PTI:你知道區塊鏈的熱門主力方案Rollup是什么嗎？_MIS

最近，以太坊創始人Vitalik Buterin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（Layer-2）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Vitalik Buterin稱之為ZK Rollup 的二層擴容方案。

觀點：開發人員對以太坊L2解決方案Arbitrum和Optimism的興趣顯著增加:金色財經報道，專家指出，開發人員對以太坊L2解決方案Arbitrum和Optimism的興趣顯著增加。Arbitrum的份額從0.9%躍升至4.5%，Optimism的份額從1.2%躍升至1.5%。Fantom生態系統開始扮演不那么突出的角色。該網絡已驗證智能合約數量占總指標的比例從3.3%下降至1.4%。行業層面，Polygon和Avalanche區塊鏈正在發展，市場份額分別在10-12%和2.2-2.7%區間波動。[2023/8/4 16:18:45]

ZK Rollup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Optimistic Rollup的折中方案被提了出來。

Optimistic Rollup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。

報告：新加坡是第九大加密貨幣欺詐目標市場:金色財經報道，《聯合早報》中文版12月16日報道，數據顯示，新加坡是第九大加密貨幣欺詐目標市場，自2011年以來共發生四次黑客攻擊和漏洞，損失高達1460萬美元（約1969萬新元）。加密貨幣新聞網站CoinJournal整理自2011年以來的加密違規和欺詐數據顯示，美國、英國和韓國是最常遭遇加密欺詐的三個目標市場。

美國自2011年以來，發生了13起黑客攻擊和入侵事件。英國共發生11起，其中損失最大的一次是在2017年11月，當時因合約漏洞問題，一名用戶價值1億5500萬美元的以太幣（ETH）被鎖定。韓國共發生八起，不過韓國自2019年11月以來未再遭遇黑客攻擊。

另外，犯罪分子通常利用去中心化金融（DeFi）平臺中的安全漏洞來竊取加密貨幣。這一類型的攻擊自2011年起共發生167次，損失近400萬美元，僅2022年就發生了80起DeFi漏洞攻擊事件。[2022/12/19 21:53:57]

目前已經有許多以太坊上的項目（如Celer，ANON等）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（意思是，“余額”內的帳戶余額，合同代碼等）。

網石F&C將其子公司Floppy Games更名為“Metaverse Games”:8月29日消息，韓國手游巨頭網石集團核心子公司Netmarble F&C近日將6月收購的游戲開發商Floppy Games更名為“元宇宙游戲”（Metaverse Games）。該公司表示，Floppy Games更名為元宇宙游戲是為了展示其業務方向。

此外，網石F&C正在運營基于區塊鏈技術的游戲、數字人、娛樂、內容（網絡漫畫、網絡小說）、商業、電子錢包等為一體的Web3娛樂平臺“Cube”。它旨在使用基于幣安智能鏈（BSC）的加密貨幣Cube形成一個元宇宙學生態系統，并正在開發一個以數字頭像和數字身份構成的元宇宙。（inews24）[2022/8/29 12:54:35]

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（處理交易后的Merkle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。

安全團隊：CETS ON KREK項目Discord服務器遭攻擊:金色財經報道，據安全團隊CertiK監測，CETS ON KREK項目Discord服務器遭到攻擊。請社區用戶不要點擊、鑄造或批準任何交易。[2022/8/22 12:39:07]

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。

Optimistic Rollup與ZK Rollup

Rollup的兩種類型分別是Optimistic rollup和ZK Rollup。

Optimistic Rollup

Optimistic rollup，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。

預言機Pyth Network推出基于Solana代碼庫的網絡Pythnet:8月2日消息，Solana生態預言機Pyth Network宣布推出基于Solana代碼庫的網絡Pythnet。Pyth稱，Pythnet能使Pyth網絡以亞妙級聚合第一方數據，并通過Wormhole的通用消息傳遞層向其他鏈提供定價。

Pyth Network表示，截至目前已聚合來自65多個提供商的鏈上數據以支持80多個價格流，每秒會進行700次價格更新，使用Pythnet后將能夠擴展20倍。[2022/8/2 2:53:12]

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。

ZK rollup

ZK rollup，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（例如，使用PLONK協議），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Optimistic Rollup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（交易內容，交易前狀態，交易后狀態）。

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Sig Rollup節點（交易內容，交易前狀態，交易后狀態）。

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“Optimistic Rollup”，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，Optimistic Rollup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（一般是1周）。

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（包括數據集）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。

Optimistic Rollup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（僅需要驗證Rollup節點所提交的簽名，并更新由該節點提交的狀態信息即可）。

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。

ZK rollup是如何工作的？

一個簡單的以太坊交易（發送ETH）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（以及可能也是長期的）中，有望成為以太坊伸縮的基石。

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