科普 | 自下而上解釋 Optimistic Rollup_AMAL

作者:?AliAtiia

翻譯&校對:IANLIU&阿劍

來源：以太坊愛好者

本文將通過簡單的例子，自下而上地闡述OptimisticRoll-Up(ORU)的運作方式；為了讓我們能“看得見摸得著”ORU鏈所有的意涵，本文舉的示例也會比較特殊。

ORU是以太坊layer2擴展方案中的佼佼者，既能把可擴展性的蛋糕做大，也能讓你吃到——至少是吃到一部分吧。大家之所以對ORU如此興奮，是因為它及它的表親——ZK-Rollup，克服了側鏈、plasma、狀態通道等方案都沒有解決的layer2難題。

ORU要解決什么問題？

某所高中正面臨這樣的問題：每隔幾天，就會出現小情侶的爭吵事件，通常是因為其中一方劈腿。

典型的場景如下：

Alice看到男朋友Bob親吻Cathy，她感到非常生氣。但Bob可能會辯解“我發誓我沒這么做！”或“我倆早就分手了！”......但Alice根本聽不進去，抓起椅子就朝Bob扔去；這種在走廊上演的小劇場，正破壞著整個校園的環境。

解決方法v1

校園里的超級書呆子Jamal提出了一種解決方案：

每天晚上，要求所有學生選擇以下信息之一，并簽署自己的密碼學簽名——

“我單身，勿擾”

“我單身，待配對”

美國說唱歌手Megan Thee Stallion與Cash App合作發布比特幣科普視頻:美國說唱歌手Megan Thee Stallion與由Square開發的移動支付服務Cash App合作發布了一段名為“Bitcoin for Hotties”的視頻。該視頻從她的角度解釋了什么是比特幣，為什么比特幣有價值等內容。Megan Thee Stallion在Instagram上擁有超過2410萬粉絲，在 Twitter上擁有640萬粉絲。（Bitcoin News）[2021/8/8 1:41:10]

“我正在與X約會”

“我正在和多個人約會”

這里的簽名和用于密碼學貨幣轉賬的簽名類型是一樣的。學校會在布告欄張貼“學生與其對應公鑰”的公告，所以任何人都能用簽名驗證的方法來確實誰簽了什么消息。為了方便同學們使用，Jamal開發了一款app，每個同學只要在app上選擇四條內容之一，然后點擊“簽名&發送”按鈕就行，之后簽名消息會從后端向以太坊P2P網絡廣播——事實上，這些消息會先發到Jamal家里的服務器，由他代表同學們向以太坊發送消息，這樣同學就不需要操心以太坊Gas的設置。Jamal通過一些智能合約高級技巧，就可以自己先替同學們支付Gas，然后再按月度向學校報銷Gas費用。學校里有1000位同學，每人每天都要簽署發送1條消息，平均每條消息要花費$0.1的Gas；所以每個月學校用在Gas上的費用為：

(1000學生)x(1信息/天/學生)x($.1gas/信息)x(30天/月)=

動態 | 區塊鏈技術入選科普雜志《科學美國人》2019十大突破性技術榜單:據新浪網今日新聞報道，美國科普雜志《科學美國人》公布 2019 十大突破性技術榜單。區塊鏈技術因在保障食品安全中的作用而上榜。 入選榜單具體原因：區塊鏈技術的發展應用將顯著改善食品污染源數據追蹤的困境。利用區塊鏈云端系統，食品制造商可以依次在計算機儲存各類過程的信息。[2019/9/29]

$3000gas/月.

肉疼！

解決方法v2

對于財政吃緊的學校來說，每個月$3k的支出顯然是不合適的。這時候ORU就派上用場了。Jamal告訴校方，使用ORU可以降低約99%的gas費用，以下是改進的方案：

和v1方法一樣，當每位學生點擊“簽名&發送”之后，信息會先發送至Jamal家的服務器。然后Jamal將所有的簽名疊加成一串字符串數據

WiSWho的信息。WiSWho的信息格式是、……

接著，Jamal用

自己的私鑰簽署這

一筆交易，并廣播之。交易信息為：

“我，Jamal，檢查過這筆交易附帶的

WiSWho數據，

WiSWho代表截至dd/mm/yyyy所有學生的交往關系，我對天發誓這些數據

包含了完整的事實，無任何人工添加。”

動態 | 浙江衛視節目科普支付寶區塊鏈防偽溯源產品:昨日，在浙江衛視播出的科普綜藝欄目《智造將來》現場，支付寶首次展示了支付寶區塊鏈防偽溯源產品，以接地氣的方式公開向大眾展示區塊鏈在生活中的應用。[2019/3/4]

用行話來說，Jamal充當了layer2“執行者”的角色。如果你曾經用以太坊進行交易，你可能注意過附加數據——也就是以太坊瀏覽器中“Inputdate”那一欄。如下圖所示，簡單交易中大多數人會將附加數據留空；如果交易中調用了如Uniswap的swap函數，則調用的函數名和傳入的參數就會附加上作為交易的InputData；Jamal的交易會調用layer1的ORU合約，

WiSWho就是Jamal廣播的交易的InputData。

左圖：簡單交易，沒有附加數據。右圖：Uniswap函數和入參（例如

min_tokens是收到的以太坊數量）作為附加數據。以太坊的ORU合約只會驗證Jamal的簽名，而附加數據

WiSWho中的其他同學的簽名，只會被視為區塊的二進制“冷數據”。

這就是擴展性的體現，因為這樣一來layer1的全節點只要驗證ORU執行者的簽名并存儲附加數據，而

不需要驗證

中科院自動化研究所將面向大中小學生開展區塊鏈等主題的科普講座:5月21日，新華網訊，今年，中國科學院自動化研究所將舉辦第十四屆“自動化之光”公眾科學開放日活動。屆時，自動化所將面向大中小學生分別開展《腦與智能》、《區塊鏈技術與平行智能》、《大數據時代的視覺智能》、《動畫真奇妙》等4個主題報告，用實例和生動的演示深入淺出地為大家揭示智能技術的原理和奧妙。[2018/5/21]

WiSWho里的所有簽名。

懸念

你可能已經注意到Jamal簽署的信息，強調了兩句話：

包含了完整的事實，且

僅包含事實。

違反規則1的情況稱為惡意審查（

censorship），意思是Jamal在惡意地過濾信息，比如Bob和Alice有過節，所以Bob賄賂Jamal，讓他審查Alice的信息以破壞Alice的美好生活。違反規則2的情況稱為詐欺（

fraud），意味著Jamal將一條或多條不存在的信息加到

WiSWho。比如，數據中包含一條Alice的聲明——“我正在和10位男孩及10位女孩約會”，而事實上Alice根本沒有簽署這樣的信息，所以Jamal在

WiSWho中放入的Alice簽名是非法的。因為ORU合約不會檢查

WiSWho內容的正確性，所以詐欺行為會嚴重影響使用ORU的初衷，還會讓gas費用上升，因為存在詐欺行為會迫使大家退而使用v1解決方法。雖然我們相信，Jamal是個正直的人，他承諾絕對不會搞審查或詐欺，但從安全性的角度考慮，我們最好還是將希望寄托在Jamal“無法作惡”而非“不會作惡”。

科普時報：區塊鏈與云計算長期發展目標不謀而合:據《科普時報》今日報道，區塊鏈與云計算兩項技術的結合，從宏觀上來說，一方面，利用云計算已有的基礎服務設施或根據實際需求做相應改變，實現開發應用流程加速，滿足未來區塊鏈生態系統中初創企業、學術機構、開源機構、聯盟和金融等機構對區塊鏈應用的需求。另一方面，對于云計算來說，“可信、可靠、可控制”被認為是云計算發展必須要翻越的“三座山”，而區塊鏈技術以去中心化、匿名性，以及數據不可篡改為主要特征，與云計算長期發展目標不謀而合。[2018/5/4]

保留對Jamal的檢查權

校方決定對Jamal采行胡蘿卜加大棒的管理方式：胡蘿卜：Jamal提供服務換取可觀的報酬，每天Jamal發送WiSWho交易之后，智能合約就會從授權Jamal向校方提領$5的權利。但Jamal不能立刻拿到這$5，他只能在月末提領。Jamal看著可提領額度每天蹭蹭往上漲，他肯定會愿意繼續提供服務。避免惡意審查的柔性手段：如果Jamal故意無視Alice提交的信息，當晚她可以自行向智能合約提交簽署信息。隔天一早，Alice可以去找校長告狀，同時其他同學也會有所警惕，Jamal的聲譽會因為作惡行為而下降。對于校方來說，很容易就能找到能替代Jamal角色的人選：智能合約已經在layer1上部署運行，Jamal的替代者只要運行AWSlambda服務，每天持續監聽同學們發來的信息、打包簽名、向ORU合約廣播單筆交易即可。

實際上，任何愿意在合約上鎖定保證金的人都可以成為執行者。

避免詐欺行為的強硬手段：

任何人都能發現Jamal存在詐欺行為，并通過簡單舉證向layer1的ORU合約證明存在詐欺。除此之外，Jamal必須事先向智能合約鎖定一筆保證金，保證金增加Jamal進行詐欺的成本。簡單舉證包含如下內容——“嘿ORU，這個簽名是Jamal檢查過的數據之一，由Alice簽署；但我，作為舉報者，我宣布這是個無效的簽名！”

智能合約會從先前發布的數據中抽取出Alice的簽名，并通過Alice的公鑰執行簽名驗證。如果這個簽名的確是無效的，則：

清零Jamal的待提領獎勵，

將Jamal的保證金一半獎勵給舉報者，另一半銷毀。

更進一步剖析強硬手段

強硬手段是ORU合約中最有趣、最具決定性的內容；事實上，它就是ORU成為layer2解決方案的核心因素。這個手段的特別之處在于：不只是校方或學生，任何人都能舉起這監督的大棒。只要

WiSWho數據上鏈，舉報者們就能拿到證明Jamal是否作惡所需要的所有材料。人人都能向ORU合約發出對Jamal交易的質疑，并有機會獲得舉報成功的獎勵。強硬手段的設計及運作，是不同ORU實現之間最重要的區別。

來自教育部的電話

“何時能得到大規模接受？”這是我們圈子里最常見的問題。假設大家都開始采用區塊鏈技術，ORU也能用于解決網絡擁堵——但現在卻出現另一個問題。假設教育部希望Jamal處理全國范圍內，所有學校的簽名，這時候我們的問題就會從“能處理多少學生？”轉為“你能處理多少學校？”。

你可能會說，“既然可以將整個學校的所有簽名整合為一筆交易，那同理將全國的簽名整合為一筆交易不就好了？”

這就牽扯到ORU擴展性的上限：區塊的Gas上限。雖然Jamal廣播交易的Gas消耗量很低，但并不是不存在。如果想要在一筆交易中包含全國范圍內的所有學生數據，很有可能會超過區塊的Gas限制，換言之，Jamal需要將數據進行拆分，分批廣播。所以說，通過ORU能獲得的擴展性是有上限的，如果你需要無限擴展，可以考慮側鏈或plasma等......但這樣資金安全就沒那么有保障。

重溫一下ORU的好處

在樂觀情況下，layer1的全節點無需執行ORU操作者發起的交易的附加數據，這樣一來：

layer1全節點層面的執行成本更低；因為存儲數據要比在其內部運行任何邏輯便宜得多。

每筆交易的Gas成本更低；因為與執行交易相比，存儲數據的Gas成本更低。

ORU與側鏈/Plasma/狀態通道有什么區別？

與側鏈不同：側鏈的理念發端于2014年，但從未產生很大的吸引力；而ORU鏈的安全性是直接由Layer-1來保護的。假設你在ORU鏈上玩撲克或交易代幣，則你的資產轉移就等同在layer1上轉移一樣安全。雖然當發生欺詐情況時，可能會遇到一些不便——例如你需要等待一兩個星期才能釋放資金，但是layer1仍然可以保證資金的安全。另一方面，如果你在側鏈進行交易，側鏈上的礦工或驗證者可以竊取你的資金；因為只要他們想要，就能單方面向layer1講述對他們有利的故事，而layer1無從考證。

與plasma和狀態通道不同：ORU的詐欺證明機制非常簡單，

任何人都能提交挑戰。舉報者有layer1上可用的

所有數據，能夠檢測并向ORU合約提交詐欺行為證明，以此獲得獎勵。如果采用plasma或狀態通道，用戶必須承擔其資金的部分或全部的安全性責任，并且必須時刻“監視”layer1合約的情況，以防執行者或其他用戶搞欺詐。

總結

所謂的optimisticrollup(ORU)，其實就是①智能合約——部署在某layer1(如，以太坊主網)上，以及②區塊生產者——會監聽特定p2p網絡的交易的，并將其匯總成一個大字符串數據，附上驗證簽名后上鏈。因為合約能夠直接接收用戶的交易，即使執行者掉線或是作惡，都能保證用戶能夠安全地將資金從ORU退出。更重要的是，合約能夠核實執行者是否存在詐欺行為，如有有，合約還能罰沒執行者的保證金。舉報者進行詐欺檢測及舉證所需的所有數據，都能從ORU交易的附加數據取得；Layer1的全節點不會執行附加數據的內容，這就是layer1能夠擴展的根本因素。對于Layer1來說，這些附加數據只是個二進制數據包，并會被永久存儲，僅此而已。

原文鏈接:?https://gourmetcrypto.substack.com/p/optimistic-rollups-from-the-bottom

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