ROLL:科普：白話解讀“Rollups”

介紹

本文就從一個比喻開始吧。

想象一下我們回到了中學的數學課上。我們的老師，和其他中學數學老師一樣殘忍，給我們列出了一百道長除法問題，每道題的數字都很大。我們的任務是解決盡可能多的問題。但是要注意，我們必須將最終答案和每個計算步驟都寫在一張紙上。幾分鐘內，我們可能就會眉頭一皺，意識到問題并不簡單。一張紙所能容納的，除了所有完全解出的答案之外，不可能再包含計算步驟。

這個卡夫卡式的故事與Rollups有什么關聯呢？

在這個比喻中，這張紙就是一個以太坊區塊，數學問題是智能合約事務。目前的以太坊非常擁擠。每個區塊中需要包含的交易太多了。雪上加霜的是，這些交易中的大多數都需要大量計算，例如閃電貸或經過聚合器路由的交易。前DeFi時代的簡單轉賬和支付模式已經是過去時了。

這就是問題的關鍵。正如比喻中的數學老師一樣，要求我們把長除法的每一行都塞在一張紙的空間里，以太坊也必須處理和記錄每筆交易的每一步計算。

直到Rollups的出現。

人民數字FINTECH推出區塊鏈科普動畫:人民日報數字傳播發布微博稱，人民數字FINTECH出品《趣味科普|區塊鏈動畫》。[2020/3/31]

Rollups將計算移到了鏈下進行，同時只在鏈上存儲最少的交易數據。從這個基本意義來說，Rollups是以太坊的草稿紙，負責處理所有雜亂的數據，允許在單個以太坊區塊內“匯總”幾何倍數的智能合約交易。

這個比喻有助于厘清Rollups旨在解決的問題(“由于計算過載導致的網絡擁堵”)。它甚至提供了Rollups解決方案必備條件的大致概念(“計算移至鏈下”)。但至于Rollups實際的工作方式，它們是什么模樣，以及為什么能讓像我這樣的人感到如此興奮——我們還需要深入探討。

什么是Rollup？

Rollup本質上是一條獨立的區塊鏈，但進行了修改。與以太坊一樣，Rollup協議具有執行智能合約代碼的“虛擬機”。Rollup的虛擬機獨立于以太坊的虛擬機(即“EVM”)運行，但由以太坊智能合約管理。這種連接使得Rollups能夠和以太坊進行通信。Rollup執行交易并處理數據，以太坊接收并存儲結果。

動態 | 鏈客社區聯合北京交通廣播推出區塊鏈技術科普節目:12月11日15:15—16:00，區塊鏈技術社區——鏈客區塊鏈技術社區將聯合北京交通廣播FM103.9從零開始為大眾科普解碼區塊鏈技術，蜻蜓FM及北京廣播網同期進行全球直播。首期做客嘉賓為鏈客區塊鏈技術社區創始人郄建軍和百度區塊鏈產品負責人于雅楠。[2019/12/11]

從技術層面來說，Rollup鏈和其他傳統區塊鏈的關鍵區別在于新區塊的生產方式。

通常來說，區塊鏈是由分布式網絡中的不同參與者來進行維護(“礦工”或“驗證者”)。這些參與方通過共識機制來共同生產區塊。簡單來說，參與方投票決定如何處理一組交易，或者說如何構建下一個區塊。獲得大多數支持的區塊就會被永久寫進區塊鏈。

相比之下，Rollup鏈不遵循“大多數”規則運行。相反，監控Rollup狀態的一方可以將所謂的“斷言”(assertion)發送回以太坊，說明交易應該如何處理。重要的是，以太坊將接受或拒絕此斷言，無論其他Rollup參與方的大多數是否支持此斷言。在實踐中，這通常意味著Rollup中的單個參與方被指定了處理交易和生成區塊的任務。

動態 | 新浪財經：官媒針對區塊鏈的報道從科普宣傳轉向打假監管:據新浪財經今日消息，“1025新政”滿月，一個月間，官媒對區塊鏈的態度風向已轉。據11月初的一項統計，七家黨媒在新政一周內發布了65篇直接相關報道，當時文章中的關鍵詞是數據、產業、安全、創新等，大量文章偏向于科普區塊鏈的概念以及應用介紹，提醒警惕虛擬貨幣炒作的僅有3篇。近期，官媒的批評焦點則紛紛指向借區塊鏈之名進行的虛擬貨幣發行和炒作行為。據統計，新華網、人民網收錄轉載的，以打擊虛擬貨幣或揭露假借區塊鏈行騙為主題的文章，自10月25日到11月25日午間，共28篇；其中，11月19日至11月25日的一周內就高達15篇。這些文章主要圍繞三個觀點展開：厘清區塊鏈和虛擬貨幣的關系，說明二者概念不等；打擊偽“區塊鏈”騙局，或是虛擬貨幣騙局揭露；提醒民眾，區塊鏈不能成為炒作的噱頭，更不是行騙的招牌，需警惕此類活動，理性投資。[2019/11/26]

等等……Rollup是中心化的？

Rollup區塊生產的中心化特性是其能夠如此高效處理交易的原因之一。但這也引發了一個顯而易見且令人擔憂的問題：如果沒有大多數共識，Rollup如何確保區塊生產的正確性？如果區塊生產者碰巧是惡意的，又會發生什么？

動態 | 浙江衛視節目科普支付寶區塊鏈防偽溯源產品:昨日，在浙江衛視播出的科普綜藝欄目《智造將來》現場，支付寶首次展示了支付寶區塊鏈防偽溯源產品，以接地氣的方式公開向大眾展示區塊鏈在生活中的應用。[2019/3/4]

這種中心化不免使習慣了基于共識的區塊鏈用戶感到困惑。事實上，如果故事到此結束，我們可能會(錯誤地)得出結論：Rollups只是“由單個參與方再造的數據庫”，正如Avalanche的聯合創始人KevinSeqniqi最近在推特上所說。

實際上，正如我們將看到的，與其說對中心化的指控是錯誤的，不如說是邏輯上的誤導。通常情況下，共識機制不夠強大的中心化區塊鏈很容易遭受賄賂和惡意攻擊的影響。然而，在Rollups的特例中，不夠去中心化實際上并不會破壞其安全性和完整性。要理解其中的原因，我們需要再進一步。

數據可用性的重要性

回想一下我們開頭的數學作業。用來計算的草稿紙是我們的救命稻草，因為它使我們可以在答題紙上只寫問題及其答案。將Rollups與草稿紙進行比較，我們則稱其“將智能合約計算移到鏈下，同時僅在鏈上存儲最少的交易數據。”

財政部副部長朱光耀：數字經濟還處在發展的過程中，要以科普、推動的態度來推進數字經濟發展:今日，在中國發展高層論壇2018年會上，財政部副部長朱光耀表示：“數字經濟還處在發展的過程中，要以科普、推動的態度來推進數字經濟發展。也要關注數字經濟的其他影響，包括稅收征管、反洗錢監管措施等要跟上。”[2018/3/25]

事實上，鏈上交易數據的存儲對于Rollups的運作至關重要。在Rollups中，只有計算、數據處理在鏈下，處理的每筆交易仍將其輸入數據(即“calldata”)存儲在以太坊區塊鏈上。

為什么將交易數據保存在鏈上這么重要？在數學作業的比喻中，我們交給老師的最后一張紙包括長除法問題及其答案。以便老師事后檢查我們的作業，即使我們沒有記錄單獨的計算步驟。同樣，鏈上數據持續的可用性意味著以太坊基礎層可以重復Rollups上的任何計算。

簡而言之，Rollups的鏈上數據可用性允許內置的審驗過程。以太坊可以對Rollups鏈上處理的交易的正確性進行雙重檢查，然后再將其永久寫入賬本，類似美國最高法院的司法審查權。

局限性也是一種優勢

因此，Rollups的關鍵特性在于其局限。Rollups只是將交易推到基礎層，無法強制區塊鏈接受，因為以太坊可以在有需要時推翻任何Rollups交易。因為它們受制于這個審驗過程，所以Rollup上的交易被認為缺乏真正的最終確定性。

考慮到Rollups的局限性，我們可以再回到其中心化控訴。Rollup的單個區塊生產者可能會嘗試惡意處理交易。但如果是這樣，以太坊將在審驗過程完成后拒絕該批量交易，并且區塊生產者將受到懲罰。

現在，“審驗過程”究竟如何運作取決于Rollups是基于Optimistic還是零知識(點擊此處可了解更多)。但對于兩者而言，審驗過程仍然比沒有Rollup的以太坊處理交易的效率要高出幾何級。

總之，Rollup系統基于“制衡”(checksandbalances)，確保以太坊仍然是主權鏈；以太坊主鏈的共識是事實的最終仲裁者。但重要的是，側鏈卻不是這種情況。由于缺乏相同的審驗流程，側鏈通過其完全獨立的共識機制處理交易。側鏈交易是“最終確定的”，而Rollup中交易則不是(直到在以太坊上得到確認)。因此，側鏈需要更強大的信任假設，因為它們不能共享以太坊的去中心化安全性。事實上，我認為側鏈更類似于兼容EVM的Layer1，而不是Rollups。

結語

概括來說：Rollups將計算移至鏈下以釋放更多鏈上空間。鏈上數據可用性至關重要，因為它允許以太坊對Rollup交易的正確性進行審驗。反過來，此審驗過程可作為對Rollup區塊生產的“檢查”，從而無需共識機制。

Rollups最終讓以太坊獲得了它得蛋糕和好處：它們在不破壞網絡去中心化安全性的情況下成倍地釋放了更多的鏈上容量。至少在我看來，這是我們所能期望的最優雅的擴容解決方案。

注意：我最近在DeribitInsights上開啟了Rollups系列文章，其中第一期探討了零知識Rollups和OptimisiticRollups之間的一些差異。許多讀者問我是否有非技術性的Rollup介紹文章推薦，因為我的文章假設讀者具備了這個主題的基礎知識。事實上，有許多有用的概述(參閱此處、此處和此處)。但是我還沒找到針對初學者的繞開了技術術語(至少在可能范圍內)的全面介紹。以下介紹旨在填補這一空白。

順便說一句，這種連接是通過稱為“狀態根”的東西在鏈上維護的，它跟蹤Rollups的內部狀態——賬戶余額、交易、代碼等。請參閱Vitalik的介紹了解更多細節。

事實上，在OptimisticRollup中，即使所有其他網絡參與者不同意，一方也可以(正確！)處理交易。這是OptimisticRollup的“1ofN”誠實參與者假設，我在這篇Deribit文章“SecurityConsiderations”部分中進行了更深入的探討。

區塊生產者角色在Optimistic和零知識Rollup中有不同的要求。有關這方面的更多信息，請參閱Deribit文章的同一部分。

HaseebQureshi關于去中心化的文章發人深省。Qureshi的論點是，去中心化本質上并沒有價值，相反，中心化本質上也不是壞事。雖然Qureshi在文章中沒有討論Rollups，但他的論點仍然非常相關。

在馬布里訴麥迪遜案(1803)中，馬歇爾法院裁定最高法院有權推翻其認為違憲的國會立法，有效地賦予司法部門對所有立法事項的最終決定權。

事實上，ZKRollups中的區塊生產者以密碼學形式禁止欺詐，因為交易的零知識證明本身可能是無效的。

來源|MechanismCapital

作者|?BenjaminSimon

日期|2021年6月1日

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