淺談Polygon —— 以太坊兼容鏈的「互聯網」

來源：Bankless DAO

編譯：比推獨家 Chen Zou

 鏈最初是以 Matic 為名推出的一層網路。在推出時，Matic 打算成為一個 “區塊鏈的互聯網（Internet of Blockchains）”，允許開發人員建立具有跨鏈兼容性和互操作性的產品。但隨著成為主導性的智能合約鏈，Polygon 逐漸淡出人們視野，但是隨著整個網路的發展，以及以太坊的飽和，市場開始慢慢明白了跨鏈的重要性。而作為回應， Polygon 團隊轉向成為一個構建和連接與以太坊兼容區塊鏈的框架，以幫助以太坊擴大規模，他們的目標從 “區塊鏈的互聯網 ” 變成 “以太坊兼容鏈的互聯網”。

Polygon 一直專註於其用戶和開發者的體驗。自重塑品牌以來，開發者開始湧進 Polygon ，”為開發者而生” 的口號儼然已經成為現實。由於 Polygon 對開發者體驗的優化和緩解以太坊擴容問題的雙重光環，Polygon 在2021年取得了長足的發展。

在過去的六個月里，Polygon 上部署的合約量已經超過了完全超越了以太坊。

自2021年5月以來，日活地址數開始大幅攀升。

為了繼續增長，Polygon 必須同時吸引新的開發者並留住他們。為了讓開發者（以及最終的用戶）參與其生態系統的建設，Polygon 團隊一直專註於打造區塊鏈網路輕部署開發環境，同時也在重點提升其模塊安全性（”安全即服務”）。

以太坊的缺點；Polygon的突破點

隨著以太坊成為主導的區塊鏈，在享受日益繁榮生態的同時，gas費也成了無數用戶抹不去的痛，Polygon專註於以太坊生態系統的戰略決定從現在來看是有先見之明的。在2021年上半年，gas費一直超過100gwei，在高峰期一度到超過350gwei。

由於以太坊的價格波動與網路互動的複雜性，一筆交易可能會讓用戶花費幾十或幾百美元，同時交易處理時間也會大幅增加，而這些問題都在逼迫著用戶和開發者們尋求合適的替代方案。

Polygon 旨在通過提供各種擴展解決方案，在為以太坊保留用戶的同時，來解決交易成本和時間成本的雙重問題。Polygon 在目標和理念上與以太坊高度一致，通過 EVM 兼容性以及最重要的是，Polygon 背後依舊保留著以太坊的安全性。

Polygon框架：概述

獨立鏈和安全鏈

在 Polygon 上可以部署兩種類型的區塊鏈：獨立鏈和安全鏈。

“獨立 “鏈是不依賴以太坊的共識來保證安全的區塊鏈。這種解決方案面向那些已經擁有自己的驗證節點或正在尋求實施另一種可擴展性解決方案的項目。這些獨的鏈通常由企業網路或希望與 Polygon-Ethereum 生態系統整合的成熟鏈使用的。

“安全 “鏈是指沒有自己的驗證網路，而是依靠 Polygon 安全層的鏈。Polygon 擁有極高水平的安全性，同時允許開發者在各種安全解決方案中進行選擇，其中最受歡迎的是 Polygon PoS（Proof-of-Stake） 鏈。這些安全鏈旨在幫助那些需要可靠安全系統的初創企業和項目。

無論是獨立鏈還是安全鏈，對於開發者來說，部署起來都比較簡單。這種部署的簡易性給開發者提供了更多的選擇，以滿足其用戶的需求，而這種靈活性來自於 Polygon 的基礎架構。

架構

無論是獨立鏈還是安全鏈，部署在 Polygon 上的區塊鏈都在同一個架構框架內運行。Polygon的架構有四個組成部分：以太坊層、安全層、Polygon 網路層和執行層。

以太坊層

Polygon使用以太坊作為其基礎層。這一層由以太坊上的一組智能合約組成，通過驗證節點、質押節點以及在 Polygon 和以太坊生態系統之間傳遞信息來進行結算。這一層負責解決最終在以太坊上的處理流程。雖然這一層是可選項，但架構的這一組成部分是Polygon的優勢所在。它通過利用以太坊作為終結點，Polygon 可以很好的利用以太坊的安全性作為最終的護盾，並從中受益。

安全層

第二個架構層是一個可選的安全層。這一層被稱為 “驗證即服務”，因為它允許開發者利用幾種安全解決方案來驗證交易。用戶可以採用欺詐證明或 PoS 側鏈（以及其他解決方案）來保證安全。

到目前為止，最受歡迎的安全解決方案是 PoS 側鏈。 PoS 側鏈利用一組大約 100 個驗證節點來保證區塊鏈項目的安全（會收取一定驗證費用），並進行驗證節點管理。另外，這一層可以採用以太坊的礦工（最終驗證節點）來達成共識。

同樣，這一層是可選的。一般來說，遠離第 1 層的結構層往往在安全性上有所欠缺，但會提高交易吞吐量，以及用戶體驗。不是所有的鏈都需要利用 Polygon 的安全層。有些項目，例如鏈游，甚至可能希望減少安全性，以換取更快的結算速度，從而讓玩家獲得良好的用戶體驗。

Polygon網路層

Polygon網路層是一個由獨立區塊鏈組成的網路，它負責確定交易、生產區塊，並決定各自鏈的共識。這些鏈可以是獨立鏈，也可以是安全鏈。這些鏈的區塊生產者將他們各自的交易分組，根據安全解決方案，網路層將發布一個Merkle根作為第一層的檢查點。

執行層

最後還有執行層。執行層解釋並執行由 Polygon 網路層確定的交易。該層有兩個組成部分。

執行環境 – 由虛擬機實現。類似於 EVM，它可以跟蹤區塊鏈的狀態。

執行邏輯 – 實現特定 Polygon 區塊鏈的狀態轉換。這種邏輯用於定義過渡到下一個區塊鏈狀態，而以太坊可以被認為是一個 “無限的狀態機”。（與有限狀態機（英語：finite-state machine，縮寫：FSM）相對，有限狀態機通常簡稱狀態機，是表示有限個狀態以及在這些狀態之間的轉移和動作等行為的數學計算模型。）

然而，在所有這些層中，對開發者來說，關鍵的增值點是安全層，因為這使得 Polygon 框架的靈活性能夠真正發揮出來。開發人員可以選擇適合他們項目的安全解決方案，如果他們選擇改變方向，可以交換解決方案。其目的是為開發者提供一套工具，以達到定製區塊鏈項目的作用。

安全層：深入探究

雖然低交易成本和高處理效率是 Polygon 快速發展的主要動力，但如果沒有 Polygon 的模塊化安全解決方案，這些增長都是不可能的。這些 “安全即服務 “的解決方案包括 Polygon 的 PoS 側鏈和欺詐證明機制，而像通用數據可用性層 Avail 和 Hermez ZK-rollups 這樣的新解決方案仍在開發中。其中一些解決方案可以混合使用，但都依賴於 Polygon SDK 。

Polygon SDK

Polygon SDK（軟體開發工具包）是一套框架，供項目推出自己的 EVM 兼容鏈。這個 SDK 實現了 “安全即服務”，允許開發者為其項目選擇理想的擴展解決方案。

如上圖所示，Polygon框架分離了功能，允許開發者選擇自己的共識機制，或開發自己的共識機制，同時保持與Polygon生態系統內其他鏈的互操作性。

這種互操作性使具有不同擴展解決方案的Polygon鏈能夠相互溝通，允許開發者選擇定製的安全解決方案。Polygon還計劃增加更多開箱即用的共識機制、資料庫實現和其他輔助服務。

Polygon Hermez (ZK-rollup) Security

Polygon 最近收購了 Hermez ，一個 ZK-rollup 解決方案。Hermez 正在開發一個相當於 EVM 的 ZK-rollup ，這是一個非常有前途的二層解決方案，旨在使資產轉移變得更加安全、同時成本更低。 ZK-rollup 將成批的交易壓縮成少量的有效性證明（或 zk-SNARK ）形式的數據。然後，這些數據被發布到鏈上，以便對證明的正確性進行驗證。與以太坊相比， Hermez 擁有 133 倍的吞吐量，交易成本只有十分之一。

這種解決方案沒有 plasma 的缺點，即七天的提款等待時間，因為不需要通過欺詐證明來挑戰數據，因為 SNARK 證明在計算上很容易驗證。然而，有效性證明的結構仍然是計算密集型。目前用戶所期待的真正的解決方案還需要等待一段時間，與 Avail 一樣，ZK-rollup 的未來看起來也是一片坦途。

Polygon Miden

Polygon最近還宣布了一個新的 ZK 項目，叫做 Miden ，是一個基於 STARK 的、與 EVM 兼容的 rollup 。該項目由 Bobbin Threadbare 領導，他是其他 ZK 技術 Distaff VM （一個基於 STARK的虛擬機）和Winterfell（一個高性能的STARK驗證器）的核心開發者。

這個解決方案將純粹基於STARK，支持任意交易並自動生成執行證明。Miden將把Solidity代碼編譯成Miden Assembly，Miden VM將使用它來執行交易並生成零知識證明。

Hermez的目標是與EMV完全兼容（在代碼層面），Miden 將從使用 Solidity 編譯開始，然後轉向其他語言。

結論

事實證明， Polygon 專註於為以太坊提供擴展解決方案的決定是成功的，因為Polygon網路在整個2021年都有爆炸性的增長。為了繼續這種增長，Polygon正在努力建立開箱即用的擴展和安全解決方案，使開發人員能夠利用Polygon降低的交易成本和包容時間。僅僅是ZK-rollup解決方案就有超過10億美元的資金，Polygon有足夠的資源來進一步擴大其解決方案套件，以幫助以太坊擴展，滿足未來的預計網路負載。