有效性验证技术：以太坊扩展方案详解

有效性验证技术（Validiums）：以太坊扩展解决方案

有效性验证技术（Validiums）是为以太坊设计的扩展解决方案，通过在链外处理交易并利用零知识证明（ZKPs）来确保其有效性。这种技术通过批量处理和验证交易，减少了链上数据存储和Gas费用。虽然它带来了提高交易速度和隐私保护等好处，但有效性验证技术也面临数据可用性风险和潜在的中心化问题。

有效性验证技术的工作原理

有效性验证技术通过在以太坊主网之外执行交易，并利用以太坊上的智能合约来确保其有效性和完整性。当用户想要通过有效性验证技术进行交易时，他们会将交易发送给操作者。操作者是负责在有效性验证链上执行交易的节点，可以是一个实体或通过权益证明（PoS）系统选择的一组实体。

操作者将交易收集成批，并在链外处理这些交易。一旦批次准备就绪，操作者使用一种称为“证明电路”的特殊系统，生成证明以确保交易正确执行。有效性验证技术的状态（所有账户及其余额的记录）可以想象成一棵大树，称为梅克尔树（Merkle tree）。这棵树的根节点，即状态根，是代表整个状态的指纹，存储在以太坊上。

当操作者处理交易时，他们更新状态根以反映新的余额和账户状态。然后，他们将这个新的状态根连同证明一切都正确完成的证明发送到以太坊主网。与零知识汇总（zk-rollups）不同，有效性验证技术的区块生产者不需要在以太坊上发布所有交易细节。如果以太坊验证了证明，新的状态就会被接受，有效性验证技术也会随之更新。

用户可以通过将ETH或其他代币发送到以太坊上的特殊合约，从以太坊向有效性验证技术存款。这个合约会将存款信息传达给链外的有效性验证技术，并记入用户的链外账户。当用户希望将资金提回到以太坊时，他们向操作者提交提款请求。操作者将请求包含在批次中，一旦批次在以太坊上得到验证，用户就可以提取他们的资金。

有效性验证技术与EVM兼容性

有效性验证技术对于简单的应用程序（如代币交换和支付）非常有效，因为它们可以快速处理大量交易，而无需在以太坊主网上存储所有数据。这使得有效性验证技术非常适合那些交易简单且不需要复杂计算的应用程序。

然而，有效性验证技术在处理智能合约时遇到了挑战。智能合约是在区块链上运行的程序，通常涉及复杂操作。证明这些复杂操作正确执行需要更多的计算能力，这使得有效性验证技术难以支持智能合约提供的广泛功能。一些项目正在研究使有效性验证技术更兼容以太坊智能合约能力的方法。一种方法是创建专门为有效性验证技术优化的编程语言版本，如用于编写以太坊智能合约的Solidity。然而，这可能会限制其功能，因为它可能无法支持常规以太坊编程环境的所有功能。

有效性验证技术的优势

有效性验证技术可以通过将数据存储和计算从以太坊主网卸载，每秒处理高达9,000笔交易（TPS）。这对于去中心化交易所（DEXes）等需要速度和成本效益的应用程序至关重要。通过不在链上发布交易数据，有效性验证技术可以显著降低Gas费用，让用户从更低的交易成本中受益。通过链外数据存储，有效性验证技术可以为交易提供增强的隐私保护，并在不牺牲可扩展性的情况下增加一层安全性。

有效性验证技术面临的挑战

有效性验证技术依赖于链外数据可用性，这也引入了风险。如果操作者或数据可用性管理者隐瞒交易数据，可能无法生成必要的证明来提取用户资金。生成有效性证明需要专门的硬件，这可能导致中心化。如果只有少数实体能够负担得起必要的资源，他们可能会主导网络，从而破坏其去中心化的本质。

结语

有效性验证技术是为增强以太坊网络而设计的扩展解决方案，通过在链外处理交易并通过零知识证明确保交易的完整性。通过解决链上数据存储的限制，有效性验证技术可以提高交易吞吐量，这是解决区块链可扩展性问题的重要一步。