可延续地完成扩容并坚持去中间化，Optimistic Rollup是怎样设想的？_数字货币

[2021-02-10 15:52:13] 来源：编辑：wangjia 点击量：

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Business Insider预测：2020年Libra不会正式发布，中国将发布数字货币

近日，Business Insider 发布了对于2020年科技行业30大预测，其中包括对于金融科技行业的五大预测。

如今正在浏览这篇文章的你肯定已听说过 optimistic rollup 了吧。它是一个前程无量的新型扩容设计，在 2019 年的 DevCon 上激发了热闹议论。如今已有许多文章诠释了该手艺的事情道理，却没有一篇文章来诠释其背地的缘由。这就致使有许多团队都在尝试用本身的体式格局来完成 optimistic rollup ，这类各不相谋的开发形式平常不利于悉数加密钱银经济体系的平安性。
本文聚焦于谁人被群众疏忽的问题：诠释 optimistic rollup 为什么能以平安且可延续的体式格局完成扩容，同时又能坚持去中间化的特征。
作甚 Optimistic Rollup ？我在 2019 年 6 月撰写了 optimistic rollup 的首个最小可行范例，为我早些时候与 Mikerah 合著的论文《构建可扩大的去中间化支付体系》供应了一个详细的参数化高等范例。该范例旨在完成区块链生长史上的第一条具有免许可性和可扩大性的免信托型侧链。
-我说的 “rollup” 不是可以吃的这类 - optimistic rollup 的运作体式格局以下：任何人都可以在无需许可地提交一个侧链区块，将悉数区块作为有待考证（即有待默克尔化）的挪用数据（calldata）宣告到链上，并交纳保证金。一个新的侧链区块只能链接到侧链的末尾，由链上合约举行追踪（从最简化的角度看，该合约就像在运转一个侧链的轻客户端，存储着侧链区块头的哈希值）。一段较长的时候预先（这是一个体系参数，但须要充足长，比方一至两周），侧链区块会被肯定下来，以后就会退还保证金。从侧链中存款回到主链上的支配要在侧链上发起，只需供应对一个已肯定的侧链区块的非交互式包括证明（non-interactive inclusion proof）即可。假如一个侧链区块是无效的，且还没有取得终究确认，只需提交我来诠释下：为什么要这么设想 Optimistic Rollup？
现实证明，optimistic rollup 和之前的扩容设计之间存在一些纤细差别，使前者成为了最有前程的短时间至中期扩容设计，让后者成为了汗青。这一节会引见这些重要差别背地的成因。
兼并共鸣
optimistic rollup 最凸起的一个特点是兼并共鸣（merged consensus）。兼并共鸣是一种可在链上考证的共鸣协定（除此以外另有真正的区块考证，它是经由过程隐式的毛病性证明来完成的）。但什么是去中间化共鸣协定呢？
去中间化共鸣协定包括以下几个互相自力的功用：
分叉挑选划定规矩（如安在两条都恪守了共鸣划定规矩而构成的链之间挑选出一条链）
区块有用性函数（状况转换函数）
领导者推举算法（经由过程该算法推举出一名领导者来生成新的区块，链接到区块链的末尾，从而增添区块链的高度，或者说增添其长度）
抗女巫机制（事情量证明、权益证明等）
上述功用保证了区块链的经济平安性：支配汗青是要支付代价的。（注重：为了简朴起见，这里我疏忽了一些现实，比方，一些去中间化共鸣协定是无领导者的）。
在 optimistic rollup 设计中，侧链是不会涌现分叉的，因而不须要分叉挑选划定规矩。区块有用性是在链下盘算的，而且可以在链上用毛病性证明来证明其不正确性。剩下另有领导者推举和抗女巫进击的问题须要处置惩罚。
我所提出的范例发起采用 “先到先得” 机制，即在任一高度上，延伸侧链长度的首笔生意业务会被采用。领导者推举是隐式的，而且预先才会见出分晓，而抗女巫进击是经由过程主链完成的（即，生意业务费和区块大小/Gas 上限）。云云简朴的领导者推举划定规矩为什么能起到作用？因为以太坊区块链已供应了平安性。只要涌现以下三种状况之时，才能将侧链上的某个区块变成孤块：1）该区块是无效的；2）该区块的某个先人区块是无效的；3）以太坊区块链发作重组。因而，有用的区块也具有与以太坊一致水平的肯定性和平安性！因而，我们不须要庞杂的领导者推举算法，或是本钱奋发的抗女巫进击机制来保证平安性。侧链无需支付分外的本钱即可取得平安性，因而我们可以极大地简化体系参数的设置。
然则，假如我们想要一种能提早晓得领导者的设计，该怎样革新呢？一个发起是，可以在链上运转 PoS + RANDAO 来举行领导者推举。这类状况下，并不须要归入另一种代币，不然还会发生负面影响。正如比特币白皮书中所言：
假如一个贪欲的进击者所具有的 CPU 算力超过了一切老实节点的算力之和，他就可以挑选发起双花进击，或是生成新的代币。他理应发明恪守划定规矩对本身最有益，因为比拟于损坏悉数体系以及捏造个人资产来讲，恪守划定规矩能让他取得比别的矿工加起来都多的区块嘉奖。
正如中本聪所说，原生代币的悉数意义就是鼓励 “老实的大多数” 来庇护悉数体系。在 optimistic rollup 中没有所谓 “老实的大多数”，也没有自力于主链的平安性观点，因而完全没必要再归入一种原生代币，不然不但不会有任何助益，比起仅运用以太币来讲更不轻易。
要注重的是，只需是完全在链上运转的领导者推举机制都可以采用，不仅限于我在本文引荐的那些。比方，销毁证明（Proof-of-Burn）就是个中之一。
optimistic rollup 虽然与耽误状况执行（delayed state execution）和影子链（shadow chain）等发起有诸多类似之处，然则一大症结的区分在于兼并共鸣的观点。optimistic rollup 的共鸣协定是完全在链上的智能合约以内运转的；因而，它不会影响到主链的共鸣划定规矩，也不须要取得其支撑。相较之下，耽误状况执行和影子链执行的是链上自动状况转换，须要取得主链共鸣协定和协定内赏罚机制的邃晓支撑。
可延续扩容
如今我们已邃晓 optimistic rollup 是怎样经由过程兼并共鸣完成免许可性及其背地的缘由了，那末它是怎样完成可延续扩容的呢？
在撰写本文之时，未紧缩的以太坊状况（用户余额和合约存储）大小在 45GB 摆布。不同于（生意业务和区块之类的）汗青数据，状况是不可以被删除的——必需由全节点完全地保存下来，以便考证（即，执行）新区块中的新生意业务。更蹩脚的是，为了考证生意业务，必需对状况举行许屡次随机接见，因而须要将状况存储在 RAM —— 大多数花费级硬件都达不到这个前提 —— 或一个疾速的 NVMe 固态硬盘上。状况增进是以太坊碰到的最大的扩容瓶颈。
我们固然可以为状况大小设定一个硬性上限，如许就可以够不必忧郁状况增进问题了，真正的处置惩罚设计是执行状况租赁机制，延续向状况的运用者收取用度。但是，在以太坊上布置该机制比设想中更加难题，已被无限期推迟了（编者注：中译本见文末超链接《论状况租金和 Stateless Ethereum》）。
有一个很有用的处置惩罚设计，可以经由过程减缓状况增进的速率来处置惩罚这一问题。zk rollup 推行运用的：将侧链生意业务数据作为挪用数据宣告到主链上，然后运用有用性证明或毛病性证明来确保该数据的正确性。效果证明，存储汗青数据的本钱比存储状况要低很多（低几个数目级）。以后，可以经由过程主链来确保数据可用性，追踪 rollup 链的区块头，处置惩罚存存款，并考证有用性证明/毛病性证明，这些都不须要大批运用状况。经由过程减缓状况增进，扩容就可以够完成历久可延续性。Vitalik 之前写过一篇很好的文章，总结了怎样将链上数据可用性运用到 zk rollup 和 optimistic rollup 上。
要注重的是，虽然有人指出影子链是完全等同于 optimistic rollup 的，这显然是不对的。
如今，我的主意是建立一条完全的 “影子链”，把盘算放到链下举行，然则会在生成 100 个区块以后向主链提交状况转换的许诺。预言机可以将新的区块添加到这条链的末尾，个中每一个区块内都包括一个由生意业务构成的列表和一个由这些生意业务激发的状况转换 [[k1, v1], [k2, v2] ... ] 构成的列表。一个区块生成以后，会有一个长达 100 个区块的应战期，在此期间都没有遭到应战的话，状况转换会被自动运用到主链上。
除了未被明肯定义，影子链还会自动在链上执行状况转换，不会增进状况增进。optimistic rollup 不会执行任何状况转换，除非有用户为此付费（即，存款）。
非交互性 FTW
关于 optimistic rollup 来讲，非交互型毛病性证明异常重要。为什么？
非交互型毛病性证明之所以云云重要，是因为要防止 Plasma Cash 存在的缺点之一，即，针对无效汗青的交互型退出应战机制。这类交互型多步骤应战机制致使 Plasma Cash 对链拥堵进击的抵抗才能较低。所谓的链拥堵进击指的是进击者为了盗取 Plasma 合约内的悉数资金，向主链发送大批 “退出” 生意业务（不过，Plasma Cash 对这些进击抵抗才能比 Plasma M(ore)VP 更高）。只须要一个非交互型毛病性证明就可以够将（单条侧链上）恣意数目的无效 optimistic rollup 区块变成孤块，使体系更能抵抗链拥堵进击。注：因为 optimistic rollup 运用了毛病性证明，假如主链不具有抗检察性的话，依旧存在资金遭窃的风险。
在 optimistic rollup 中，提款也是经由过程非交互型的体式格局处置惩罚的：先是在侧链上发起提款，然后针对主链上一个已取得终究肯定的区块生成非交互型包括证明，再运用这个证明来完成提款。但是，这就请求侧链具有免许可性，因而须要的是兼并共鸣，而非一个类似于 Plasma 的运营方。
比拟交互型考证游戏来讲，非交互型毛病性证明更有上风。交互型考证游戏所需的时候比较长。鉴于 optimistic rollup 是不会发生分叉的，进击者可以生成一个无效的区块，运用考证游戏形成侧链停摆，从而对体系发起 DoS 进击。有了非交互型毛病性证明，就可以够马上证明敲诈行动（但是，须要注重的一点是，毛病性证明的证明局限比交互型考证游戏要窄——至于这类局限性是不是真的对区块链运用有很大影响，这点尚待议论）。
生意业务耽误问题
Optimistic rollup 并不会下降生意业务耽误。每一个侧链区块都须要被提交到主链上，因而出块时候不会低于主链。除了运用足额质押的状况通道以外，暂无其他平安且免信托的体式格局可以减低这类耽误。不过，你不肯定要比及侧链区块取得终究肯定以后才接收它的生意业务。因为 optimistic rollup 不会发生分叉，胜利上链的有用区块必然会取得终究确认，而且该区块的一切数据都可取得（因为一切有用区块都宣告在链上），用户可以执行客户端考证，马上接收该区块内的生意业务。
乍看之下，存款耽误好像也是个问题，但现实并非云云。平常状况下，用户不须要守候其提款取得终究确认。现实上，较长时候的应战期主如果为了确保加密钱银经济平安性，平常来讲都不会用得上。一种可以马上存款的简朴要领是，在主链或另一条链上与流动性供应者（或其他想要在这条 rollup 链上存款的用户）举行原子交流 [拜见链接中的 “疾速提款：流动性供应者” 一节]。
-Optimistic rollup 可以让你在无需支付 gas 用度的状况下完成立即生意业务！-
数据可用性应战
我一入手下手的论文提出了处置惩罚数据可用性问题的三种要领：
始终将一切数据都宣告到链上
运用数据可用性应战，只在必要之时将数据宣告到链上

运用数据可用性证明
数据可用性应战好像是个比较简朴靠谱的处置惩罚设计。遗憾的是，假如是由被进击方来累赘应战用度的话，他们就会蒙受损失；假如是由进击方来累赘应战用度的话，悉数体系就会时时刻刻将一切数据都宣告到链上。因而，在设想范例之时，optimistic rollup 的挑选是始终将一切数据都宣告到链上，并以高效率低本钱的体式格局来完成。不预先来，在 optimistic rollup 上运用数据可用性证明也变得可行了。进一步革新
我已基于最小范例的初始版本撰写了机能革新设计，并总结以下。请注重，重点缭绕的是基于 UTXO 的支付，而非平常的智能合约执行。
以太坊 1.0 上的多线程数据可用性 —— 数据考证（即，举行哈希运算）和别的预处置惩罚步骤都是纯函数，因为它们根本不触及任何状况。因而，这些步骤都是可以并行的。依据这类体式格局来运用以太坊将极大削减状况的运用和增进，假如运用的是四核盘算机，那末数据可用性吞吐量可以增添四倍。我的设计是经由过程几个 EIP 来完成这一点，第一个就是 EIP-2242：生意业务 Postdata 。
无需将中间状况序列化的 UTXO 链紧凑型毛病性证明 —— 针对以太坊智能合约的通用型毛病性证明本钱很高。在 UTXO 数据模子内，每一个 UTXO 最多只能建立并斲丧一次，每一个生意业务都邑完全形貌状况转换。区块生产者可以将元数据添加到每一个输入上，声明这个输入是由一个特定的输出生成的。假如这类声明有错，则这类毛病性是可以经由过程非交互的体式格局来证明的。我在另一篇文章中从新剖析了 BIP-141 中提到的毛病性证明机制。
运用默克尔累加器的无状况查询平行生意业务考证（无状况查询的客户端）—— 状况查询是异常高贵的。无状况客户端就是经由过程消弭对状况的运用来下降本钱。但我们可以搞简朴一点：只需免除状况查询即可。“见证数据（witness）” 是不会马上逾期的，其有用性会延续几个区块。这些 “见证数据” 必需依据最新几个区块的状况转换举行比较，而状况转换可以在 UTXO 数据模子中经由过程无状况盘算得出。
链上非交互型数据可用性证明——假如自始至终都将数据上链的话，会带来庞大的本钱，还会致使 optimistic rollup 只能完成线性扩大（像 Plasma 这类完全位于链下的手艺就不会有这个问题，而 Plasma Cash 的搜检点机制也是线性的）。我们可以将共鸣节点举行可用性搜检的才能经由过程一个 FFI 函数表示出来（比方，经由过程预编译的体式格局），就可以够在无需举行分片的状况下取得二次方的可扩大性。这是经由过程停摆完成免信托型双向桥侧链——运用毛病性证明的双向桥侧链必需一向坚持在线，这点对用户来讲大概有些不方便。虽然瞭望塔不适用于 Plasma Cash ，但它可以运用到 optimistic rollup 上。然则，我们可以做得更好：可以在侧链运转一段时候后完全停摆，然后向用户供应一个较长的窗口期（长达数月之久），以便用户提交毛病性证明来决议有用的区块。这段用户必需在线的窗口期是已知且有限的。等窗口期完毕以后，才许可存款。假如用户想要早一点存款的话，可以与流动性供应者举行原子交流。
构建 Optimistic Rollup 的团队自从几个月之前初版 Optimistic Rollup 最小化范例撰写完成以来，我怅然发明许多开发团队都入手下手构建 Optimistic Rollup 的完成了，个中阅历了许多曲折和修正。下面是一张不完全列表，列举了我们如今看到的正在构建 Optimistic Rollup 的开发团队（排名不分前后）。
Fuel —— 聚焦于稳固币支付的 UTXO 数据模子。可以用来举行恣意的 ERC-20 代币或 ETH 转账，或是举行原子交流，将来还可以用来举行 “断言” 剧本撰写。该模子行将上线历久大众测试网（编者注：Fuel 现已开启公然测试网）。
Plasma Group —— 在 OVM （Optimistic Virtue Machine）环境下的通用型类 EVM 智能合约，已在 Devcon 5 上宣告与 Uniswap 杀青协作。
Arbitrum —— 运用了交互型考证游戏机制的通用型智能合约。除此以外，新的 Arbitrum rollup 设想与 optimistic rollup 大抵雷同。
Interstate Network —— 运用毛病性证明的通用型类 EVM 智能合约。
SKALE —— 运用 BLS signature 聚合的 Optimistic rollup 。
NutBerry —— 运用了交互型考证游戏机制的通用型类 EVM 智能合约。
IDEX —— 为 IDEX 生意业务所构建了 “优化型 Optimistic Rollup”。
跟着林林总总的 optimistic rollup 完成项目上线，接下来的一年以太坊将发作庞大转变，其吞吐量将取得大幅进步，并在数据可用性方面进一步完成可延续扩容。

比特币； https://www.btcmoney.cc/detail/68443.html