本文翻译自Immutable X白皮书，不带有个人观点。也不构成任何投资建议。

1. 概述
2. 数字资产所有权的未来
3. 基于以太坊NFT的限制
   • 3.1 吞吐量低
   • 3.2 用户体验差
   • 3.3 开发速度慢
   • 3.4 流动性差
4. Immutable X:以太坊NFT的下一代协议
   • 4.1 ZK-Rollup扩展引擎
   • 4.2 API抽象层
   • 4.3 支持NFT的钱包
   • 4.4 平台SDK
   • 4.5 共享流动性和订单簿
   • 4.6 为世界级合作伙伴提供合规支持
   • 4.7 官方市场和交易历史浏览
5. 协议架构和功能
   • 5.1 Rollup设计
     • 5.1.1 Vault Merkle Tree
     • 5.1.2 STARKs over SNARKS
     • 5.1.3 数据可用性
   • 5.2 资产铸造
   • 5.3 交易签名
   • 5.4 费用

1.概述

Immutable X是以太坊NFT的L2扩展解决方案。具有即时交易，大规模处理，铸造和交易NFT零gas费用的特点，而且不会影响用户或资产的安全性。Immutable X使用StarkWare强大的STARK验证器和rollup技术开发，是迄今为止最先进的NFT扩展技术解决方案。

2.数字资产所有权的未来

NFTs是数字资产所有权的未来。NFT交易总量已经从2020年上半年的13.7亿美元上涨到2021上半年的25亿美元，并且我们仅仅发掘了NFTs表面的一部分。现在，我们看到主流艺术家启动NFT项目，大品牌进入这个领域，现有的Difi项目(eg: Uniswap)将NFTs作为他们产品的核心部分，我们才刚刚开始。 与此同时，以太坊也经历了历史上所有网络中最陡峭的成长曲线。以太坊市场价格从一年前不到500亿美元上升到现在超过3000亿美元。数百万用户现在使用以太坊去中心化应用(DApps)。并且每天数十亿美元的交易在网络上被处理。以太坊在NFT区块链中占据优势，拥有很多不同体量的应用。重要的是，几乎所有区块链和NFT的创新都发生在以太坊上，其他网络只是在复制以太坊的应用生态系统。这个生态系统增长很快-仅在2021年就有数百个NFT项目被启动,他们都在尝试抓住历史上最大的数字化变革。

以游戏这类NFT项目的市场为例，游戏是目前 NFT 开发者的主要方向之一，其理由充分：玩家新技术的早期接受者，游戏是拥有很大的市场。游戏目前是一个价值 3000 亿的产业，并且有望在 2021 年至 2025 年期间每年增长约10%，它的规模超过了体育，电影和音乐产业的总和。自 2018年以来，玩家已经在游戏内资产上花费超过1000亿美元，例如独特的角色皮肤，道具和解锁特定内容。这些内容是NFT的绝佳机会：这些资产如果使用NFT所代表对于用户来说会更有价值。

所有独特且可交易的内容，包括艺术品，游戏内资产和实体商品都将被公链上的 NFTs 所代表。视频，音乐或图片等数字内容可以变成具有稀缺性的数字藏品，从而形成一种新型的创作者-受众关系。独特的实物商品，如钻石、稀有金属，以及房地产或运动鞋等财产也可以被代币化为NFTs。作为NFTs，这些资产将在全球流动性市场上进行交易，并能够使用为NFTs交易构建的所有工具(如租赁、衍生品、交易所、钱包)。

多年来，数字商品相对实体商品有一些不足:没有稀缺性，没有真正的所有权，并且受到诸多限制。随着我们的生活越来越数字化，未来NFTs的所有权是明确的:数字商品不仅等同于实体商品，还会更好。

那么为什么不是每一独特的数字资产都是以太坊NFT呢？

3.基于以太坊NFT的限制

尽管以太坊整体上占据主导地位，而且对NFT有明显的需求，但以太坊要成为将NFT扩展到全球受众的底层平台，还需要克服大量障碍。越来越多的区块链正在竞争NFT交易市场，通常通过牺牲以太坊的安全性来提高其吞吐量和改善其用户体验。以太坊面临的主要挑战是:

3.1 吞吐量低

与传统数据库相比，以太坊为了维护其安全性和去中心化，保持了较低的吞吐量:每秒5到15个事务(TPS)。因此，以太坊上活动的大规模增长导致了网络拥塞和缓慢的交易时间。它还提高了gas费用，导致交易对许多用户来说变得不划算，导致开发商和交易商被定价出局。即使在以太坊2.0迁移完成之后，交易吞吐量也会受到限制，交易成本也会让主流游戏中的小交易望而却步。

3.2 用户体验差

目前，以太坊上 NFT 交易的用户体验还没有为大众采用做好准备。交易需要几分钟或几小时才能确认，而且往往无法成功，从而极大地影响用户满意度、价格发现和整体流动性。现有的解决方案或替代区块链只能通过损害用户资产安全或网络去中心化来改善这种用户体验。此外，NFT钱包体验通常较差——它们令人困惑，恢复机制很差，并且没有显示必要的信息来帮助用户做出明智的购买决定。

3.3 开发速度慢

目前，NFT应用程序或市场开发人员将大部分开发时间花在构建和配置项目的区块链组件上。这让他们忽视了真正重要的东西:围绕真正的资产所有权为用户创造奇妙而独特的体验。开发人员需要学习新的编程语言和范例，然后立即使用它们编写对安全性至关重要的应用程序。他们没有用于创建应用程序的工具——没有简单的api，没有特定平台的sdk，没有预构建的基础设施。这为新项目的进入创造了巨大的障碍，并阻止了许多NFT的启动。

3.4 流动性差

由于其异质性，NFT比可替代的 ERC-20对应物的流动性要低。每个 NFT都必须根据其唯一ID进行买卖。这意味着，要花费1ETH购买每一条“gold dragon”NFT，您可能需要打开数百个买入订单——这些订单甚至不会涵盖新铸造的“gold dragon”。这个问题存在一些解决方案，但它们显着增加了铸币和交易的成本。个别市场在改进这一问题过程中投入了大量资金，但这些方案通常会进一步分散流动性，对价格发现产生负面影响。最终，这不仅会影响个人用户，还会影响整个 NFT 市场，因为交易者无法快速出售资产，也无法获得尽可能好的价格。

4 Immutable X:以太坊NFT的下一代协议

Immutable 认为 NFT 用户和开发人员不应该在以太坊的安全性和吞吐量做出选择，并为他们的用户创造世界级的体验。 Immutable X 是 NFT 的尖端协议，它使项目能够在以太坊的Layer2上构建，并具有出色的开发体验和用户体验。这是通过几个核心组件实现的：

4.1 ZK-Rollup扩展引擎

用以太坊联合创始人 Vitalik Buterin 的话来说，“中短期以太坊生态系统很可能全力以赴rollips以提升吞吐量”。 Immutable X将NFT特定的交换和证明逻辑与StarkWare开发的尖端Rollup技术结合，用于创建有史以来最先进的 NFT 交易工具。 Rollups 允许世界级的可扩展性和用户体验，同时保留以太坊的底层安全性。他们通过批量处理大量交易，为这些交易生成“有效性证明”，然后将该证明提交给 L1 智能合约来做到这一点。 Immutable X 的 rollup 允许每秒超过 9,000 次 NFT 转移、交易和铸币，达到并超过主流 NFT 项目所需的规模。有关 Immutable 的汇总实现的详细信息，请参见第 5 节。

4.2 API抽象层

为了更轻松地构建 NFT 应用程序，Immutable X 将这个扩展引擎封装在一组强大的 REST API 中。在 Immutable X 上，每一次交互，从铸造到交易再到转账，都像 API 调用一样简单。将可能需要几分钟或几小时的复杂异步区块链交互转换为同步RESTAPI 调用，是对现有区块链开发范式的强大升级。无需直接与智能合约交互，该领域的新进入者，例如成熟的游戏和内容公司，可以更快地推出更好的项目。

4.3 支持NFT的钱包

与其他区块链或侧链不同，Immutable X 目前支持所有桌面以太坊钱包，无需强制用户切换网络。该协议提供了一个中间层("Link")可实现特定于NFT钱包的世界级体验。这也使Immutable X 能够支持蓬勃发展的第三方市场生态系统，而不会带来安全风险：用户可以依靠 Immutable X Link 来确保他们不会被他们购买的资产所欺骗。

4.4 平台SDK

平台和特定编程语言的SDK允许合作伙伴更轻松地与 Immutable X 集成。目前，有一个 Typescript SDK的实现可以使用，可用于将协议轻松集成到网站中。 SDK允许对Immutable X API 和 Wallet进行访问。未来，将为所有常见的编程语言以及 Android、iOS、Unity 和 Unreal 等开发平台提供SDK。结合 API，Immutable X SDK 将允许合作伙伴在数小时而不是数周内构建NFT项目。

4.5 共享流动性和订单簿

与其他 NFT 扩展解决方案不同，Immutable X 提供共享的全球订单簿以促进协议流动性。这意味着在一个市场上创建的订单可以在另一个市场上完成，从而促进更有效的市场引导和价格发现。这也意味着 NFT 市场可以建立在 Immutable X 上而无需后端服务。 Immutable 认为，提升NFT流动性的一个关键方法是允许这些NFT在不同市场(针对不同用户)之间交易——我们希望看到在 Immutable X 上发展出蓬勃发展的第三方市场生态系统！

4.6 为世界级合作伙伴提供合规支持

目前，世界上一些大公司正在探索 NFT。然而，他们经常担心 NFT 的监管影响，包括版权保护和 AML/KYC 立法。 Immutable X 将提供一个完全合法的平台，并且能够成为这些大型项目的可信赖合作伙伴，以便将它们保留在以太坊上。我们认为在不牺牲用户安全情况下，购买NFT应该像在传统电子商务中购物一样简单。

4.7 官方市场和交易历史浏览

Immutable X Marketplace 的存在是为了在协议上交易NFT提供官方主页，让用户和开发人员相信总会有交易的地方。 Immutable X Marketplace 还降低了没有资源创建自己交易市场的内容创建者和小型开发者的进入门槛。验证用户的交易历史对于促进区块链生态系统的信任和合法性很重要，Immutable X 也不例外，任何人都可以验证交易和查看历史状态。

5 协议架构和功能

5.1 Rollup设计

Immutable X 的核心是 zk-rollup 扩展引擎，它是与StarkWare合作开发的，使用了他们的StarkEx证明生成器和验证器。首先，让我们概括地讨论一下 rollup：在 zk-rollup 中，用户将资产锁定在链上智能合约中：资产被“存入”L2。这些资产可以在L2进行交易，交易由“操作员”排序成一致的历史序列。然后将交易分组为“批次”或“块”，并为该批次的有效性生成证明。然后，该证明会在链上发布，并由更新链上状态的智能合约进行验证。通过链上状态变更，用户可以解锁他们的资产（从rollup中“提取”）。

为了更好地支持下一代 NFT 的需求，我们做出了几个重要的设计决策：

5.1.1 Vault Merkle Tree

Immutable X 的“资产状态”表示为一棵巨大的 Merkle 树，其中每个叶节点都是一个包含资产的Vault，而其他每个节点都是其两个子节点的哈希值。这棵树的编码在2个地方被使用：

• 首先，在管理存款、取款和状态更新的链上智能合约验证器中。该合约存储了默克尔树的根，并确保只有在存在有效证明的情况下才能更新该根，因此Vault Merkle Tree不可能转换为无效状态。目前，该合约可以通过时间锁进行升级——目的是最终确保合约逻辑不可变。
• 其次，在用 StarkWare 的 Cairo 语言编写的 L2 证明逻辑中，它确定了有效状态转换的要求（例如，验证用户转移的资产是否归自己所有）。

5.1.2 STARKs over SNARKS

Immutable X 使用 STARK 证明，而不是更常见的 SNARK 证明。 STARK 证明是证明技术的最新进展，旨在解决 SNARK-rollups 的关键问题，即：

• SNARK 需要可信设置
• SNARK 不是量子安全的
• SNARK 依赖于极其复杂的密码学，并且容易出现实施错误

STARK 证明更大，在链上发布的成本更高：我们认为这是一个可以接受的权衡，以提高用户安全性。

5.1.3 数据可用性

如果 Immutable 变得完全没有响应并且协议开发停止，用户将需要他们的交易数据可用以提取他们的资产。 Immutable X 支持两种数据可用性模式：rollup 和 validium。在rollup 模式下，每个批次之间的状态变化都会发布到 L1，保证L1的安全性，但会为每个事务增加一个小的线性成本。在validium模式下，数据可用性委员会 (DAC) 会对每个批次进行签名，以表明他们保留了数据的副本。即使只有一名委员会成员诚实，用户也将能够成功退出协议。目前，Immutable 的 DAC 包括：Immutable、StarkWare、Deversifi、Consensys、Nethermind、Iqlusion、Infura 和 Cephalopod。在这两种情况下，系统都是去中心化的：即使 Immutable 消失、被黑客入侵，协议也将能够恢复并且用户资产是安全的。

5.2 资产铸造

Immutable X 的主要优势之一是NFT可以完全在 L2 中铸造，同时保留 L1 的安全性。每个NFT都可以用不可变的元数据铸造，在NFT提取时将传递给 L1 智能合约。该技术已被用于在 Immutable X 上铸造超过 1000 万个 NFT（超过 L1 上的所有 ERC721 NFT）。这些NFT还可以具有“可变元数据”，它将定期从铸币应用程序的服务器轮询，并且每个应用程序都可以选择提供一个“元数据标识符”，它将通知应用程序每个NFT的可变元数据属性的理想表示。不可变元数据和可变元数据的这种组合支持NFT用于表示每种类型的数字资产 - 从体验等级不断变化的游戏资产到基于确定的初始种子叠加不同用户输入的生成艺术品NFT。

5.3 交易签名

在ImmutableX上进行交易，用户需要STARK-friendly椭圆曲线生成的专属密钥对。为了解决这个问题，我们构建了“Link”，作为以太坊钱包和 Immutable X 之间的中间层。用户签署安全消息，该消息用作生成STARK密钥对的种子。这将“委托”ImmutableX 钱包的安全和恢复给用户的以太坊钱包，即使STARK密钥对丢失，用户也可以使用新的以太坊签名重新生成它。在Link内部，这个 STARK 密钥对随后用于交易签名，每个签名的精确编码由交易类型决定。

5.4 费用

费用是Immutable X 协议的主要收入来源。目前，Immutable X 对每笔 NFT 交易收取 2% 的费用（以购买货币计价）。由于我们对 Immutable X 费用的目标是协调应用程序开发人员、市场和交易者之间的激励措施，因此其他生态系统参与者也将能够设定费用：

1.市场还可以为每个订单添加自己的费用。由于 Immutable X 提供了一个可供所有市场访问的共享订单簿，因此在一个市场上创建的订单可以在另一个市场上完成，两者都收取费用。 2.NFT的创造者可以对他们铸造的每个 NFT设置使用费，以便从后续每次购买该资产中收取费用。使用费是NFT出售价格的固定百分比，在NFT铸造后无法调整。

NFT创造者和市场之间的这种激励机制为游戏等企业或艺术家等个人创作者开辟了全新的收入来源。他们之前从未能够从作品的持续升值而受益。这个系统给了创造者巨大的动力，使得创造者让这些NFT对目前持有的人具备价值。