浅谈Polygon——以太坊兼容链的「互联网」

1. 原名为Matic的Polygon链，初登场便志在打造“区块链互联网”，力图实现跨链兼容与互操作。然而，随着以太坊坐稳智能合约链头把交椅，Polygon逐渐淡出公众视线。然而，面对以太坊日益饱和的压力与跨链价值的觉醒，Polygon华丽转身，定位为构建及连接以太坊兼容区块链的框架，旨在助力以太坊扩容，愿景从“区块链互联网”变为“以太坊兼容链互联网”。

2. 自品牌重塑以来，“为开发者而生”的承诺已成现实，Polygon凭借对开发者体验的极致优化与对以太坊扩容问题的有效缓解，于2021年实现迅猛发展。短短半年间，其上部署的合约量已全面超越以太坊，日活地址数亦呈爆发式增长态势。

3. 未来，Polygon将持续吸引并留住开发者，为此，团队着力营造轻便的区块链网络开发环境，同步提升“安全即服务”的模块安全性，以期携手开发者（及终端用户）共建繁荣生态。
二、以太坊痛点与Polygon破局之道

1. 以太坊虽坐拥繁荣生态，高昂的gas费却成为用户心头之痛。尤其2021年上半年，gas费长期徘徊在100gwei以上，峰值甚至突破350gwei。价格波动与网络交互复杂性导致交易成本飙升至数十乃至数百美元，处理时间亦显著延长，迫使用户与开发者寻求替代方案。

2. Polygon精准洞察这一痛点，致力于提供多元化扩展解决方案，既保留以太坊用户，又解决交易成本与时间成本问题。其战略与以太坊理念高度契合，依托EVM兼容性，尤其重要的是，Polygon背后始终坚守以太坊级安全性。
三、Polygon框架：技术详解
1. 独立链与安全链

1.1 “独立”链无需依赖以太坊共识保障安全，适用于已有验证节点或寻求其他扩展方案的项目，常被企业网络或寻求与Polygon-Ethereum生态整合的成熟链采用。

1.2 “安全”链则无自有验证网络，倚赖Polygon安全层。Polygon提供多种安全解决方案供选择，其中Polygon PoS链最受欢迎。此类安全链专为需稳健安全系统的初创项目与企业设计。

1.3 无论独立链还是安全链，部署过程均简便易行，赋予开发者丰富选择以满足用户需求，此灵活性源于Polygon底层架构。
2. 架构解析

2.1 以太坊层：作为基石，Polygon采用以太坊智能合约集合，通过验证节点、质押节点及信息传递机制与以太坊生态结算。该层负责处理最终在以太坊上的流程，虽为可选项，却是Polygon优势所在。借助以太坊作为终极防护，Polygon巧妙借力其安全性。

2.2 安全层：作为可选层，提供“验证即服务”，支持开发者选用多种安全解决方案验证交易，如欺诈证明、PoS侧链等。其中，PoS侧链凭借约100个验证节点确保项目安全（收取验证费并管理节点），同时可结合以太坊矿工达成共识。并非所有链需利用Polygon安全层，部分项目如链游，可能愿意牺牲部分安全性换取更快速度与良好用户体验。

2.3 Polygon网络层：由一系列独立区块链构成，负责交易确认、区块生成及共识决策。链可为独立链或安全链，区块生产者按安全解决方案分组交易，网络层发布Merkle根作为第一层检查点。

2.4 执行层：最后一环，负责解释并执行由网络层确定的交易。包含执行环境（由虚拟机实现，类似EVM，追踪区块链状态）与执行逻辑（实现特定Polygon区块链状态转换，如同以太坊被视为“无限状态机”）。

尽管各层各有千秋，对开发者而言，安全层的价值尤为凸显，因其赋予Polygon框架无可比拟的灵活性。开发者可随项目需求选择或更换安全解决方案，旨在提供一套工具，助力定制化区块链项目。
四、安全层：深度探索

低交易成本与高效处理能力固然是Polygon飞速发展的驱动力，但若无其模块化安全解决方案，这一切无从谈起。这些“安全即服务”方案涵盖Polygon PoS侧链、欺诈证明机制，以及尚在研发中的通用数据可用性层Avail、Hermez ZK-rollups等。部分方案可混搭使用，均基于Polygon SDK。

SDK作为框架，助力项目推出自家EVM兼容链，实现“安全即服务”，使开发者为项目挑选理想扩展解决方案。SDK分离功能，允许开发者选择或开发共识机制，同时保持与Polygon生态内其他链的互操作性。此互操作性使得采用不同扩展解决方案的Polygon链能相互交流，开发者可定制安全解决方案。Polygon还计划添加更多开箱即用的共识机制、数据库实现及其他辅助服务。

五、Polygon Hermez (ZK-rollup) Security

Polygon近期收购了Hermez，一个颇具前景的ZK-rollup解决方案。Hermez正开发与EVM兼容的ZK-rollup，旨在大幅提升资产转移安全性并降低成本。ZK-rollup将批量交易压缩为少量有效性证明（或zk-SNARK）形式数据，然后发布至链上供验证证明正确性。相较于以太坊，Hermez具备133倍吞吐量，交易成本仅为其十分之一。

该方案避免了plasma的7天提款等待时间问题，因无需通过欺诈证明挑战数据，SNARK证明在计算上易于验证。然而，有效性证明构造仍属计算密集型。用户期待的真正解决方案尚需时日，与Avail一样，ZK-rollup未来前景光明。

六、Polygon Miden

Polygon还宣布了一项名为Miden的新ZK项目，系基于STARK、与EVM兼容的rollup。项目由Bobbin Threadbare领衔，他同时也是其他ZK技术Distaff VM（基于STARK的虚拟机）和Winterfell（高性能STARK验证器）的核心开发者。

该方案将纯STARK化，支持任意交易并自动生成执行证明。Miden将把Solidity代码编译为Miden Assembly，Miden VM利用其执行交易并生成零知识证明。与Hermez力求与EVM完全兼容（代码层面）不同，Miden将以使用Solidity编译起步，后续转向其他语言。

结论

Polygon专注于为以太坊提供扩展解决方案的战略已被市场验证成功，其网络在2021年实现了爆炸性增长。为延续这一势头，Polygon正积极构建开箱即用的扩展与安全解决方案，赋能开发者利用Polygon降低交易成本与确认时间。仅ZK-rollup解决方案就获得了超过10亿美元的资金支持，足见Polygon拥有充足资源进一步扩充解决方案库，以协助以太坊应对未来预期的网络负载压力。