以太坊作为当前最具经济安全性的世界计算机，正承载着海量资产、应用和服务的结算需求。这个无需许可的网络虽然强大，却也面临着区块空间这一昂贵稀缺资源的限制。为解决这一扩展性难题，第二层（L2）解决方案应运而生，其中Rollup技术尤为突出。然而严格来说，Rollup仍然受限于以太坊L1的数据存储能力，即便在理想状态下也只能实现每秒数千笔交易的吞吐量。
在区块链领域，信任最小化和水平扩展正成为关键议题。信任最小化意味着系统运行仅需依赖底层区块链的保障，而水平扩展则强调通过增加独立实例来提升整体容量。这两种特性相结合，或许能为区块链应用扩展开辟新路径。本文将围绕三个核心问题展开探讨：应用程序为何需要最小化信任、水平扩展系统的价值所在，以及如何实现两者的最佳平衡。
（需要说明的是，虽然本文将以太坊作为基础层案例，但讨论的原则同样适用于其他去中心化结算网络。）
信任最小化的必要性
传统中心化交易所等可信应用虽然接入了以太坊网络，但其业务逻辑完全依赖运营商的诚信执行。2022年FTX和Celsius等平台的崩盘事件，正是这种信任模式潜在风险的生动写照。相比之下，Uniswap等智能合约应用、Arbitrum等Rollup方案，通过将关键功能外包给以太坊主网，实现了交易的可验证执行，大幅降低了用户面临的托管风险。
要实现真正的信任最小化，应用需要确保三个核心属性：交易的及时执行（活跃性）、规则的正确遵循（有效性），以及数据的完整可访问性。这些属性决定了系统对外部信任的依赖程度，也构成了评估不同架构优劣的重要维度。
水平扩展的价值
水平扩展通过增加平行运行的独立实例来提升系统容量，避免了单一瓶颈的限制。与之相对的垂直扩展则着力提升单体系统的吞吐量，比如提高以太坊主网的数据处理能力。当前Rollup方案面临的主要制约正是数据可用性（DA）瓶颈——即便在EIP-4844实施后，以太坊L1的DA带宽也只能提升到约171KB/s。
这种共享资源竞争导致了一个根本性矛盾：虽然利用L1进行DA能提供最佳安全性，却严重限制了系统的扩展潜力。Celestia等专用DA层虽然能提供更高带宽，但需要以降低去中心化程度为代价。要真正实现水平扩展，可能需要采用状态差异汇总（SDR）或Validium这类近乎零边际L1数据占用的创新方案。
实践表明，SDR能将每笔交易的数据占用压缩到惊人的10字节，远优于传统Rollup的100字节水平。Validium则通过仅提交状态证明的方式，在保持高度可扩展性的同时，还能实现交易隐私保护。值得注意的是，要实现真正的水平扩展，必须采用独立排序器架构，共享排序器虽然能实现原子组合性，却会重新引入系统瓶颈。
实现信任最小化的路径
在水平扩展系统中进一步降低信任需求面临诸多挑战。目前已有一些创新尝试，比如通过L1触发L2交易确保执行确定性，或采用Volition架构让用户自主选择数据存储位置。去中心化排序器网络也是值得关注的方向，虽然会在性能和隐私方面做出一定妥协。
未来研究可能聚焦三个开放领域：Validium中实现数据可用性的信任最小化、建立可靠的预先确认机制，以及提升系统对延迟故障的恢复能力。特别是对于单运营商系统，如何设计更健壮的容错机制，缩短故障恢复时间，都是亟待解决的课题。
结语
在扩展全球结算网络的道路上，平衡信任最小化与系统扩展性始终是个复杂命题。当前技术生态尚未清晰区分垂直扩展与水平扩展的界限。要实现真正面向大众的区块链基础设施，构建兼具信任最小化和水平扩展能力的系统将是关键突破口。
致谢
特别感谢Vitalik Buterin和Terry Chung的宝贵意见，以及Diana Biggs的编辑建议。
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