三分鐘速覽以太坊Optimistic Rollup可擴展性方案

作者: John Adler 翻譯&校對: 閔敏 & 阿劍

如今,對于以太坊乃至所有區塊鏈來說,Optimistic Rollup 是最有前途的可擴展性方案。但是,Optimistic Rollup(ORU)是什么?為什么它會讓以太坊開發者和可擴展性研究者如此心潮澎湃?

在本文中,我們將以通俗易懂的方式來介紹 ORU 的基礎知識,

特點

ORU 具備很多理想特點,在所有區塊鏈可擴展性技術中,它的特點都是無可比擬的,一個設計合理的 ORU 系統將具備以下特點:

  1. 免信任,不同于傳統的側鏈技術,ORU 具有免信任性(或者更專業一點的說法是,具備信任最小化的特點),你隨時都能從 Rollup 上取出你的資金,無需信任 ORU 上的絕大多數區塊生產者都是誠實的。
  2. 免許可,不同于 Plasma,ORU 具有免許可性,任何人都可以成為 ORU 上的區塊生產者,因為 rollup 上的所有區塊數據都發布在以太坊上,可以從以太坊上獲取,如何選出下一個 領導者 是具體的實現問題,而非根本限制。
  3. 免托管,如上文所述,由于 ORU 兼具免信任性和免許可性,你隨時都可以取出你的資金,而且沒人可以阻止你,因此,ORU 具備免托管性,
  4. 表達性強,不同于 ZK rollup,ORU(從理論和實踐來說)具備較高的表達性,無論是類似比特幣的 UTXO 付款,還是成熟的可兼容 EVM 的執行,ORU 都能處理,
  5. 開放參與,不同于支付通道,ORU 支持智能合約,而且像 Uniswap 那樣對所有人開放。
  6. 資本效率高。不同于支付通道,ORU 不要求用戶提前鎖定資金,
  7. 抗鏈上擁堵。不同于支付通道和 Plasma,ORU 可以抵御鏈上擁堵,因為 ORU 的欺詐證明是在區塊層面上的,而非像支付通道那樣的關閉機制,或 Plasma 那樣的退出機制,
  8. 無需新的密碼學。不同于 ZK rollup,ORU 不需要任何新的密碼學。
  9. 快速(非即時)終局性。不同于 ZK rollup,ORU 不需要生成證明,因此 ORU 區塊可以立即發布到以太坊上。由于有效的 ORU 區塊無法回滾,一旦這些區塊被發布到以太坊上,就能夠獲得像以太坊那樣的最終確定性。

Optimistic Rollup 簡史

增強比特幣可擴展性的最早舉措之一是側鏈。側鏈是與父鏈共同運行的區塊鏈,但具備不同的特點:出塊時間更短、區塊大小更大、智能合約的表達性更強等,然而,普通的側鏈有個致命的缺點:如果一條側鏈上的絕大多數礦工/驗證者都是不誠實的,用戶資金就會被盜,

這些年來,有很多技術都在嘗試增強側鏈的安全性,來保證在絕大多數參與者不誠實的情況下,用戶資金也不會被盜(這被稱為信任最小化的雙向錨定),更早一點的例子有合并挖礦(merged mining)、影子鏈(shadow chain),之后又出現了 Plasma 和 ZK rollup。有趣的是,在 ORU 出現之前,一個類似的方案是分片機制下的延遲狀態執行(我們很快會講到這點!)。

這些研究的集大成者就是我們如今所知的 Optimistic Rollup,2019 年 6 月,《最小可行合并共識》首次闡述了這一技術,從那時起,以太坊社區就開始大力支持 ORU,將其作為以太坊式智能合約執行的可擴展性方案,無需等到 Serenity Phase 2,

Optimistic Rollup的運作方式

– Optimistic Rollup 可視化 –

作為信任最小化的雙向錨定側鏈(換言之,即使側鏈上的每個驗證者都不誠實,也不會出現資金被盜的情況),ORU 在運作方式上異常簡單(當然,我的那篇 “原理” 講解得更詳細),

  1. 聚合者將 rollup 上的交易收集起來,打包進 rollup 區塊,并將該 rollup 區塊連同保證金(我們很快就會解釋為什么需要保證金)一起發送到以太坊(或另一條類似以太坊的區塊鏈,上面運行著具有大量狀態的智能合約)上的智能合約中,這個 rollup 區塊不會被翻譯或執行——智能合約只記錄區塊哈希,并追蹤所有 rollup 區塊的哈希。rollup 區塊本身不存儲在智能合約內,但是所有人都可以在以太坊的歷史交易中找到它們。
  2. rollup 區塊包含一個狀態根,即,該 rollup 區塊的狀態樹的根,如果該狀態根是無效的,則任何人都可以在挑戰期內使用欺詐證明來證明它是無效的。這可能是因為這個 rollup 區塊中有一筆交易是無效的,或者因為狀態根是無效的。如果一個 rollup 區塊被證明是無效的,合約就會將 rollup 鏈回滾,這個無效區塊后面的所有的 rollup 區塊都會變成孤塊,一旦欺詐證明成功,保證金中的一部分會支付給證明者,剩余部分則銷毀。
  3. 如果直到挑戰期結束都沒有人提交欺詐證明,合約會敲定 rollup 區塊,允許聚合者取回保證金,用戶將款項從 rollup 鏈上取回到主鏈上時,需要在 rollup 鏈上發起取款請求,只有當合約敲定該 rollup 區塊后,款項才能取回,

就是這樣!ORU 看起來很簡單,為什么花了這么長時間才有具體的方案和實現?這是因為這些技術的設計空間實際上是無限的,而且 “要想找到答案,你必須先找到正確的方向”,

請注意,上文介紹的是 ORU 是如何通過鏈上執行的方式在以太坊等區塊鏈上運作的,ORU 也可以作為具備客戶端執行功能的應用,在 LazyLedger 等項目上實現,在后一種情況下,欺詐證明將通過點對點網路傳播,無需發布到智能合約上。

折中

雖然 ORU 的很多特點對于去中心化的區塊鏈和無法停止的金融平臺和應用來說至關重要,但是實現這些特點需要付出一些代價。

  1. 在默認情況下,由于與以太坊上的智能合約交互本身存在延遲,欺詐證明的挑戰期會很長(長達數周),還會因此導致提款延遲,客戶端執行可以大幅縮短挑戰期,但是,我們只需要讓流動性提供者通過原子交換來提供提款服務,并收取少量費用,就可以輕松解決延遲問題,實際上,這是一種新的 DeFi 元件:流動性提供者可以通過提供服務,利用其流動性來賺取收益。
  2. ORU 的吞吐量以以太坊的數據可得性吞吐量為上限。在這種情況下,我們可以將 ORU 視為偽分片。多個 ORU 可以在同一個數據可得性層上并行運行,幸運的是,數據可得性相比執行更容易擴展。LazyLedger 等項目經過專門優化,可以提供具備高度可擴展性的通用數據可得性層,讓所有 rollup 項目都能充分發揮其潛力,

結論

總而言之,ORU 已經得到了廣泛認可,該方案可以讓以太坊(乃至區塊鏈)在 Serenity Phase 2 上線之前就實現分片的承諾:既能幫助去中心化應用實現可擴展執行,又不會損害重要屬性。構建 ORU 基礎設施的項目有 Fuel Labs、Offchain Labs、Optimism 和 Hubble 等等(這份清單并不完整,也沒有為他們背書的意思),計劃在 ORU 上構建的項目更是難以計數!

原文鏈接: https://coinmarketcap.com/alexandria/article/optimistic-rollups-for-the-rest-of-us

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