ROL:一文詳解Fuel的設計：它是最好的模塊化執行層嗎？-ODAILY_ROLL

重點

?切源于資源定價

FuelV1是在以太坊上推出的第?個optimisticrollup，是?前唯?具有欺詐證明、不可變的智能合約和?許可區塊?產的rollup。它是為P2P?付設計的。

FuelV2是?個模塊化的執?層，在UTXO上提供Ethereum?格的智能合約。它將啟動多個實例，使?Ethereum/Celestia作為結算層、數據可?性層和共識層。

Fuel?前還在開發?測試，主?發布還需要?個?時間。SwaySwap是在其上推出的UNIV2?格的AMM的第?個?作實例。

UTXO的好處包括可并?執?、欺詐證明和?狀態賬戶抽象。

FuelVM是?個為?計算帶寬?從頭設計的新虛擬機。它帶有WASM、EVM和Solana的SeaLevel的特征。

FuelVM?被稱為述語和腳本的程序增強了智能合約的圖靈完備。與合約不同，述語和腳本不會持久存儲，從?限制了狀態的增?。

你可能已經聽到了Fuel的宣傳——有史以來最快的模塊化執?層。確實是?個?膽的說法。不幸的是，由于Fuel鏈還沒有上線，我們不能直接測試，?且直接測試少掉很多快樂。在這篇?章中，我們將深?研究Fuel的設計。

?先，要明確模塊化執?層是什么。模塊化執?層的?個核?是其可驗證性。這可以通過使?欺詐或有效證明來實現。Fuel?前的執?層設計為EVM欺詐證明，使其可以作為?個Rollup運?在以太坊上。然?，模塊化執?層的定義?rollup更?泛，因為它們不訂閱任何特定的數據可?性、共識或結算配置。因此，Fuel可以被部署為?個rollup，celestium，甚?是?個側鏈/L1。

Fuel與今天的optimisticrollups的最?區別是，它運??個全新的虛擬機架構，即FuelVM及其?具鏈和語?。FuelVM帶有來?WASM、EVM和Solana的SeaLevel的特征。但其最引?注?的點可能是他執?在?個基于UTXO的數據模型上。

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如果你對UTXO的第?反應是想到P2P?付，那也沒有完全錯。事實上，Fuel的第?個版本確實有關于?付的?例。?2020年以來?直在以太坊主?上運?，到?前為?，它仍然是唯?具有欺詐證明、不可變智能合約和?權限區塊?產的rollup。但我感興趣的是FuelV2，它承諾在UTXO上提供以太坊式的智能合約。

對于像FuelV1這樣的特定應?的?付rollup來說，推出?個定制的虛擬機很合理，但鑒于EVM的存在，對于像FuelV2這樣的通?rollup來說，這樣做的優勢就不那么明顯了。畢竟，EVM不兼容性意味著EVM上的應?不能簡單復制粘貼他們的代碼到Fuel。這也意味著Fuel利?不到現有的EVM開發者社區和它的?具。關于UTXO上的智能合約看上去不是有點?不切實際嗎？

在我們深?了解FuelVM的細枝末節之前，我們應該?先了解為通?計算建??個新虛擬機背后的動機。為了深?探討這個問題，我們先回過頭來看看rollup的發展?向。

今天的rollups的主要價值是以太坊擴容，以及潛在的功能擴展。Rollup在以下兩點幫助以太坊擴容。他們把狀態推到鏈外；即把它從L1移到L2。

平?性；即多個rollup可以同時在以太坊上運?。

?前限制Ethereum吞吐量的瓶頸是狀態增?。就狀態????，以太坊節點已滿負荷運?。Rollups通過將

?部分狀態推到鏈外來緩解以太坊的狀態增?問題；當?個dapp運?在rollup?不是以太坊上時，它就不再使?以太坊的狀態。但這并不能免除維護該狀態的需要。雖然以太坊節點不需要維護它，但rollup節點需要。

Optimisticrollups會消耗以下資源；L2上的狀態和執?，以及L1上的數據。現在rollup對優化狀態的關注并不多。這是因為rollup是從新的狀態開始的，在出現緊急情況前有?些反應余地。

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?部分rollup關注的焦點都集中在減少L1數據上，因為?前數據是rollup成本內最昂貴的部分。?約有?的Arbitrrum費?花在1Calldata上。EVMrollup對發布到L1的數據進?優化，盡可能地壓縮它，為?戶提供更便宜的費?。

這?沒有說明的是，在模塊化時代，成本的分布將發?巨?變化。隨著基礎層開始提供?量的數據，rollup將很快享受到數量級的廉價數據。同時，由于很少關注狀態的增?，狀態的??將很快再次作為模塊化時代的主要瓶頸?被關注。

?論是rollup還是L1，促成狀態增?的操作都會給?絡帶來永久性的成本。這些操作不僅花費了當前節點的資源，?且還花費了未來所有節點的資源。雖然摩爾斯法則可以緩解這些預計的未來成本，但任何不仔細維護其狀態的區塊鏈都有可能進?不可持續的狀態增?，這將不可避免地使這條鏈慢下來。如果?個區塊鏈運?EVM，它將繼承EVM的所有不利因素。在這??，rollup并不特別。有趣的是，這個問題對于rollups來說?對Ethereum更嚴重，因為他們的數據成本?常昂貴，所以顯得狀態相對便宜。這進?步?勵了dapp優化合約，盡可能多地使?狀態?不是數據，加劇了不可持續狀態的不良結果。

EVMrollup的?個計劃是，在當前鏈狀態積滿時部署新的鏈，讓?由市場來?動平衡；新的rollup將?舊的更便宜，會?然講?戶轉換到新鏈。對ArbitrumOne這個名字有印象嗎？最近Arbitrum推出了它的第?條名叫Nova的鏈，專?于游戲和社交應?。對我來說，這聽起來像是?種達到?的的?段，?不是真正的擴展。

這些因素構成了Fuel的模塊化執?層愿景和FuelVM的基礎。FuelVM從模塊化執?層的?度來考慮可擴展性，?不是從以擴展特定基礎層為主要?標的rollup的?度。它推崇計算?不是數據，并盡量減少狀態的使?。盡管有摩擦，Fuel將EVM的不兼容性視為?種特性，?不是?個錯誤。

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帶有UTXO的智能合約

如前所述，Fuel采?了UTXO數據模型。?期以來，?們認為帶有UTXO的智能合約是不實?的。為了判斷這?點，讓我們看看什么是UTXO。

在?特幣中，狀態被描述為?個UTXO集，每個UTXO代表?個特定的狀態元素。由于?特幣完全是關于?付的，狀態只是定義了誰擁有多少個代幣。因此，狀態元素；即UTXO，是具有特定余額和?付狀態的代幣。

與?特幣類似，在FuelV2中，整個狀態是由UTXO集合組成的。不同的是，這些UTXO中有些是代幣UTXO，有些是合約UTXO。除了余額和?付狀態外，合約UTXO還有?個代碼、存儲和?個獨特的合約ID。

UTXO的?個顯著特點是，它們是原?性的。也就是說，每次交易都會完整地消耗它們，并創建新的。估計你已經熟悉了代幣UTXO的使??法，但使??個合約UTXO到底意味著什么？

直覺告訴我，有效性規則定義了執?怎樣表現在UTXO上。對于代幣UTXO來說，眾所周知的有效性規則是：輸出之和不能超過輸?之和。除了這個規則外，對于合約UTXO，Fuel定義了?些新的有效性規則。重要的規則包括：

合約UTXO被鎖定在?個特殊的任何?都可以消費的消費狀態后?。

當?個交易消耗了?個合約UTXO時，它會創建?個新的合約UTXO，具有相同的消費狀態和合約ID，但可能有新的存儲和余額。

在同?個交易中花費的合約UTXO可以相互影響。

如圖所?，?個合約UTXO總是指向?個永久的合約ID，但可以隨著交易對合約狀態的改變?被消耗并重新創建。因此，它們代表了合約在某個時間點上的狀態。

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解決爭議

對UTXO上智能合約的懷疑主要始于，有關Cardano上第?個AMM實現所產?的爭議。

這個問題與強迫?戶簽署UTXO合約有關。在AMM這種流?應?中，?個區塊內可能有許多交易發?在?個池??。在這種情況下，多個交易試圖使?同?個合約的UTXO。但由于第?個交易消耗了該UTXO，所有以該合約UTXO為?標的交易都會失敗，因為原本合約的UTXO不再存在。

Fuel是怎么解決這個問題的？他們的辦法是讓雙?在交易的不同部分上進?簽署。當?個交易啟動時，?戶簽署合約ID，?不是合約UTXO。這樣?來，?戶只需指出他們的交易想交互的合約，但不?指定合約在交易執?前后的特定狀態。這很直觀，因為?戶實際上不知道交易執?時合約的狀態，因為最終交易排序不是由他們決定的。是區塊?產者決定了哪筆交易要使?哪?個合約UTXO。

區塊?產者決定交易排序，并且知道交易執?時合約的狀態。因此，他們決定交易將花費的確切輸?，并在其上簽名。在執?交易時，合約UTXO被消耗，并被?個代表合約后狀態的新合約UTXO所取代。

現在我們已經介紹了UTXO的?式，接下來來看看為什么要?它。

可并?執?

可并?執?普遍被認為是?個有價值的特性。Anatoly預測，可并?執?環境將在5年內處理99%的交易。Vitalik使?們注意到可并?執?對于擴容的重要性，并且認為它是在EVM上實現Rollup的?個可?的選擇。

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并?化的核?在于，在交易執?前知道狀態的哪?部分將被修改的能?。這被稱為訪問列表。今天，EVM交易的訪問列表是隨機的。由于沒有辦法知道多個交易是否訪問相同的狀態元素，所以這些交易都必須在?個單線程進程中執?。就像如果你的CPU有8個核?，其中7個就會閑置，這是?種資源的浪費。

基于賬戶的模型能被設計成可并?執?，但這需要額外的考慮，?如嚴格的訪問列表。事實上，Solana就是這么做的，也是過去在EVM中多次被提倡的做法。

UTXO模型可以輕松獲得這種能?，因為它已經將狀態劃分為元素，交易在使?元素前必須指定。因此，使?不同的UTXO的交易可以被整理出來，以并??式執?。這使FuelVM能夠發揮多核處理的所有優勢。重要的是，并?化執?不僅適?于塊內的交易，也適?于跨塊的交易，允許進?節點快速同步。

并?化執?的好處將變得更加越來越明顯。其中?個原因是，單核性能?直在放緩，?多核CPU可以通過不斷增加新的CPU以提?性能。此外，在多核處理環境下可以享受乘數效應帶來的執??提升。

并?執?的顆粒度

確定訪問列表的顆粒度是?個實施選擇(implementationchoice)。Fuel在合約層?定義了這種粒度，相反的，Solana是在程序內部的各個存儲槽內定義了這種粒度。因此，Solana的?法有著更細的顆粒度，有可能允許它?Fuel更多地并?執?交易。這當然是折衷的結果。

任何去許可?絡都必須衡量其資源使?情況。執?的顆粒度越?，準確有效的資源定價就越具有挑戰性，這不僅是因為復雜性提?了，還有開銷的原因；計量本?就是?種計算。Solana正在努?克服這?挑戰，因為它的樸素計量在過去曾多次導致?絡停頓。

超出合約級別的顆粒度迫使開發?員執?低級別的狀態管理。這就以增加??的?式把成本推給了應?層。

值得注意的是，在這?團隊?場的差異不僅是?個社會決定，也是?個技術決定。與Solana相反，?門級功能的消費級硬件就可以?持Fuel全節點，因此對追求現代CPU提供16個線程以上的多線程性能不感興趣。

欺詐證明

UTXO模型在欺詐證明??也發揮得很好。欺詐證明，即檢查?個或多個交易，驗證當其應?于?個給定的前狀態時，是否會產?其聲稱的后狀態。在?個基于賬戶的模型中，前狀態和后狀態是通過代表整個狀態的哈希值全局表?的。欺詐證明要求這些狀態根在交易之間定期發布。UTXO模型中，每筆交易明確地定義?個狀態轉換，因此不需要額外的?作來計算全局狀態根，減少了將執?欺詐證明的額外開銷。雖然不是?個戲劇性的改進，但卻是?個很好的功能。

更重要的是，現在EVM公認是?種難以建?欺詐證明的虛擬機。?乎所有的EVM推?團隊都接受的解決?案是——?先將EVM編譯到?個?級抽象層，如MIPS，然后在MIPS上玩防欺詐游戲

。很多?都在朝這個?向努?。?級抽象層確實可以為模塊化世界帶來很多好處，因為它可以將防欺詐過程的?部分標準化。任何編譯到MIPS的東?都可以在EVM上運?欺詐證明，如果可以MIPS可以?成有效性證明，甚?可以進?zk證明。

另???，Fuel團隊?前的計劃是直接在EVM上運?FuelVM欺詐證明，因為該團隊認為這是可?的。這個計劃的可?性還有待觀察，但我當然希望看到替代?案，因為MIPS路線也有許多未知數。

寄存器與堆棧

我不會在這?花太多時間，但值得注意的是，在最低?平上，FuelVM是?個基于寄存器的，類似于SolanaBPF。這與EVM不同，EVM是?個基于堆棧的。主要區別在于，基于堆棧的機器有更?的指令，但通常需要更多的指令來完成?作。較少的指令使基于寄存器的機器能夠?得更快。

回來談談狀態

我們已經介紹了如何提?執?性能，但還還沒解釋Fuel如何處理狀態增?問題？

FuelVM?被稱為述語和腳本的程序增強了智能合約的圖靈完備性。與EVM不同的是，在EVM中，?戶可以調??個合約，并讓該合約調?其他合約，在FuelVM中，?戶不直接調?合約。相反，他們運?腳本，可以調?多個合約。

腳本的好處是它們是可修剪的。雖然可以在合約間傳遞數值，但它們并不需要永久存儲。因此，?旦腳本被執?，它們就會被完全修剪掉，?不會影響到狀態。

述語與腳本類似，它們在執?過程中甚?不讀取合約內存。它們是完全

?狀態的，可以?來設置UTXO的使?條件，以限制它們在未來如何被使?。例如，?個述語被?來?持MetaMask，它將?些代幣鎖定在?個消費條件后?，這些條件只有在獲得Ethereum兼容的簽名情況下，才能被滿?。

腳本和述語的主要想法是把FuelVM變成?個半去狀態的執?。這?需要注意的關鍵是，狀態和執?并不是相互排斥的資源。App可以根據??功能和這些資源的定價，偏重其中?個。狀態可以通過腳本和述語得到更好的維護，?不是有狀態的合約。例如，從技術上講，Uniswap路由器合約的功能可以完全被腳本所取代。但這只有在計算的價格?狀態便宜很多的情況下才會發?，?且只有在具有?計算帶寬的執?環境下才有可能

靈活的吞吐量

最后，通過述語、狀態和合約的組合，有各種很酷的?例都變得很容易實現。?些顯著的例?包括。

多個原?資產?持；合約可以將其代幣變成原?資產在?個單?的交易中批準和transferFrom

混幣器和其他隱私應?

巨型合約：腳本可以從合約中加載代碼，并將其附加到其執?中，有效地創建巨型合約

本地多簽名?持，不需要合約

本地元TXS?持，不含合約；為別?的TXS?付汽油等。

?計算?例：AMM池的復雜曲線，閃電交易/貸款等。簽署?次的分批交易，以?便?戶體驗。

時間軸

FuelV2?前還在開發?上。有?些?范性的?例，如AMMs、multisig、oracles和DAO投票，?部分是在最近的hackathon上完成的。Fuel團隊計劃為有成熟市場的產品建?其他?范性?例，如借貸、NFT市場等。SwaySwap是?個?前正在?作的UNIV2?格的AMM的參考實現。主?離推出還有?個?的時間。值得注意的是，推出主?的?部分?作與在內部建??個全新的技術棧有關。Fuel的?標是提供?個完整的開發體驗，包括具有適當計量的FuelVM，基于Rust的特定Sway，?具鏈Forc，編譯器，索引器，區塊資源管理器等。

總結

我對Fuel在模塊化堆棧中帶來的東?感到興奮。數據可?性層擴展了數據，但為了完整的去中?化的?戶體驗，我們還需要擴展執?。Fuel是?個有希望填補這?空?的選擇。雖然在UTXO上的執?可能是反直覺的，但我希望Fuel的獨特能?能夠催?新的應?，推動當前DeFi空間的能?。

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