干貨 | 區塊鏈的熱門主力方案Rollup是什么？_TIMI

?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。

OneKeyCard將于7月17日停服更新:金色財經報道，硬件錢包OneKey發推稱，OneKeyCard將于2023年7月17日10:00至2023年7月18日10:00進行停服更新。期間將無法訪問OneKey相關服務，卡片的支付功能不受影響。[2023/7/13 10:52:43]

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。

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。

數字資產公司開始將現金轉移到富達等資產管理公司:金色財經報道，據彭博社報道，在最近幾家對加密貨幣友好的美國銀行倒閉之后，越來越多的數字資產行業公司正在聯系富達投資等資產管理公司，將其現金投資于美國國債等產品。[2023/3/15 13:05:39]

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。

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。

韓國監管機構正嚴查利用比特幣泡菜溢價進行套利的交易:7月19日消息，韓國監管機構正對尋找泡菜溢價的加密交易商的兩筆交易進行調查，其中一個交易商通過新韓銀行進行了價值高達9.78億美元的交易，另一個是通過友利銀行進行的608000美元的交易。兩家銀行都將這些交易標記為可疑交易，并將其報告給該國金融監督委員會(FSS)。作為調查的一部分，FSS已進行了幾次“現場調查”，并將這兩起案件移交檢察機關。（Cryptonews）[2022/7/19 2:23:06]

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。

OptimisticRollup與ZKRollup

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

1、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。

以太坊核心開發者：Gray Glacier硬分叉預計將于6月30日18:00激活:6月29日消息，以太坊核心開發者Tim Beiko在社交媒體上稱，按照目前的平均出塊時間，Gray Glacier硬分叉預計將于太平洋時間6月30日3:00（北京時間6月30日18:00）左右激活，提醒以太坊節點盡快升級。

此前消息，Gray Glacier硬分叉預計在區塊高度15050000在以太坊主網上線，以將難度炸彈推遲大約2到3個月。[2022/6/29 1:38:07]

2、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。

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.

巴哈馬將在今夏推出全國性教育元宇宙“Metacampus”:金色財經報道，據巴哈馬教育科技部負責人贊恩·萊特伯恩（Zane Lightbourne）透露，巴哈馬將在今夏推出全國性教育元宇宙“Metacampus”并啟動測試工作，隨后將在秋季推廣到圖書館和學校。贊恩·萊特伯恩稱：“我們的學生遍布巴哈馬群島。 我們將他們聚集在一個共同的教室的唯一方法是建立一個所有人都可以訪問的元宇宙校園，巴哈馬將引領世界其他地區尋找教育公平的解決方案，新項目計劃將為 2024 年在全國范圍內推廣教育元宇宙奠定基礎。”（福布斯）[2022/6/6 4:04:30]

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。

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。

投資有風險，本文觀點和意見僅代表作者本人，并不構成任何建議。

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