第2 课：区块链生态全景介绍 - 以太坊、Layer2 扩容 、Solana、SUI 、跨链桥

区块链生态全景介绍 - 以太坊、Layer2 扩容 、Solana、SUI 、跨链桥 主要内容：

1. 比特币的回顾与局限：

   • 比特币被定义为去中心化的数字货币，采用PoW共识机制，约10分钟出一个块，被誉为“数字黄金”。
   • 其不足之处在于无法支持除转账以外的复杂程序运行，仅能进行简单的交易。虽然有改进方案，但尚未成熟。
   • PoW机制消耗大量能源，且交易处理速度较慢（TPS低），不适合日常支付。

2. 以太坊的创新与发展：

   • 以太坊是一个去中心化的应用平台，目标是成为“世界计算机”，允许在网络上运行各种程序。
   • 由Vitalik Buterin在2013年提出，并于2015年上线，结合 比特币 + 智能合约的概念。
   • Hashkey是早期投资以太坊的团队。
   • 以太坊的主要改进包括：
     • 共识机制从PoW切换到PoS（2022年），大幅降低能源消耗，出块速度更快（约12秒）。
     • 内置以太坊虚拟机（EVM），可以执行各种程序，可以理解为去中心化的操作系统或数据库+操作系统。

3. 以太坊面临的挑战与解决方案：

   • PoS机制的运行原理： 通过质押ETH来保护网络安全，验证者需要质押32个ETH才能参与出块，并随机选出出块者，其他验证者进行验证签名。
   • 程序执行与Gas机制： 以太坊通过Gas来衡量和限制程序的工作量，用户在发起交易时需要设置Gas Limit和Gas Price，矿工根据Gas Price排序交易并收取费用。
   • 程序无限循环的风险： Gas机制可以防止无限循环的程序阻塞网络。
   • 程序收费的公平性： Gas的消耗与程序的计算复杂度相关。
   • 程序执行的验证： POS机制下，验证者会验证出块者的交易和区块。

4. 以太坊的扩容方案：

   • 原地扩容： 包括提高Gas Limit（目前约3500万）、引入临时存储空间（Blob）给Layer 2使用，以及早期提出的分片方案（目前已转向Layer 2）。

   • 二层扩容（Layer 2）：

     将部分交易放到链下执行，减轻主网压力，提高TPS。Rollup是主要的Layer 2方案。

     • 乐观Rollup： 将压缩的交易数据和结果提交到Layer 1，乐观假设交易正确执行，通过事后挑战来验证。代表项目有Hashkey Chain、Base、Optimism。
     • ZK Rollup： 除了交易数据和结果，还提交交易执行的零知识证明（ZK Proof），在数学上证明交易的正确性。代表项目有zkSync、StarkWare、Linea。
     • Layer 2的优势在于更高的TPS和更快的确认时间，但安全性验证机制有所不同。

5. 其他Layer 1区块链平台：

   • EVM兼容链： 借鉴EVM但使用不同的共识机制，如BNB Chain（BSC，PoSA共识，约3秒出块，41个验证节点）、Polygon、Avalanche等。交易所如币安、火币、OKX早期都曾发布自己的EVM兼容链。
   • 非EVM兼容链： 有自己的虚拟机和编程模型，如Solana（PoH+PoS共识，约0.4秒出块，理论TPS高，节点要求高，程序和数据分离，交易并行处理，Meme币文化繁荣）、Sui（面向对象模型，Token为一等公民，编程语言层面保证Token安全，可并行处理，TPS高）。

6. 跨链技术：

   • 由于不同的区块链之间是相互隔离的，需要跨链桥来实现资产和数据的互操作。
   • 跨链桥的基本原理是在一条链上锁定资产，然后在另一条链上发行或解锁等量的资产。
   • 存在多种跨链桥服务和协议，包括Layer 2官方桥、交易所集成的跨链服务以及第三方跨链协议（如LayerZero、Wormhole、Circle CCTP、Chainlink）。

7. 去中心化存储：

   • 区块链不适合存储大量多媒体文件。
   • 去中心化存储协议（如IPFS、Arweave）可以用于存储应用的前端代码和其他数据，实现应用的完全去中心化，并保证数据不被篡改。