度的跨“分片”的并行处理。
分片是一种成熟的方法，可以将大型数据库拆分为跨多个服务器的可管理分区，同时保留可访问的全局状态。在分布式账本中，它是一种合并共识的形式，其中全局网络状态在验证者子集之间划分，这些验证者子集通常被随机分配给分片。理论上，随着分片数量的增加，吞吐量会提高，交易成本会下降。
以太坊路线图本身包含了在与权益证明的Beacon链合并后的一段时间内的 64 个分片的计划。为了保持rollups的数据/执行分离，Eth2 分片将仅提供数据可用性，而代码执行将在 L2 上。
在大多数实现中，可以将分片视为具有自己的信任边界的迷你区块链。正如我们所见，信任边界排除了原子可组合性，因此必须桥接或实现某种分片间的消息传递。
“如果可组合性是区块链的超能力，那么分片就是它的氪石。” - 迪特·雪莉
这样做的实际后果是，正如不可能有跨链智能合约一样，也不可能有真正的跨分片智能合约。这对于大多数 dApp 来说是致命的，尤其是像 Compound 这样的依赖于其他合约（例如 $DAI）的共享流动性池的应用。在没有跨分片原子可组合性的分片架构中，所有 dApp 都希望位于同一个分片上以便彼此互操作。不幸的是，这违背了分片的目的，也是以太坊计划将 dApp 执行环境完全移除到 L2 的主要原因之一，以便所有合约都可以部署在单个rollups上（在单个信任边界内）。
分片是高效的，因为它们可以并行、异步地处理事务。问题是可组合性需要在单个块时间内同步。为了解决这个问题，像 Polkadot 这样的几个项目使用位于分片上方的“中继”链（在 Polkadot 中称为“平行链”）并强制执行区块时间来完成交易。中继链实际上是跨分片轻客户端，仅包含分片标头，就像 L1 仅包含来自汇总的标头一样。但是，整个系统会受到中继链速度的限制。通过这种方式，分片尚未看到比rollups更多的优势。
在 2022 年初的这个时候，感觉 dApp、DAO 和流动性提供者都处于一种持有模式，还没有完全准备好登陆单一的扩展解决方案，而是燃烧燃料来维持多个实现和/或多个流动性的位置。在从现在到“红色代码”之间的某个时间点，他们都必须做出决定，这可能会引发资源和资金迅速的流向最优化和可组合的解决方案，以便 Web3 Lego thesis得以恢复。归根结底，可组合性是流动性的一个子集，正如我们在之前的文章中所说，最终“流动性总是获胜”。
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