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一文领会以太坊的最终扩容方案:rollups

admin2021-08-2116

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先容

以太坊扩展一直是加密钱币领域讨论最多的话题之一。在2017年CryptoKitties热潮、2020年DeFi盛夏或2021年头加密钱币牛市等网络流动频仍的时期,关于以太坊扩容的争论通常都市升温。

在这些时期,用户对以太坊网络的空前需求导致了极高的gas用度,从而使得用户会在一样平常支付异常昂贵的生意用度。

为领会决这个问题,对于多个团队和整个以太坊社区来说,寻找最终的扩展性解决方案一直是最优先思量的问题之一。

一样平常来说,有3种主要的方式来扩展以太坊或其他大多数区块链:扩展区块链自己——第1层扩展;在第1层之上举行搭建——第2层扩展方案以及在第1层网络的侧链举行搭建。

当提到第1层网络时,Eth2是扩展以太坊区块链的可选择解决方案。Eth2指的是一组相互关联的转变,例如迁徙到权益证实(PoS),将事情量证实(PoW)区块链的状态合并到新的PoS链和分片中。

稀奇是分片,它可以显著增添以太坊网络的吞吐量,稀奇是当它与rollup连系时。

若是你想领会更多关于Eth2的信息,你可以在这里查看这篇文章。

当涉及到第1层之外的扩展时,开发者们已经实验了多种差其余扩展解决方案,但效果是将差其余解决方案夹杂使用的。

一方面,我们有像Channels这样的第二层解决方案,它们由以太坊完全珍爱,但只适用于特定的应用程序集。

另一方面,侧链通常是与以太坊虚拟机(EVM)兼容的,它可以扩展通用应用程序。它们的主要瑕玷是不依赖以太坊的平安性,而是拥有自己的共识模子,因此其平安性不如第二层解决方案。

大多数rollups的目的是通过确立一个通用的可扩展解决方案,同时仍然完全依赖以太坊的平安性,从而实现这两者连系的最佳效果。

这是扩展的圣杯,由于它允许在不牺牲平安性的情形下,在以太坊上部署所有现有智能合约,险些或没有转变。

难怪rollups可能是所有解决方案中最受期待的扩展方案。

然则,什么是rollups呢?

rollups

rollups是一种可扩展的解决方案,其事情原理是在第1层之外执行生意,但在第1层上公布生意数据。这使得rollups可以扩展网络,而且仍然从以太坊共识中获得平安性。

将盘算移出链,现实上可以处置更多的生意,由于rollups生意的部门数据必须要适合以太坊的区块。

为了实现这一点,rollups生意在单独的链上执行,该链甚至可以运行特定于rollups的EVM版本。

执行rollups生意后的下一步是将它们批处置在一起,并将它们公布到主以太坊链。

整个历程本质上是执行生意、获取数据、压缩数据并以单个批的形式将其上卷到主链,因此称为“rollups”。

虽然这看起来是一个潜在的好解决方案,但接下来自然会泛起一个问题:

“以太坊若何知道公布的数据是有用的,并不是由一个试图让自己受益的作恶介入者提交的?”

确切的谜底取决于特定的rollups实现,但一样平常来说,每个rollups在第1层部署一组智能合约,卖力处置充值和提现以及验证证实。

证实也是差异类型rollups的主要区别施展作用的地方。

Optimi *** 的rollups使用敲诈证据(fraud proof)。相比之下,ZK rollups使用有用性证实(validity proof)。

让我们进一步研究这两种类型的rollups。

Optimi *** 和ZK rollups

Optimi *** rollups将数据传到到第1层,并假设它是准确的,因此命名为“Optimi *** ”。若是公布的数据是有用的,那么我们就在准确的处置路径上,不需要做任何其他事情。Optimi *** rollups得益于在Optimi *** 场景中不需要做任何分外的事情。

在无效生意的情形下,系统必须能够识别它,恢复准确的状态,并责罚提交此类生意的一方。为了实现这一点,Optimi *** 的rollups实现了一个争议解决系统,该系统能够验证敲诈证实,检测敲诈生意,并抑制不良行为者提交其他无效生意或不准确的敲诈证实。

在大多数Optimi *** 的rollups实现中,能够向第1层提交批量生意的一方必须提供一个担保,通常以ETH的形式。任何其他网络介入者若是发现一个不准确的生意都可以提交敲诈证实。

在提交敲诈证实后,系统进入争议解决模式。在这种模式下,可疑的生意再次在以太坊的主链上执行。若是执行证实生意确实是敲诈性子的,那么提交该生意的一方将受到责罚,通常是通过削减其提供担保的ETH来完成。

为了防止不良行为者用错误的敲诈证据在网络上滥发信息,希望提交敲诈证据的各方通常还必须提供一份担保。

为了能够在第1层上执行rollups生意,Optimi *** rollups必须实现一个系统,该系统能够以生意最初在rollups中执行时简直切状态重播生意。这是Optimi *** rollups的庞大部门之一,通常通过确立一个单独的治理器合约来实现,该合约用rollups中的状态替换某些函数挪用。

值得注重的是,纵然只有一个老实方监视rollups的状态并在需要时提交敲诈证实,系统也可以按预期事情并检测敲诈。

值得一提的是,由于在rollups系统中有准确的激励机制,进入争议解决历程应该是一种破例情形,而不是经常发生的事情。

而ZK rollups是没有任何争议解决方案的。它是通过行使一种称为零知识证实的加密手艺而实现的,因此也被称为ZK rollps。在这个模子中,公布到第1层的每一批都包罗一个名为ZK-SNARK的加密证实。当生意批被提交时,第1层合约可以快速验证证实,无效的生意可以直接被拒绝。

这听起来很简朴吧?在实践中,许多研究职员花了无数时间来对这些密码学和数学举行迭代。

在Optimi *** 和ZK rollups之间尚有其他一些区别,以是让我们一个一个地先容它们。

由于争议解决历程的性子,Optimi *** rollups必须给所有网络介入者足够的时间提交敲诈证实,然后在第1层完成生意。这段时间通常很长,以确保纵然在最坏的情形下,敲诈性生意仍有争议。

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这导致从Optimi *** 的rollups中提取资金需要很长时间,用户甚至需要守候一到两周才气将资金提现到第1层。

幸运的是,有一些项目正在通过提供快速的“流动性”来改善这种情形。这些项目险些可以将资金立刻提现到第1层、第2层甚至侧链,并收取少量用度。Hop协媾和Connext是我们要研究的项目。

ZK rollups没有长时间提现的问题,由于只要将rollups批处置和有用性证实提交到第1层,资金就可以提现了。

到现在为止,看起来ZK rollup只是Optimi *** rollup的一个更好的版本,但它们也有一些瑕玷。

由于该手艺的庞大性,确立与EVM兼容的ZK rollups要困忧伤多,这使得在不重写应用程序逻辑的情形下扩展通用应用程序变得加倍难题。只管云云,ZKSync在这一领域取得了重大希望,他们可能很快就能推出兼容EVM的ZK rollups。

在EVM兼容性方面,Optimi *** rollups稍微容易一些。他们仍然需要运行自己版本的EVM,只需要做一些修改,但99%的合约都可以在不做任何修改的情形下举行移植。

ZK rollups的盘算量也比Optimi *** 的rollups大得多。这意味着盘算零知识证实的节点必须是高规格的机械,这使得其他用户很难运行它们。

当涉及到扩展性改善时,这两种类型的rollups都应该能够将以太坊从每秒15到45笔生意(取决于生意类型)扩展到每秒1000到4000笔生意。

值得注重的是,通过为第1层上的rollups批提供更多的空间,系统将可能每秒可以处置更多的生意。这也是为什么Eth2可以通过rollups确立一个伟大的协同效应,由于它通过确立多个分片增添了可能的数据可用空间——每个分片都能够存储大量数据。Eth2和rollups的连系可以使以太坊的生意速率到达每秒10万笔生意。

现在,让我们讨论所有在Optimi *** 和ZK rollups上事情的差异项目。

Optimi *** rollups

当谈到Optimi *** rollups时, Optimi *** 和Arbitrum是现在最盛行的选择。

现在,以太坊主网已经部门推出了Optimi *** ,相助同伴包罗Synthetix或Uniswap,以确保该手艺在周全公布前能够根据预期事情。

Arbitrum已经在主网上部署了自己的版本,并最先在它的生态系统中加入差其余项目。他们决议给所有想要公布协议的协议一个时间窗口,而不是让流动性提供者首先部署他们的协议。当这段时间竣事后,他们将一次性向所有用户打开大门。

在Arbitrum上推出的一些最著名的项目有Uniswap、Sushi、Bancor、Augur、Chainlink、Aave等等。

Arbitrum公司最近还宣布了与Reddit的相助。他们将专注于推出一个单独的rollups链,让Reddit可以扩大他们的奖励系统。

Optimi *** 正在与MakerDAO相助,确立Optimi *** Dai桥,并使Dai和其他代币能够快速提现到第1层。

只管Arbitrum和Optimi *** 都试图实现相同的目的——构建与EVM兼容的Optimi *** rollups解决方案——但它们的设计存在一些差异。

Arbitrum有一个差其余争议解决模式。他们想出了一个交互式多轮模子允许争端的局限缩小的,仅在第1层执行少量指令以检查可疑事务是否有用,而不是在第1层上重新运行整个生意来验证敲诈证据是否有用。

这也导致了一个副作用,即部署在Arbitrum上的智能合约可能会跨越以太坊上允许的最大合约巨细。

另一个主要区别是处置生意排序和矿工可提取价值(MEV)的方式。Arbitrum最初将运行一个卖力对生意举行排序的排序器,但从久远来看,他们希望将其 *** 化。

Optimi *** 倾向于另一种方式,即生意顺序,以及MEV,它们可以在一段时间内拍卖给其他各方。

值得一提的是,尚有一些其他的项目也在举行Optimi *** 的rollups。Fuel,OMG团队,OMGX和Cartesi等等。他们中的大多数人还试图开发与EVM兼容的rollups版本。

ZK rollups

只管看起来以太坊社区主要专注于Optimi *** 的rollups,但至少在短期内,我们不要遗忘ZK rollups项目也希望得异常快。

使用ZK rollups,我们有一些可用的选项。

Loopring使用ZK rollups手艺来扩展其交流和支付协议。

Hermez和ZKTube正在使用ZK rollups扩展支付,Hermez还确立了一个EVM兼容的ZK rollups。

Azgtec正专注于将隐私功效引入他们的ZK rollups手艺。

基于starkware的rollups已经被DeversiFi、Immutable X和dYdX等项目普遍使用。

正如我们前面提到的,ZKSync正在开发一个与EVM兼容的虚拟机,该虚拟机将能够完全支持任何用Solidity编写的智能合约。

总结

正如我们所看到的,在Optimi *** 和ZK rollups阵营中都有许多事情正在发生,差异rollups之间的竞争将是值得关注的。

rollups对DeFi也有很大的影响。以前由于生意用度高而无法在以太坊上生意的用户,将能够在下一次网络流动高的时刻留在生态系统中。它们还将催生一种新的应用程序,要求更廉价的生意和更快简直认时间。所有这些都获得了以太坊共识的充实保障。看来rollups可能会触发DeFi的另一个高增进时期。

然而, rollups仍然存在一些挑战。

可组合性就是其中之一。为了组合使用多个协议的生意,所有协议都必须部署在统一个rollups中。

另一个挑战是流动性枯竭。例如,若是没有新的资金进入整个以太坊生态系统,那么存在于第一层协议(如Uniswap或Aave)上的现有流动性将在第一层和多个rollups之间实现共享。较低的流动性通常意味着更高的滑点和更糟糕的生意执行。

这也意味着自然会有赢家和输家。现在,现有的以太坊生态系统还不够大,无法使用所有的扩展解决方案。从耐久来看,这种情形可能会改变,但在短期内,我们可能会看到一些rollups和其他扩展解决方案变得没人使用。

在未来,我们可能还会看到用户完全生涯在一个rollups生态系统中,在很长一段时间内不与主以太坊链和其他可扩展解决方案举行交互。若是我们将看到更多中央化的生意所能够实现直接的充值和提现,那么这一点就会稀奇显著。

只管云云,rollups似乎是扩展以太坊的最终计谋,相关的挑战很可能会以某种方式获得缓解。看到rollups若何获得越来越多的用户,这显然是异常有趣的。

在讨论rollups时经常泛起的一个问题是,它们是否对侧链组成威胁。就我小我私人而言,我以为侧链在以太坊生态系统中仍然有自己的位置。这是由于,只管第2层的生意成本比第1层低得多,但仍有可能跨越某些类型的应用,如游戏和其他高容量应用的价钱。

当以太坊引入分片时,这种情形可能会改变,但到那时侧链可能会缔造足够的网络效应来耐久生计。这在未来会若何生长将是一件很有趣的事情。

此外,rollups的用度高于侧链,由于每个rollups批处置仍然需要支付以太坊块空间。

值得记着的是,以太坊社区异常关注以太坊的扩展计谋——至少在短期到中期,甚至可能更久。我建议阅读Vitalik Buterin关于以rollups为中央的以太坊蹊径图的文章。

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