Rollup 即服務挑戰與機會：從多鏈到多 Rollup_ROLL

原文標題：《DAOrayaki ｜Rollup 即服務（RaaS）的機會：從多鏈到 multi-rollup》

撰文：nanfengpo

編譯：Xinyang

Cosmos 和 Polkadot 采用多鏈結構的擴展方案。他們的區塊鏈 SDK，Tendermint 和 Substrate，被許多項目用于定制自己的區塊鏈。這些區塊鏈使用跨鏈協議，如 Cosmos IBC、Polkadot XCM 和 bridges?來進行互動。然而，這些協議很難保證高安全性，這導致了頻繁的黑客竊取。因此，跨鏈協議沒有帶來預期的效果，區塊鏈之間仍保持相對獨立。

From Cosmos Network - Internet of Blockchains and Getting Started · Polkadot Wiki

后來，出現了一種更安全的擴展技術，稱為 rollup。rollup 將第 2 層的交易壓縮成一個「批次」，上傳到第 1 層，并通過欺詐證明（如 Optimistic-rollup）或有效性證明（如 ZK-rollup）證明第 1 層的狀態轉換的有效性。由于數據的可用性和狀態的有效性在第 1 層得到驗證，rollup 獲得了與第 1 層相同的安全水平，確保資產可以在第 1 層和第 2 層之間安全轉移。

Google Cloud 在客戶用例中新增路印協議 Loopring 的 zkRollup 擴容方案:Google Cloud 在客戶和案例研究中新增路印協議 Loopring 的 zkRollup 擴容方案。根據該案例專頁的描述，路印協議 Loopring 選擇 Google Cloud 的可擴展性和速度來減少交易時間，為 zkRollup 客戶提供更好體驗，可將用戶資金釋放等待時間縮短 40％。Google Cloud 計算引擎通過自定義 VM 解決方案可節省 15％的計算成本，從而為用戶降低了交易費用，此外還可將部署時間從幾分鐘縮短到幾秒鐘，以提高員工效率，最終增強交易計算性能并改善客戶服務。[2020/12/19 15:47:42]

到目前為止，許多 rollup 項目，如 Arbitrum、Optimism、ZkSync 和 StarkNet 都已經在使用。除了這些通用的 rollup，還出現了一些特定應用的 rollup，包括基于 StarkEx rollup SDK?的 dYdX（訂單簿 DEX）和 DeversiFi（AMM DEX）等。雖然 rollup 技術還沒有完全發展起來，掌握這種技術的團隊也不多，但市場上對這種技術的需求仍然很強烈。

V神：ERC20項目應積極研究ZK-Rollup L2擴容解決方案:金色財經報道，Education Ecosystem今日發推稱，過去幾周，以太坊gas價格高昂，每筆交易價格為0.40至0.88美元，這使得ERC20項目無法在以太坊上進行任何微交易支付，這挫敗了使用以太坊網絡進行支付的想法。對此，以太坊創始人V神表示，ERC20項目應該積極研究ZK-Rollup L2擴容解決方案，這些解決方案目前已在主網上運行。[2020/7/10]

通用型和特定應用型 rollup 來自 https://l2beat.com/

rollup 提供了一個獨立的執行環境，具有高 TPS、低 Gas 和從第 1 層訪問所有資產的能力，這有助于區塊鏈上的應用從 DeFi 擴展到更普遍的領域，如游戲和社交網絡。我們預計 rollup 將逐漸成為一種提供給 Web3 應用程序的服務，即 Rollup as a Service（Raas）。一些項目現在正朝著這個方向發展。以太坊 以 rollup 為中心的路線圖 和 StarkNet 的 Layer 3 架構都展示了特定應用的 multi-rollup 未來。

動態 | 報告：以太坊可通過ZK-Rollup達到Visa的TPS:據U.today消息，以太坊基金會合作初創公司Iden3發布了有關ZK-Rollup功能如何提高以太坊網絡速度的報告。報告指出，大規模采用時低吞吐量被認為是最嚴重的瓶頸，而ZK-Rollup功能將允許在每個以太坊區塊中驗證更多交易。Visa網絡目前平均為2000 TPS，以太坊目前支持大約30 TPS，但是隨著ZK-Rollup的實施，這個數字可能會激增6300％。因此，這一突破并非完全不可能。[2019/12/15]

StarkNet 的架構描述，采用了 特定應用的 multiple rollup 作為 Layer 3，來源 Medium

rollup 在提供 RaaS 方面仍然面臨以下挑戰。

首先，讓我們來談一談 rollup SDK。人們可以在 SDK 的基礎上快速部署一些配置和啟動 rollup。為避免重新發明車輪，開源的 rollup 是 SDK 開發的更好選擇。對于 Optimistic-rollup，Arbitrum 和 Optimism 都是開源的。從 L2beat 那里，我們可以看到 Metis 和 Boba 都是在 Optimism 的代碼基礎上開發的。相比之下，ZK-rollup 的開源程度不高。ZkSync 發布了 v1 版的完整代碼，但 v2 版只有合約代碼（嵌入了 zkEVM）。StarkEx 只發布了合約代碼，并通過一個封閉的源代碼向第三方提供其他模塊。StartNet 只提供 Cairo 的代碼。

2014年諾貝爾經濟學獎得主Jeae TIROLE：比特幣沒有為政府帶來收益:5月20日上午，在大灣區經濟與發展論壇上，2014年諾貝爾經濟學獎得主Jeae TIROLE教授表示，比特幣和區塊鏈是不同的，區塊鏈是一個創新型的科技，應用面非常廣泛，比如智能合同、記錄和轉移資產、公司投票等；而比特幣是沒有價值的，同時伴之而來的泡沫還會帶來很大風險。他認為，比特幣的社會價值不同于自認價值，當央行發行貨幣的時候，不管日元、歐元還是人民幣，都會獲得一些制幣收益，這對公共財政來說是有好處的。因此，從政府的角度出發，之所以會限制比特幣的發展與應用，不僅因為它被用來洗錢、避稅和一些非法的活動，更因為它沒有給政府帶來收益，而這些收益全部到了私人手中。[2018/5/20]

盡管 Optimistic-rollup 系統擁有更成熟的代碼庫和對 EVM 更好的支持，但欺詐證明的固有特性使它們在最終性和安全性方面遠遠落后于 ZK-rollup 系統。ZK-rollup 第 2 層的交易在第 1 層被證明后立即完成，而 Optimistic-rollup 第 2 層的交易由于有挑戰期，需要幾天時間才能完成。另一方面，Optimistic-rollup 需要更多的安全假設：至少 1-out-of-N 誠實操作者來保證欺詐證明提交，有一個抗審查的第 1 層來保證欺詐證明接受。

SEC對美國加密貨幣交易平臺BitFunder及其創始人喬恩·蒙特羅爾（Jon E. Montroll）發起欺詐指控:美國證券交易委員會（SEC）當地時間2月21日發布一則聲明，對美國加密貨幣交易平臺BitFunder及其創始人喬恩·蒙特羅爾（Jon E. Montroll）發起欺詐指控。聲明中表示， BitFunder未經注冊運營、發行虛假證券，并在價值7000萬美元的虛擬貨幣被黑客盜取的事件上未對SEC進行披露，對此SEC已經向曼哈頓聯邦地區法院提起訴訟。[2018/2/23]

總而言之，我們現在就可以在現有的開源代碼基礎上快速建立一個 Optimistic-rollup SDK，但從長遠來看，ZK-rollup SDK 似乎更有吸引力。當然，除了代碼庫的問題，ZKVM 的設計，即 ZKP 可驗證的智能合約，也是迫切需要的。目前，各種 ZKVM 解決方案正在開發中。每個解決方案的方法仍然不統一。

一圖比較 ZKVM，來源：Ye Zhang’s talk「An overview of zkEVM 」

如前所述，分批交易需要以 rollup 方式發送到第 1 層，因此 rollup 的 TPS 受限于第 1 層的存儲空間，也就是數據可用性（DA）問題。以太坊已經提出了一系列的第 1 層存儲擴展解決方案，包括 EIP-4488、Proto-Danksharding 和完整的 Danksharding（目前正在尋求提案）。除了第 1 層的擴展，許多項目如 Celestia 和 Polygon Avail 也在嘗試擴大第 2 層的存儲容量。然而，這些解決方案的安全性和易用性仍需進一步研究。

EIP-4488 和 Proto-danksharding 將如何增加區塊大小，來源：Vitalik’s 「Proto-Danksharding FAQ 」

在 ZK-rollup 方面，TPS 還受到 ZKP 計算速度的限制。Paradigm 和 6block 在 GPU、FPGA 和 ASIC 上有不同的硬件選擇來加速計算。此外，6block 比較了幾種 ZKP 分布式計算的軟件架構，包括礦池、證明聚合和 DIZK。ZPrize ，一個即將到來的競賽，也激勵開發者找到有價值的解決方案來加速 ZKP 計算。

確保 rollup 服務的高可用性是另一個關鍵問題。目前市場上的 rollup 服務幾乎都是中心化的，也就是說，只有特定的運營商可以向第 1 層提交批次和證明。這是一個脆弱的設計，因為 SPOF（單點故障）將很容易導致服務不可用。由于軟件錯誤和硬件故障，Arbitrum 已經多次遭受了數小時的停機。許多項目都在致力于去中心化 rollup 以避免 SPOF，包括 zkSync、StarkNet、Polygon Hermes、PoVP 和 taikocha.in。

RaaS 正在考慮應用一個好的經濟模式。目前，服務提供商的利潤主要來自于第 1 層和第 2 層之間的交易費差距，即從第 2 層收取費用作為收入，向第 1 層支付費用作為成本。Optimism 已經發行了治理代幣，但收入仍不足以維持開支。

rollup 和它們的費用，來自 https://l2fees.info/

現有的大多數 rollup 是建立在區塊鏈上的第三方服務，所以它們的主要收入僅僅來自于交易費。然而，我們可以跳出這種思維模式，將 rollup 視為區塊鏈提供的原生服務。就像 Cosmos 和 Polkadot 的設計一樣，整個系統包含一個區塊鏈和附著在區塊鏈上的多個 rollup，形成一個具有無限可擴展性的去中心化網絡。通過這種方式，網絡可以用相同的原生代幣獎勵第 1 層區塊鏈驗證者和第 2 層 rollup 運營商。這個想法類似于 Polynya 提出的 shrined rollup，值得進一步研究。

與 Cosmos 和 Polkadot 的跨鏈協議一樣，當一個區塊鏈上部署了多個 rollup 時，cross-rollup 協議是必要的。用戶也可以從第 1 層提取他們的資產，并將其存入另一個 rollup，但這個過程需要在第 1 層支付額外的費用和更多的操作步驟。一些第三方 cross-rollup 橋利用流動性池來幫助用戶在 rollup 之間即時轉移，但這些橋和跨鏈橋一樣容易被竊取。

Vitalik 在《終局》中描述的一個未來區塊鏈架構，當中有 multiple rollup 和 cross-rollup 橋

理想情況下，區塊鏈應該提供一個原生的 cross-rollup 橋，由其驗證者維護以保證安全。此外，這樣的橋最好支持從一個 rollup 到另一個 rollup 的同步消息調用，也就是說，一個 rollup 上的用戶可以直接調用另一個 rollup 上的合約。這將最大限度地提高 multi-rollup 架構中的用戶體驗。這里的底層技術很復雜，但我們期待著它的出現。

這篇文章描述了 RaaS，即為 DApps 提供 rollup 服務。顯然，區塊鏈將迎來 Web3 的 multi-rollup 未來。任何人都可以通過 SDK 快速啟動他們的 rollup，并以高性能和低成本在 rollup 上運行應用程序。在討論了 RaaS 可能面臨的所有挑戰后，我們最終提出了原生 rollup 的想法，這將有助于區塊鏈用其原生代幣獎勵 rollup 驗證者，并提供一個由其驗證者維護的 cross-rollup 橋。我們計劃進一步仔細研究，并在未來的文章中詳盡闡述。

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