你知道區塊鏈的熱門主力方案Rollup是什么嗎？_TIM

最近，以太坊創始人VitalikButerin在一篇題為“混合式二層協議的曙光”的文章里對Rollup方案大加贊賞，認為它為智能合約的可擴展性打開了大門。

那么什么是Rollup？它包括哪些主流方案？這些方案各自有什么優缺點？它們未來發展的前景如何？

Rollup的出現

最近幾年，以太坊二層擴容技術得到了迅猛發展。

所謂二層，就是將一部分資金存儲在主鏈智能合約里，在保證足夠安全的前提下，把一部分交易放到主鏈之外進行，就好像鏈下多出來了一層網絡。

在二層方案里表現比較突出的就是狀態通道和Plasma側鏈。雖然這兩種方案誕生時間很早，但是發展的卻比較緩慢。其背后的原因歸根結底是數據的可用性問題。

就在二層擴容技術舉步維艱的時候，一種名叫Rollup的新方案被提了出來。

但是與狀態通道和Plasma不同的是，它可以“打包”交易，并將“打包”后的交易數據連同一個SNARK零知識證明發布到鏈上。

打包的正確性可以通過零知識證明來見證，負責“打包”的操作者不可能發布惡意或無效的交易。這就是后來被VitalikButerin稱之為ZKRollup的二層擴容方案。

Tether CTO：JavaScript庫創建工作“幾乎完成”，正直接編寫Moria礦場編排工具核心架構:金色財經報道，美元穩定幣USDT發行方Tether首席技術官Paolo Ardoino在社交媒體發文稱，Tether的開發團隊幾乎完成了創建完善的JavaScript庫的工作，用于命令Whatsminers、Antminers和Avalon Miners并與之交互，目前正在直接編寫 Moria 礦場編排工具的核心架構，全部基于Holepunch技術后續將會擴展到涵蓋能源生產監測，最終開源部分可能是有意義的。[2023/8/6 16:20:58]

ZKRollup并非萬能，它遇到的最大問題就是通用性。除非要證明的交易非常簡單，否則創建SNARK證明的成本會非常高。

因此，一種名叫OptimisticRollup的折中方案被提了出來。

OptimisticRollup同樣也是把交易數據都放到鏈上，但不是用SNARK做見證，而是采用“加密經濟學有效性博弈”來實現有效性驗證。

作為一種提高區塊鏈吞吐量的技術，Rollup可以在有效提高網絡吞吐量的同時，避免對協議層進行大量的更改，部署Rollup也不需要對網絡發起硬分叉升級。

Gary Gensler：對加密貨幣行業的行動是為保護投資大眾:金色財經報道，美國證券交易委員會主席Gary Gensler周三被問及他對加密貨幣行業要求他回避某些加密貨幣相關決策的回應時表示，他 \"非常清楚 \"自己的 \"道德責任\"。

我和我的委員們一起宣誓，執行國會通過的法律，以及法院如何解釋它。這實際上歸結為保護投資大眾，并研究每種代幣和平臺本身的事實和情況。Gensler補充說，他 \"非常清楚自己的道德責任\"。[2023/7/13 10:51:18]

目前已經有許多以太坊上的項目采用了Rollup協議來提高Dapp的吞吐量和用戶體驗。

Rollup是如何工作的？

鏈上有一個智能合約，它維護狀態根：rollup狀態的Merkle根。

任何人都能夠以高度壓縮的形式發布批處理，交易集合以及先前的狀態根和新的狀態根。

合同檢查批處理中的先前狀態根是否與其當前狀態根相匹配；如果是這樣，它將狀態根切換到新的狀態根。

TRON多重簽名漏洞使超過5億美元的資產面臨風險，目前該漏洞已被披露并修復:金色財經報道，區塊鏈安全公司 DWallet Labs 發現 TRON 多重簽名賬戶中的一個零日漏洞使超過 5 億美元的數字資產面臨風險，此漏洞允許多重簽名帳戶的任何簽名者（具有任何權重）完全克服 TRON 提供的多重簽名安全性，無論帳戶中定義的閾值和簽名者數量如何。目前該漏洞已被披露并修復，因此現在沒有用戶資產處于風險之中。[2023/5/30 11:48:33]

為了支持存款和提款，我們增加了使輸入或輸出處于rollup狀態“之外”的交易的功能。

如果批次具有來自外部的輸入，則提交該批次的事務也需要將這些資產轉移到rollup合同中。

如果某個批次有外部輸出，則在處理該批次時，智能合約會啟動這些提款。

就是這樣！除了一個主要細節：如何知道批次中的狀態后根是正確的？

如果某人可以提交具有任何后期狀態根源的批次而沒有任何后果，那么他們可以將rollup中的所有Token轉移給自己。

這個問題很關鍵，因為有兩個非常不同的解決方案系列，而這兩個解決方案系列就導致了兩種rollup方式。

元宇宙游戲平臺GamesPad收購視頻制作工作室Mompozt:金色財經報道，Animoca Brands支持的元宇宙游戲平臺GamesPad宣布收購動畫和電影視頻制作工作室Mompozt，具體金額暫未披露，收購交易完成后，Mompozt將成為GamesPad的視頻制作部門和其整體生態系統的一部分，包括創作NFT元宇宙角色等。（globenewswire）[2023/1/28 11:34:03]

OptimisticRollup與ZKRollup

Rollup的兩種類型分別是Optimisticrollup和ZKRollup。

OptimisticRollup

Optimisticrollup，使用欺詐證明—rollup合同會跟蹤其整個狀態根歷史以及每個批次的哈希值。

如果有人發現某個批次的狀態后根不正確，則發布需要鏈的證明，以證明該批次的計算不正確。合同將驗證證明，并還原該批次及其之后的所有批次。

ZKrollup

ZKrollup，使用有效性證明—每個批次都包含一個稱為ZK-SNARK的加密證明，這證明后狀態根是執行批次的正確結果。

無論計算量有多大，都可以在鏈上非常迅速地驗證證明。

Purpose Bitcoin ETF發行方：永遠不會做FTX那樣的事:金色財經報道，加拿大比特幣基金 Purpose Bitcoin ETF 發行方 Purpose Investment 首席運營官兼產品負責人 Vlad Tasevski 表示：FTX 崩盤是非常不幸、不可接受的事件，肯定會對加密行業產生負面影響，但有助于清除行業里那些不良行為者。對我們來說，像 FTX 所做的那樣永遠不會是一個選擇，從未做過，從未嘗試過，也永遠不會做。”Vlad Tasevski 強調，Purpose 只能以基金的名義持有資產，而不能將其借出，且接受安永會計師事務所審計。（ wealthprofessional ）[2022/11/17 13:18:16]

總的來說，我個人認為，在短期內，對于通用EVM計算而言，樂觀可能會勝出；而對于簡單付款，交易和其他特定于應用的用例，ZK可能會勝出。

隨著ZK-SNARK技術的改進，中長期ZK將在所有用例中勝出。

Rollup工作細節

在OptimisticRollup中，首先我們需要設立一個可信任的節點，這個節點負責收集所有的交易信息、驗證然后打包.

打包后的信息集合將帶上該節點的簽名發送到區塊鏈網絡中。

當一個可信節點設置成功后，該節點將成為Rollup節點，這個節點需要同全節點一樣，下載整個區塊數據并實時更新區塊狀態。

我們仍舊以之前那個公司為例，假設目前有2000筆交易正在等待執行，公司的員工會將2000筆交易發給Rollup節點。

之后，Rollup節點需要根據已有的狀態和區塊數據，對交易進行驗證，并保存以下數據集。

當Rollup節點對所有交易完成了驗證與執行并生成數據集后，節點需要對這個數據集進行簽名，即SigRollup節點。

最后將簽名與數據集整合到一筆交易中，這個交易被稱作斷言Assertion，發送到區塊鏈網絡等待其他節點驗證即可。

需要注意的是，網絡中的其他節點并不會驗證Rollup節點發來的數據集，僅僅只驗證其簽名，驗證完畢后將根據數據集更新區塊鏈網絡狀態。

正如它的名稱“OptimisticRollup”，實際上所有的Rollup協議由于將交易驗證從鏈上轉移到了鏈下，因此都是一種基于“樂觀”的假設—假設大多數情況下Rollup節點不會作惡。

但光有樂觀假設是不足的，節點總會因為各種各樣的原因出現問題。

為了避免這些節點惡意行為，提高作惡成本，OptimisticRollup中還有如下機制：

一方面，Rollup節點需要向網絡質押一定額度的Token，這些Token有一定的解鎖時間，并會在Rollup節點做出惡意行為時被罰沒。

另一方面，Rollup節點所提交斷言不會被網絡立即認可，所以存在一定時間的窗口期。

如果其他節點認為該Rollup節點提交的斷言存在惡意行為，節點可以質押一定押金并對該斷言發起挑戰。

并且區塊鏈中的出塊/驗證節點會對該斷言中的所有內容進行重新驗證、執行，比對交易狀態的差距。

如果的確存在惡意行為，那么Rollup節點的押金會被罰沒，則發起挑戰的節點則會獲得一定獎勵。如果不存在惡意行為，則發起挑戰節點的押金會被罰沒。

另外，在窗口期結束時沒有其他節點對斷言發起挑戰的話，斷言中的狀態信息將會被系數更新至區塊鏈狀態中。

OptimisticRollup可以將多個交易信息經可信第三方聚合為單筆信息，由于交易中的狀態變更情況是由鏈下節點驗證而非鏈上節點驗證。

因此降低了區塊鏈上節點的驗證難度。

數據集雖然看起來并沒有較單個交易的疊加更小，但數據集因為不會受鏈上節點的驗證，故不需要為其支付高昂的手續費。

依靠這種Layer2處理方案，可以很容易的提高區塊鏈的有效吞吐量。

ZKrollup是如何工作的？

一個簡單的以太坊交易需要約110個字節。但是，Rollup上的ETH傳輸僅占用約12個字節。

ZK特有的一個重要壓縮技巧是，如果事務的一部分僅用于驗證，而與計算狀態更新無關，則可以將該部分留在鏈下。

這不會完全在樂觀的狀態下完成，因為如果以后需要在欺詐證明中檢查數據，則仍需要將數據包含在鏈上。

而在ZK中，SNARK證明批次的正確性已證明任何數據提供了驗證所需的信息。

還有一個重要的例子是隱私保護，在樂觀的狀態下，每筆交易中用于隱私的約500字節需要進行保留，而在ZK中，覆蓋整個批次的ZK-SNARK已經沒有了。

這些壓縮技巧是Rollup可伸縮性的關鍵。沒有它們，Rollup可能只會使基礎鏈的可伸縮性提高約10倍，而采用壓縮技巧時，縮放系數幾乎可以超過100倍所有應用程序。

鏈金分析

Rollup的基本概念現在已經得到了很好的理解，但我們可以肯定它們在根本上是可行且安全的，并且已經將多個Rollup部署到了主網上。

但仍有很多Rollup設計領域尚未得到很好的探索，充分利用以太坊的可伸縮性，將以太坊生態系統的大部分完全整合到Rollup中還將面臨很多挑戰。

Rollup是一種強大的新的2層伸縮范例，在短期和中期的未來中，有望成為以太坊伸縮的基石。

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