為什么說第二代Optimistic Rollup是Layer2的未來？_OPT

原文：《Foresight Ventures: 第二代 Optimistic Rollup》撰文：msfew@Foresight Ventures

最近 zkEVM Rollup 以及整個 ZK 生態的熱度確實非常高 (Devcon Bogota 基本是 ZK + MEV + 其他 ), 以至于大多數以太坊研究者或多或少忽視了 Optimistic Rollup 的發展, 以及在第二代中這些有趣的設計細節。

a) OP 還是 ZK？

盡管 Vitalik 早在幾年前就認定了 zkEVM Rollup 是未來, 同時各家 zkEVM (Scroll, zkSync, Hermez, Consensys) 也如雨后春筍一般冒出來, 但 Optimistic Rollup 仍是目前 Rollup 生態的絕對主力, 擁有 80% Layer2 的市場占有率以及前十 Layer2 方案的半壁江山。

zkEVM Rollup 的終局性擴容方案的存在，會讓 Optimistic Rollup 完全被淘汰嗎？

Optimistic Rollup 和 zkEVM Rollup 并非水火不容的存在, 而是在長期內 ( 甚至永久性的時間內 ) 會是互補的方案。

谷歌向蘋果安全團隊支付15,000美元漏洞賞金:金色財經報道，谷歌證實，蘋果安全工程和架構團隊在Chrome網絡瀏覽器中發現了一個高嚴重性安全漏洞。此外，SEAR團隊還因發現和披露漏洞而獲得了Google 15,000美元的獎金。這一特定披露的消息是在8月2日的Chrome更新公告中發布的，確認了由于外部貢獻者漏洞報告而進行的11個安全修復。CVE-2023-4072是ChromeWebGL實現中的一個“越界讀寫”漏洞。

WebGL是JavaScript應用程序編程接口，可以在瀏覽器中渲染交互式圖形，而無需任何插件。存在越界漏洞，程序可以從分配的內存區域的邊界之外讀取數據（在本例中是寫入數據）。谷歌并沒有透露太多有關此漏洞的信息，而是對技術細節進行了限制，直到大多數Chrome用戶激活了更新。此外，VulnDB指出，成功利用漏洞需要用戶交互。目前也沒有已知的漏洞可用。[2023/8/7 21:30:01]

對于 App-rollup 來說, Optimistic 機制在開發與部署上仍然是最簡潔易用的方案。

b) OP 和 ZK 未成熟

Optimistic Rollup 的開發進度領先 zkEVM Rollup 兩年左右。但我們 Optimistic Rollup 的標桿 Arbitrum 與 Optimism 都沒有在主網完全上線開放的正式版 Fraud Proof。

據 Vitalik 所說, 以太坊基金會 PSE 的 zkEVM 電路有 34469 行代碼。這龐大的代碼量需要非常漫長的開發和持續的測試來進行打磨。我們在幾年內都無法完全依賴 ZK 系統所帶來的安全性。

Amber相關地址轉出1120萬枚ARB，其中730萬枚轉入OKX和幣安:3月31日消息，據Lookonchain數據監測，Amber Group兩個相關地址轉出1120萬枚ARB（約合1580萬美元），其中730萬枚ARB（約合1030萬美元）已轉入OKX和幣安。[2023/3/31 13:37:10]

c) OP + ZK

早在半年以前，Optimism 的 Kelvin 就開始在推特上頻繁地討論 Optimism 結合 zkVM 的可行性。

他說 Optimism 的 Bedrock 不會只是 Optimistic Rollup 的客戶端, 而是 Rollup 客戶端。為了完全保證 Rollup 的整體安全性, 客戶端 ( 或許和 Arbitrum 最近的收購有關系?) 與證明的多樣性 (Validity Proof 與 Fraud Proof) 才是 Rollup 真正的未來。

Vitalik 則完善了 Kelvin 的方案, 認為可以通過 (OP + ZK) + Governance 的 2 + 1 組合來實現可靠的 Rollup。

在 zkEVM 完全穩定和成熟前, 工作流程如下:

發布區塊

等待 24 小時

美財政部長耶倫：數字金融“很難監管”:金色財經報道，在華盛頓特區舉行的國際貨幣基金組織 (IMF) 年會上的一次談話中，美國財政部長珍妮特耶倫周三重申了為數字資產建立監管框架的重要性，耶倫稱Terra是一種可能的危險，而Tether因崩盤而“破產” 。希望與國會合作填補這些漏洞，因為數字金融“很難監管”。對于財政部長認為具有解決許多問題的優勢和潛力的央行數字貨幣，耶倫表示，雖然這個過程可能需要多年時間，但當然值得參與開發。我們可以繼續考慮實施是否正確，但美國應該處于我們可以發布的位置。[2022/10/14 14:27:11]

a) 如果期間沒有欺詐挑戰, 發布 ZKP, 完全 Finalize 區塊。b) 如果有挑戰, 則引入 Governance 通過 2 of 3 的模型來裁定最終結果。

在 zkEVM 穩定與成熟后:

定期發布 ZKP。

a) 如果 ZKP 在指定期間正常發布, 則依其為準。b) 如果 ZKP 并未在期間正常發布 (Prover failure 或有 bug), 則先引入 Optimistic 機制, 直到 ZK 機制恢復。

這兩種方案都需要 Optimistic 機制的存在, 從而保證整個 Rollup 系統的 liveness 和 safety。

因此 Optimistic 機制的發展仍然是 Rollup 宇宙版圖中的重頭戲。

第二代 Optimistic Rollup 一詞源于 Arbitrum Nitro 的白皮書標題。略早與 Nitro 發布的 Optimism Bedrock 也算是第二代 Optimistic Rollup。

以太坊礦工在過去1.5年里已購買價值150億美元的GPU:6月17日消息，雖然GPU制造商不愿談論與加密礦工相關的銷售情況，但Bitpro Consulting的分析師估計，以太坊礦工在過去1.5年里購買了價值150億美元的GPU。

如果再加上礦機的其他部件（CPU、PSU、底盤）的價格，全球以太坊挖礦硬件的花費將會更高。在過去的1.5年里，礦工可能已經消耗了大約10%的離散GPU供應。（Tom’s Hardware）[2022/6/18 4:36:08]

兩者的整體差異其實不大 ( 如果你讀 Arbitrum 和 Optimism 的 blog, 甚至會覺得是不是一樣的 ), 本質上都是與自己的一個新的 major release。第二代與第一代的差別也無外乎是如下優化:

開發者體驗: 更強的 EVM 等效性和兼容性, L1 互操作性…

用戶體驗: 更高的吞吐量, 更低的 gas…

但是在設計細節上仍然有取舍的不同, 我們可以在這些差異上看到 Arbitrum 與 Optimism 在構建下一代 Optimistic Rollup 上的推敲。

Arbitrum 與 Optimism 的開發人員分別對兩者的架構進行了比較和對比, 這里我們就僅討論與用戶或應用開發者有關的點:

科技和加密股票反彈推動“木頭姐”旗艦基金Ark Innovation ETF過去三周上漲17%:金色財經報道，“木頭姐”Cathie Wood旗艦基金Ark Innovation ETF（股票代碼為 ARKK）在經歷了可怕的 2022 年開局后開始復蘇。數據顯示，5 月 11 日，該基金跌至兩年低點 36.63 美元，不過隨后開始出現反彈，過去三周上漲了 17%，而同期納斯達克指數漲幅為 5.6%，標準普爾 500 指數漲幅只有 4.4%。盡管此前金融市場出現震蕩，但Cathie Wood并沒有改變她的投資策略，而是繼續購買她的“舊愛”，而這樣的堅持給她帶來回報，自 5 月 11 日以來，作為 Ark Innovation ETF 第四和第九大持股的加密股票Block和Coinbase 已分別上漲 17% 和 26%。不過，盡管 ARKK 溫和回升，但其股價仍較年初下跌了 55.4%。（businessinsider）[2022/6/6 4:06:25]

區塊時間設計的選擇主要是兩種: 固定時間或者可變時間。可以理解成 PoS 和 PoW 的以太坊的區別。

Optimism: 固定時間 (2 秒 )

固定時間可以保證使用區塊 (block.number) 來作為時間戳的合約的穩定性, 比如 Sushiswap 的 Masterchef 合約。這些合約不用時間戳可能是考慮到礦工對時間戳有控制權 ( 算是 Selfish mining 或者 MEV？)。

第一代的 Optimism 采用了可變時間 + 1 tx/block 的設計, 因此由于時間計算的問題, Stargate 的獎勵發放就出現了一些問題。

對于 1tx/block 的老設計, Optimism 認為由于區塊頭的存在, 存儲鏈的開銷太大了, 除此之外狀態根也需要頻繁更新, 成本過高。

Arbitrum: 可變時間

可變時間設計主要是為了減小 tx 確認的延遲。目前一秒最多可以創建 4 個區塊, 如果沒有 tx 則跳過, 因此是可變時間。

對于以 block。number 進行計時的合約, Arbitrum 上 block。number 會直接返回以太坊的區塊編號, 因此不會有穩定性和適配上的問題。除此之外 Arbitrum 也提供了相應的預編譯來提供 L2 的區塊編號。

Geth 是以太坊的執行客戶端, 占據了約 80% 的節點總量。

Optimism: 作為獨立引擎

將 Geth 作為獨立執行引擎, 而非庫處理。好處就是可以完全重用之前的基礎設施, 同時可以無縫切換到其他執行客戶端。

Arbitrum: 作為庫

由于 Arbitrum 有更多的 L2 特定狀態, 例如 L1 和 L2 的 gas 定價, 以及 retryable ticket, 因此將 Geth 作為庫處理, 使用 hooks 進行調用。

Optimism: ~2 分鐘

Bedrock 的延遲是幾個 L1 塊的長度, 最壞的情況是延遲十分鐘。

Bedrock 的架構更像一個 L1, 極端情況下可以通過 reorg 自己來應對 L1 的 reorg。

超過 10 分鐘沒被 L2 包含的 tx 就直接被判定為無效了。

Arbitrum: 10 分鐘

Nitro 延遲十分鐘處理, 如果超過十分鐘, 可以通過 L1 調用來強制包含 tx。

Nitro 的目標是為了用戶體驗, 讓 L2 永遠不需要 reorg。

兩者都是在不同角度對用戶體驗進行了取舍。

消息重試機制主要就是為了解決 L1-L2 跨鏈過程中, L1 確認了, L2 失敗的問題。

Optimism: 合約中實現

開發者可以參考 L1 Optimism Portal 的實現, 或者在合約內定義自己的重試機制。

Arbitrum: 節點中實現

重試機制在 ArbOS 節點中實現。

L2 的 gas 計算基本上就是 L2 execution gas + L1 calldata cost。

Optimism: 重用 EIP-1559

好處就是錢包和其他基礎設施可以無縫接入。

Optimism 對 L2 gas 的計算基本上是將 L2 execution gas 的成本壓到了最低 (99% 都是 calldata cost)。

Arbitrum: 使用定制系統

由于之前提到的可變區塊時間設計, 因此 gas 定價更加復雜, 所以沒有采用 EIP-1559。

Optimism:

L1 gas 水平到 L2 的傳輸幾乎是即時的。目前 Sequencer 的收益基本完全來源于 L1 gas 費用的乘數, EIP-4844 后, 它們的收入會來自 MEV。

未來會通過 L1-L2 的消息傳遞來傳輸這部分數據, 從而保證安全性 ( 成為協議一部分, 且可被挑戰 )。

Arbitrum:

Arbitrum 的 L1 費用算法通過 L1 gas 的平均值來收取費用, 且通過自己的控制系統來從實際支付的費用中來獲取反饋, 從而保證 L1 gas 收取和支出的穩定。

整體策略中也包括, 為了避免 Sequencer 過度收費, 因此在 gas 價格低時才發布 batch。

除此之外, 兩者也探討了很多具體架構和技術細節上的區別, 但內容過于 domain-specific 且與用戶和應用開發者無關, 因此大家可以自行觀看。

Optimistic 作為 Rollup 的領頭部隊, 正在 L2 UX 和 DX 上進行試驗性的開拓和開創性的創新。它們所做的可以為 zkEVM Rollup 鋪好地基。

在未來兩到三年, 甚至更長的時間內, zkEVM Rollup 完全可用之前, Rollup 的主導地位仍會是由 Optimistic 占據, 且 80% 的新 Rollup (App-rollup) 則會采用更為成熟和可用的 Optimistic 機制。

即使是在長期 zkEVM Rollup 成熟后, 為了 Rollup 的整體 liveness 和 safety, Optimistic 依舊會是整個系統中的重要基石。

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