由Felipe Argento和Brandon J. Isaacson
区块链技术栈的任务是提供几个关键功能。直到相对最近，这些功能都是由像以太坊这样的独立L1区块链执行的。这种设置被称为单一式区块链，不太容易扩展。
像Rollup这样的扩展解决方案是从L1中卸载一些责任的良好方法，同时保持大致相同的安全保证。一种越来越受欢迎的Rollup类型——专用应用Rollup——正在发展，有望扩展计算能力并推动Web3中的创新浪潮。
简单来看，可扩展性问题
要理解为什么单一式区块链难以扩展，我们需要深入探讨一下。当一个链负责处理所有功能——共识、数据可用性和执行时，需要调用一组节点来验证每个DApp和网络中的每个用户的每个操作。这可能会迅速使系统超负荷。
随着使用量的增加，DApps和用户开始竞相争夺链的有限区块空间，这变成了一种难以管理的稀缺资源。其结果是，无法赢得区块空间竞标战的DApps和用户被排除在参与之外。
这种单一式设置最终会导致高昂的费用，并为项目和用户设立日益增长的入门障碍。例如，现在，一个热门的NFT铸造或备受期待的空投仍然可以使以太坊网络对几乎所有其他人不可用。
“共享”Rollup方法
为了解决一些扩展性问题，以太坊在2020年底转向了以Rollup为中心的路线图。
Rollup是一种将重要功能委派给在基础链外运行的系统的方法。然后，它们通过使用欺诈证明和有效性证明等密码技术来整合结果并将其添加到基础区块链上。
以Rollup为中心的路径根植于这样一个思想，即以太坊的可扩展性约束可以分解为两个不同的问题：数据可扩展性和计算可扩展性。简而言之，这意味着区块链的使用可以受到两个基本问题的限制：它可以存储多少数据以及它可以处理多少任务。
如果我们将以太坊视为一个巨大的共享计算机，那么以太坊将其重点放在了提升区块可以容纳多少数据（将其视为“升级硬盘”），同时将计算可扩展性（“升级处理器”）委派给Rollup项目。
第一波Rollup采用的主要浪潮始于2021年。Layer 2（L2）项目的推出，如Arbitrum和Optimism，是基于“共享”Rollup架构的。这些项目的Rollup是“共享”的，因为协议上的每个DApp与部署在相同L2上的其他DApp共享一个Rollup内的空间。
理论上，部署在共享Rollup上的DApp可以在L2不如底层L1拥挤时享受计算能力的提升。但有一个问题。由于每个DApp在同一个Rollup内共享空间，仍然存在在L2验证者的处理能力方面的竞争。
正如在单一式区块链中的情况一样，共享Rollup的高使用期可以导致L2费用飙升到不可预测的水平。最终，一旦共享Rollup足够受欢迎，它将受到与单一设计所提出的拥挤和成本动态相同的威胁。
“共享”Rollup方法将我们带回到原点，尽管有一些缓冲时间。
应用链的到来
在寻求最大可扩展性、可定制性和费用可预测性时，包括Cartesi在内的项目开始超越共享Rollup架构。他们发现，构建在专用应用Rollup（通常称为应用链）上可以为计算可扩展性带来更好的结果。
与共享Rollup类似，专用应用Rollup充当离链执行层，继承了以太坊基础层的安全性和审查保证。但现在，每个DApp都有自己专用的Rollup来处理离链任务，而不是共享在单个Rollup内的空间。
这种设置不仅解决了应用之间竞价战的问题，还在计算可扩展性方面提供了显著的增益。每个DApp现在可以从完全不共享的计算能力中受益。与竞争争夺验证者计算能力的零和游戏不同，每个DApp可以拥有自己的高性能Rollup链。
这些计算能力的增益以一种非常有意义的方式为开发人员打开了设计空间。部署在专用应用Rollup上的DApp现在可以更接近传统软件应用程序，具有更好的可编程性、成本效率、费用可预测性和用户体验。
前进：创新的锥形
以太坊以Rollup为中心的愿景需要集体努力。就以太坊而言，它在路线图上有几个倾向于扩展数据可用性的倡议，如EIP4844和分片。
但为了使Web3充分发挥其创新潜力，Rollup项目必须继续推动分散计算的边界。下面的图表帮助我们可视化数据和计算一起扩展如何为以前不可能的分散应用铺平道路：
由Cartesi核心贡献者创建的Web3创新锥体
在x轴上，我们可以看到随着EIP4844和分片的实施，数据可用性得到改善。在y轴上，随着从单一式L1区块链到共享Rollup再到专用应用Rollup的发展，计算容量不断扩大。
图表上的蓝色区域是我们可以称之为Web3的创新锥体。随着在两个维度上的扩展，更复杂的DApp变得可能。相比之下，锥体外的灰色区域显示了当数据可用性和计算不能同时扩展时会发生什么情况。
（图中的应用及其在锥体内的位置不应被视为定论。相反，该图旨在提供有关分散应用不断扩展的前景的直观展望。）
主要的要点是，在没有计算容量的同时增加数据可用性以及反之亦然的情况下，无法充分利用数据可用性的提升。两者需要共同增长。
专用应用Rollup是增强以太坊网络处理能力的主要解决方案。
Felipe Argento是Cartesi Foundation的顾问，专注于Layer 2研究和应用。Felipe于2018年加入Cartesi项目，领导了一支区块链工程师团队，并为Cartesi Rollups的架构、设计和链上实现做出了显著贡献。在加入Cartesi之前，Felipe是一名软件工程师，专注于与巴西能源公司合作的清洁能源、碳信用和能源期货的区块链应用。Felipe会讲葡萄牙语和英语。
Brandon J. Isaacson是Cartesi Foundation的律师和董事会成员。在加入Cartesi项目之前，Brandon曾是Latham & Watkins的律师，专门从事证券和监管领域，然后成立了自己的律师事务所。在过去的十年里，Brandon代表客户处理了监管调查、执法程序以及证券和ICO诉讼，还就与新兴技术推出相关的监管问题向初创公司提供建议。
