ROL:你知道區塊鏈的熱門主力方案Rollup是什么嗎？

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。

Filecoin將于3月推出智能合約:2月17日消息，根據Filecoin生態增長負責人“HQHan.eth”的推文，去中心化存儲項目Filecoin將于3月推出智能合約，使其成為一個成熟的L1。據悉，FVM可為Filecoin帶來智能合約功能。Filecoin官方也轉發并確認了這一時間。

Filecoin此前表示將于2023年3月上線FVM。FVM將智能合約與可證明存儲相結合，可被用于部署可編程存儲原語言、跨鏈互操作性橋、以數據為中心的去中心化自治組織（DAO）以及Layer2解決方案等。[2023/2/17 12:12:55]

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。

BCH開發團隊Bitcoin ABC發布Electrum ABC 5.2.0:金色財經報道，BCH開發團隊Bitcoin ABC發推稱，Electrum ABC 5.2.0已經發布，該版本可以顯示所選硬幣和地址的數量，并改進了CLI Cash Fusion的信息等。

注，Electrum ABC是用于eCash的開源Electron Cash錢包的一個分支，Electrum ABC軟件與Electron Cash、electroncash.org、Electrum或electrum.org沒有任何關聯，也沒有得到其的認可。[2023/1/18 11:18:42]

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）。

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）。

Ripple法律顧問：SEC專注于為大型投資者收回FTX資金，而不是普通 \"消費者\":12月14日消息，Ripple公司的總法律顧問Stuart Alderoty表示，美國證券交易委員（SEC）對SBF的指控旨在為 “FTX背后老練的股權投資者”追回資金，該監管機構并不關心散戶投資者。

Stuart Alderoty解釋稱，換句話說，SEC只是尋求追回那些‘成熟’投資者的資金，他們不僅懶得對FTX進行認真的盡職調查，而且還幫助SBF在零售用戶（散戶）中制造FTX是一家可靠、合法企業的印象。（thecryptobasic）[2022/12/14 21:44:33]

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。

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？

Mirror出現宕機問題，無法訪問文章:11月28日消息，多位用戶反應，mirror.xyz出現宕機問題，官方首頁可打開，但無法進行具體操作，也無法查看文章。訪問文章頁顯示服務器功能受限。[2022/11/28 21:07:38]

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。

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。

加拿大央行副行長：尚未證明加密貨幣是一種穩定的價值儲存方式:金色財經報道，加拿大央行副行長Rogers表示：尚未證明加密貨幣是一種穩定的價值儲存方式或一種有效的支付便利形式。[2022/11/23 7:58:33]

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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