以太坊必须的三个转型「L2、钱包、隐私」

以太坊从一项年轻的实验性技术转变为一项成熟的技术堆叠，能够真正为普通使用者带来开放、全球化和无需许可的体验时，这个堆叠需要经历三个主要的技术转变，大致上同时进行：

1. L2 扩充套件转变– 所有人都迁移到rollups
2. 钱包安全性转变– 所有人都迁移到智慧合约钱包
3. 隐私转变– 确保提供隐私保护的资金转移，并确保正在开发的所有其他工具（社交恢复、身份、声誉）都能保护隐私

这是生态系统转型的三角关系。你只能选择3 个中的3 个。

1. 没有第一个，以太坊就会失败，因为每笔交易都需要花费3.75 美元（如果我们有另一轮牛市，那么价格为82.48 美元），并且每个面向大众市场的产品最终都会忘记链，并且对一切采取集中化的解决方案。
2. 没有第二个，以太坊就会失败，因为使用者不愿意储存他们的资金（和非金融资产），所有人都会转移到集中式交易所。
3. 没有第三个，以太坊就会失败，因为所有交易（和POAPs 等）都公开给任何人看，这对于许多使用者来说是对隐私的过高牺牲，所有人都会转移到至少有一些隐藏资料的集中化解决方案。

以上述原因，这三次转变至关重要。但由于解决这些问题需要强烈的协调性，因此它们也是具有挑战性的。不仅需要改进协议的功能，有些情况下，我们与以太坊互动的方式需要进行相当基础的变化，需要应用和钱包进行深入的改变。

这三次转变将彻底改变使用者和地址之间的关系

在L2 扩充套件世界中，使用者将存在于许多L2 中。你是ExampleDAO 的成员，它位于Optimism 上吗？那么你在Optimism 上就有一个帐户！你在ZkSync 的稳定币系统中持有CDP 吗？那么你在ZkSync 上就有一个帐户！你曾经尝试过一些恰好位于Kakarot 上的应用吗？那么你在Kakarot 上就有一个帐户！使用者只有一个地址的日子将一去不复返。

我在四个地方有ETH，根据我的Brave Wallet 检视。是的，Arbitrum 和Arbitrum Nova 是不同的。不用担心，随着时间的推移，这会变得更加复杂！

智慧合约钱包增加了更多的复杂性，使得在L1 和各种L2 上拥有相同地址变得更加困难。如今，大多数使用者正在使用外部拥有的帐户，其地址实际上就是用于验证签名的公钥的hash – 所以在L1 和L2 之间没有任何变化。然而，对于智慧合约钱包，保持一个地址变得更加困难。尽管已经做了大量的工作，试图使地址成为网路间等价的程式码的hash，尤其是CREATE2 和ERC-2470 单例工厂，但是要完美实现这一点非常困难。一些L2（例如“type 4 ZK-EVMs”）并不完全等同于EVM，通常使用Solidity 或中间装配代替，从而阻止了hash等价。即使你可以拥有hash等价性，钱包通过金钥变化改变所有权的可能性也会产生其他的非直观后果。

隐私需要每个使用者拥有更多的地址，甚至可能改变我们处理的地址型别。如果隐私地址提议得到广泛使用，每个使用者不再只有几个地址，或者在每个L2 上有一个地址，而可能在每个交易中都有一个地址。其他的隐私方案，甚至是现有的方案如Tornado Cash，会以不同的方式改变资产的储存方式：许多使用者的资金储存在同一个智慧合约（因此在同一个地址）中。要向特定的使用者传送资金，使用者需要依赖隐私方案自己的内部地址系统。

如我们所见，这三次转变以不同的方式削弱了「一个使用者～= 一个地址」的心理模型，并且其中一些效果回馈到执行转变的复杂性中。两个特别的复杂点是：

1. 如果你想付款给某人，你如何获得付款给他们的资讯？

2. 如果使用者在不同的链上不同的地方储存了许多资产，他们如何进行金钥更换和社交恢复？

三次转变与链上支付（和身份）有关

我在Scroll 上有硬币，我想支付咖啡（如果「我」是字面意思，指的是我这篇文章的作者，那么「咖啡」当然是「绿茶」的换喻）。你正在卖我咖啡，但你只准备在Taiko 上接收硬币。我该怎么办？

基本上有两种解决方案：

1. 接收钱包（可能是商家，也可能只是普通个人）努力支援每个L2，并具有一些非同步整合资金的自动功能。

2. 接收者提供他们的L2 和他们的地址，传送者的钱包通过某种跨L2 桥接系统自动将资金路由到目标L2。

当然，这些解决方案可以组合：接收者提供他们愿意接受的L2 列表，传送者的钱包计算支付，这可能涉及直接传送（如果他们幸运的话），或者通过跨L2 桥接路径。

但这只是三次转变引入的关键挑战的一个例子：像支付某人这样的简单行为开始需要比只有一个20 位元组地址的资讯更多。

智慧合约钱包的转变幸运的是对地址系统的负担不大，但是在应用程式堆叠的其他部分仍然有一些需要解决的技术问题。钱包需要更新，以确保它们不仅仅是在交易中传送21000 gas，而且更重要的是确保钱包的支付接收端不仅追踪从EOAs 的ETH 转移，也追踪由智慧合约程式码传送的ETH。依赖于地址所有权不变的假设的应用（例如，禁止智慧合约以强制版税的NFT）将不得不找到其他方式来实现他们的目标。智慧合约钱包也会使一些事情变得更容易– 特别是，如果有人只接收非ETH 的ERC20 代币，他们将能够使用ERC-4337 付款人来用那个代币支付gas 费。

另一方面，隐私再次提出了我们还没有真正解决的主要挑战。最初的Tornado Cash 并没有引入这些问题，因为它不支援内部转帐：使用者只能存入系统并提取出来。一旦你可以进行内部转帐，使用者就需要使用隐私系统的内部地址方案。在实践中，使用者的「支付资讯」需要包含（i）某种「支出公钥」，即接收者可以用来花费的秘密的承诺，以及（ii）传送者传送只有接收者可以解密的加密资讯的方式，以帮助接收者发现支付。

隐私地址协议依赖于一个元地址的概念，其工作方式是：元地址的一部分是传送者的支出金钥的一个盲化版本，另一部分是传送者的加密金钥（尽管最小的实现可以设定这两个键是相同的）。

这里的关键教训是，在一个注重隐私的生态系统中，使用者将拥有支出公钥和加密公钥，使用者的「支付资讯」将必须包含这两种金钥。除了支付以外，还有其他一些好的理由来扩充套件这个方向。例如，如果我们想要基于以太坊的加密电子邮件，使用者将需要公开提供某种形式的加密金钥。在「EOA 世界」中，我们可以重新使用帐户金钥来实现这个目标，但在一个安全的智慧合约钱包世界中，我们可能应该有更明确的功能来实现这个目标。这也将有助于使基于以太坊的身份更兼容于非以太坊的分散隐私生态系统，最突出的例子是PGP 金钥。

三个转型和金钥恢复

在一个使用者可能有多个地址的世界中，实现金钥更改和社交恢复的预设方式是让使用者对每个地址单独进行恢复程式。这可以一键完成：钱包可以包含软体，以便在所有使用者的地址上同时执行恢复程式。然而，即使有这样的使用者体验简化，天真的多地址恢复也存在三个问题：

1. 燃气费用的不切实际：这一点不言自明。
2. 反事实地址：尚未释出其智慧合约的地址（实际上，这意味着你还没有从该帐户传送过资金的帐户）。作为一个使用者，你有可能无限数量的反事实地址：每个L2 上都有一个或多个，包括还不存在的L2，还有一个完全不同的无限反事实地址集合，源自隐密地址方案。
3. 隐私：如果使用者故意有许多地址以避免将它们连结在一起，他们肯定不希望通过在同一时间或差不多的时间恢复它们来公开连结所有的地址！

解决这些问题是困难的。幸运的是，有一个相当优雅的解决方案，表现得相当好：一种将验证逻辑和资产持有分开的架构。

每个使用者都有一个金钥库合约，存在于一个位置（可能是主网或特定的L2）。然后使用者在不同的L2 上有地址，其中每个地址的验证逻辑都是指向金钥库合约的指标。从这些地址中花费将需要一个进入金钥库合约的证明，显示当前（或更实际的，最近的）支出公钥。

证明可以通过几种方式实现：

1.直接在L2 中读取只读的L1 访问许可权。可以修改L2 以给予他们直接读取L1 状态的方法。如果金钥库合约在L1 上，这将意味着L2 内的合约可以「免费」访问金钥库。

2.默克尔分支。默克尔分支可以证明L1 状态到L2，或者L2 状态到L1，或者你可以结合这两者来证明一个L2 的状态的部分给另一个L2。默克尔证明的主要弱点是由于证明长度的高燃气费用：一个证明可能需要5 kB，尽管由于Verkle 树，这将在未来减少到小于1 kB。

3. ZK-SNARKs。你可以通过使用默克尔分支的ZK-SNARK 而不是分支本身来减少资料成本。可以构建链下聚合技术（例如，基于EIP-4337），让一个单一的ZK-SNARK 验证所有的跨链状态证明在一个块中。

4. KZG 承诺。L2 或者在其之上构建的方案，可以引入一个顺序定址系统，允许在这个系统内部的状态证明只有48 位元组长。像ZK-SNARKs 一样，一个多证明方案可以将所有这些证明合并为每个块的单个证明。