Polygon 2.0架構介紹｜由四種協議層所組成，各自扮演什麼角色呢？

在前一篇 Polygon 2.0 的介紹文章中，官方宣佈要將 Polygon PoS 鏈進行升級，透過零知識證明技術使其成為「zkEVM Validium」。今日，Polygon 的工程團隊分享了 Polygon 2.0 的提議架構，目標提供無限的可擴展性及統一的流動性，以實現 Polygon 作為網路價值層的願景。

1/ Today, we are excited to propose the Polygon 2.0 architecture, designed to provide unlimited scalability and unified liquidity, thus transforming Polygon into the Value Layer of the Internet!

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— Polygon | Aggregated (@0xPolygon) June 29, 2023

Polygon 2.0 的架構介紹

根據 Polygon 的介紹文章，Polygon 2.0 的架構由 4 個協議層所構成，分別扮演不同角色並達成特定功能，包含以下：

• 質押層 (Staking Layer)
• 互動層 (Interop Layer)
• 執行層 (Execution Layer)
• 驗證層 (Proving Layer)

Polygon 2.0 質押層

首先來談談質押層，質押層是一個基於 PoS 的協議層，透過 Polygon 代幣 (MATIC) 來參與 Polygon 的去中心化過程，並透過高度去中心化的驗證者池及內建的再質押模型來達成此目標。

質押層透過兩種智能合約於以太坊上執行，分別為：

• 驗證者管理員：用於管理所有可供 Polygon 使用的公共驗證者池。
• 鏈管理員：管理個別 Polygon 鏈的驗證者集。每條 Polygon 鏈都有自己的鏈管理員合約。

Polygon 表示，質押層為 Polygon 上的區塊鏈提供了可立即使用的去中心化功能，使得這些區塊鏈的團隊可以專注於使用案例及社群，而不是基礎設施。

另外，對於驗證者而言，質押層也提供了 Polygon 代幣獎勵，並且透過收取交易費用及他們驗證的鏈獲得額外的代幣獎勵。

Polygon 2.0 互動層

互動層在 Polygon 生態系中促進了跨鏈訊息傳遞，使整個 Polygon 網路對用戶來說像是一條單一的鏈，並實現了以下功能：

• 共享對原生以太坊資產的存取：跨鏈橋通常要求用戶鑄造以太坊代幣的合成版本，這對用戶體驗來說是場噩夢。而互動層提供了與以太坊共享的跨鏈橋，並允許無縫地跨鏈轉移原生的以太坊資產。
• 無縫的可組合性：互動層能夠實現近乎即時和原子級的跨鏈交易，這是 Polygon 2.0 統一流動性的核心目標之一。

互動層在目前由 Polygon zkEVM rollup 使用的 LxLy 協議基礎上進行擴展，並借鑒了其訊息佇列 (Message Queue) 的概念。每個 Polygon 區塊鏈都以預定的形式維護著一個本機的訊息佇列，其中包含數位資產訊息、目標鏈、目標地址及元數據。

訊息佇列具有相應的零知識證明 (ZK proofs)。一旦特定佇列的零知識證明在以太坊上得到驗證，佇列中的任何訊息都可以被其接收鏈和地址安全地使用。

基於此設計，Polygon 提出結合一個獨特的聚合器組件，以進一步改進跨鏈交易。聚合器位於 Polygon 和以太坊之間，提供兩項服務：

1. 接收零知識證明和訊息佇列的代表 (例如 Merkle Root)。
2. 將零知識證明聚合為單一零知識證明，並提交給以太坊進行驗證。

一旦聚合器接受了零知識證明，作為接收方的區塊鏈就可以更樂觀地接收訊息 (因為零知識證明保證了最終性及一致性)，這將使得跨鏈互動無縫進行。通過聚合零知識證明，聚合器大大降低了在以太坊上驗證證明所需的 Gas 消耗。

Polygon 2.0 執行層

執行層使任何 Polygon 區塊鏈能夠產生按順序排列的批量交易，也就是區塊。這個協議層在各個區塊鏈網路 (如以太坊、比特幣等) 中都以類似的形式使用，因此是相對標準化的。

執行層包含多個組件，例如：

• P2P：使節點 (驗證者及完整節點) 能夠互相發現並交換訊息。
• 共識：使驗證者能夠就單一世界觀達成一致意見。
• 內存池 (Mempool)：收集使用者提交的交易並在驗證者之間進行同步。
• 數據庫：儲存交易歷史記錄。
• 證明生成器：生成零知識證明所需的證明數據。

Polygon 認為，考慮到這一層相對標準化，但實施起來相對複雜，應盡可能最大程度地重新使用用現有的高效能實行方案 (例如以太坊客戶端 Erigon)。

Polygon 2.0 驗證層

驗證層是一個高效能且靈活的零知識證明協議，為每個 Polygon 區塊鏈上的所有交易生成證明，其包含以下部分：

• 公共證明器 (Common prover)：此證明器提供了一個乾淨的界面，旨在支援任意的交易類型。此外，使用單一的證明器使得證明的聚合和驗證變得簡單高效。
• 狀態機建構器 (State machine constructor)：建構器允許開發人員透過易於使用的介面建構狀態機。由於它是模組化的，允許開發人員自定義可參數化的狀態機，使得建構、測試和審計大型和複雜的狀態機變得更加容易。
• 狀態機：狀態機模擬了由證明器證明的執行環境和交易格式。可以使用前述的建構器或完全自定義的方式來實行狀態機。Polygon 的 ZK 團隊提供了兩種狀態機實行方式，分別是 zkEVM 和 MidenVM，社群也可以建構其他實行方式，例如 zkWASM。