ROLL:觀點 | ETH 2.0本就是一種形式的rollup

當我們向一種新的擴容范式轉變時，回顧被拋棄的舊范式是一種很好的做法。

這篇文章旨在讓讀者相信，“以rollup為中心”的方法并不會背離分片，并且有望構建對整個系統更直觀的理解。

OptimisticRollup的定義

出于本文的目的，我們先詳細說明最簡單的OptimisticRollup(ORU)實現。

ORU需要具備以下幾個特性：

將所有交易數據提交到鏈上

將狀態根提交到鏈上

假設狀態根是正確的

一些節點負責驗證ORU的狀態轉換

設有鏈上欺詐證明執行程序，可以撤銷無效狀態轉換

分片為什么不可行

在證明ETH2.0分片只是一種復雜的ORU系統之前，我們先來探究一下為什么原生分片系統并非安全的可擴展性解決方案。其背后原因不是特別直觀。

觀點：加密貨幣生態系統為脫離貧困提供了前所未有的機會:1月22日消息，來自德克薩斯州的前USAA抵押貸款承銷商Brenda Gentry認為，包括NFT和DeFi在內的加密貨幣生態系統為克服貧困的世代詛咒提供了一個奮斗機會。Gentry，又稱MSCryptomm，辭去了長達十年的銀行家工作，開始了全職加密職業生涯，因為她從2020年初開始的初始投資證實了“加密貨幣提供的前所未有的機會”。她目前經營著Gentry Media Productions，這是一家為DeFi和NFT項目提供咨詢的公司，每月營收20枚ETH，在撰寫本文時價值接近50000美元。（Cointelegraph）[2022/1/22 9:06:35]

從數學角度證明分片的安全性

假設

一條區塊鏈上有16384個驗證者和64條分片鏈，每條分片鏈都由128名驗證者組成的委員會負責驗證。委員會成員選舉是不可預見的：每個slot結束后，所有委員會都會解散，并隨機從全體驗證者中重新選出64個委員會，因此每個驗證者都不知道其他驗證者所在的委員會。假設一個區塊需要獲得委員會中2/3成員的認可才能被添加到分片鏈上，這就意味著在全體驗證者中包含1/3惡意驗證者的情況下，通過隨機的方式選出惡意委員會的概率是：

美國銀行調查：大多數專業投資者在通脹問題上同意美聯儲的觀點:美國銀行6月份全球基金經理人調查顯示，專業投資者認為通脹可能是暫時的，圍繞長期通脹建立的交易是最為過度的。指標顯示，華爾街的看法與美聯儲的看法一致，即最近的通脹壓力將隨著時間的推移而減輕，并最終回落至正常水平。約73%的受訪者表示，他們認為通脹是暫時的，而只有23%的人認為通脹是永久性的。此外，投資者認為大宗商品是最擁擠的交易，取代了上個月的領頭羊比特幣。[2021/6/16 23:39:58]

b)哈希承諾。

關于該技術的詳解，可以參見這篇文章。

分片就是Rollup

ETH2.0的分片設計模糊了它們是信標鏈的ORU這樣一個事實。如果將重點從分布式處理轉向有序的數據可用性層，就變得一目了然了。

現場 | 觀點：USDT有多種版本 它就是一個中心化的橋:金色財經現場報道，由Web3基金會主辦的Web3大會10月30日在上海舉行。在“區塊鏈跨鏈和橋”圓桌環節，達爾文網絡聯合創始人錢曉棟表示，橋早就存在，也有不同形式的橋，比如USDT有多種版本，它就是一個中心化的橋，而去中心化橋是一個很重要的方向。

ThoughtWorks區塊鏈事業部研發經理曾超偉表示，橋是跨鏈的一種，橋對跨鏈協議來說是一個轉接器，下一個趨勢是跨聯盟鏈。ChainX首席營銷官Kristen Shen表示，之所以要做橋是因為鏈外世界很精彩，把鏈外資產引進來才有助于波卡發展，ChainX做比特幣橋，把BTC引入波卡，未來可以通過比特幣橋擴展到所有的鏈，成為一個跨鏈平臺協議。ABMatrix COO & 合伙人楊超表示，當年TCP/IP協議是有互聯網應用帶動的，跨鏈協議也需要區塊鏈應用的爆發來帶動。[2020/10/30 11:14:55]

觀點：加密貨幣將成為促進工業時代向知識時代過渡的因素之一:《資本之后的世界》（World After Capital）一書作者Albert Wenger認為，加密貨幣將成為促進工業時代向知識時代過渡的因素之一。在Messari的主網會議上，Wenger稱他不相信科技公司會愿意自我顛覆，模式的改變將不得不來自加密行業的小公司。

Wenger指出，我們現在正在進入“知識時代”，這個時代將緩和快速技術發展和正念（mindfulness）之間的差異。但是，要完全過渡到知識時代，把工業時代的低效遺留物甩在身后，需要獲得三件東西：心理自由、信息自由和經濟自由，而加密貨幣將在至少兩個方面發揮重要作用。（CryptoSlate）[2020/6/14]

如上圖所示，驗證者集起到以下4種作用：

驗證并執行信標鏈

對分片所提供的數據進行抽樣驗證

組成分片委員會

觀點：區塊鏈發票棋至中場 巨頭早已布局“新基建”:3月28日消息，7省市發布的25萬億重點項目和新基建概念瞬間點燃資本市場熱情，區塊鏈則正在成為其中關鍵技術元素。多地競速區塊鏈發票背后，電子政務改革、發票電子化和財稅體制創新的“大勢所趨”。目前區塊鏈發票行業發展主要呈現幾個特點：區塊鏈發票多地“賽馬”，大廠唱主角；各地的賽馬態勢，亦反映在技術路線的選擇上；發票支點撬動數據棋局；正確行業整體仍處于過渡階段。多位受訪行業人士認為：發票場景的試水，可視作區塊鏈技術在新基建領域的重要實踐。不過，助推稅務部門從“以票控稅”向真正意義上的“以信息控稅”轉變，區塊鏈技術還有很長的路要走。特別是由于電子發票還未能夠跨城市流通，發票流轉涉及的耦合難題尚未得到系統解決，區塊鏈發票帶來的實質價值還在等待真正爆發。（中國經營報）[2020/3/29]

提交關于無效狀態轉換的欺詐證明

我們已經作了兩個假設：i)數據具有可用性，ii）區塊鏈會從最近一個具有數據可用性的區塊開始進行分叉。則要么人們可以構建欺詐證明，要么系統將缺乏數據可用性歸咎于簽署該區塊的分片委員會，并回滾狀態轉換。

從定義上來說，ETH2.0是一種ORU

這時，考慮到我們之前對ORU的定義，我們應該能夠證明分片實際上就是rollup：

1.所有交易數據都提交到鏈上

分片區塊數據被集中到數據可用性層上，在一定概率上會由全網進行驗證。

2.狀態根被提交到鏈上

分片委員會為包含在信標鏈區塊中的分片狀態根提供證明。

3.狀態根被假定為有效的

信標鏈在沒有進行額外驗證的情況下，假定分片委員會的證明是有效的

4.一些節點負責驗證ORU的狀態轉換

分片委員會驗證分片的狀態轉換。

5.有一個可以撤銷無效狀態轉換的鏈上欺詐證明執行器

信標鏈支持分片狀態轉換欺詐證明。

解構ETH2.0

既然我們已經解釋了ETH2.0和ORU系統之間不可思議的相似性，我們能夠如何利用這一信息來更好地理解整個系統的設計？讓我們通過ORU系統的角度來探索ETH2.0的一些設計決定：

數據吞吐量

在當前設計中，系統的數據吞吐量與分片機制緊密耦合。

這里可以采用的一種方法是，將數據可用性檢查視為協議中的頭等公民。這樣可以對數據層進行獨立優化，執行層也可以更細的粒度控制硬件要求。

例如，ETH2.0可以提供64個數據中心和一個在信標鏈上的ORU合約，以此代替分片鏈。ORU合約可以讓rollup決定領導者選舉機制，它們想要將數據發送到多少個數據中心上，以及它們是否想與其它rollup綁定。使用的數據中心越多，驗證rollup所需的硬件要求就越高。

嚴格來說，上述系統是當前分片設計的超集。除了由協議定義的64個分片之外，還會有其它具有自己特征的rollup構建在安全數據層上，并且獨立于協議分片。

回滾最小化

在簡單的ORU中，當選的領導者有權提交無效狀態轉換。雖然這不會影響系統的安全性，因為無效狀態轉換是可以通過欺詐證明撤銷的，但這確實會破壞rollup的進程。單獨來看，這種破壞對作惡者來說通常是不劃算的。然而，在ETH2.0中，跨分片通信讓這個問題變得特別棘手。處于slotN的分片預期自己可以獲得其它分片在slotN-1時的狀態。假設分片S~i~提交了一個無效的狀態轉換，除了單方面發起回滾之外沒有其它合理的方法來撤銷該狀態對分片S~j~的負面影響。

為避免災難性事件，必須有適當的機制來防止這類回滾。其中最明顯的兩個機制是分片委員會和托管比特檢查。正如“從數學角度證明分片的安全性”一節中所述，即使考慮到各種攻擊向量，賄賂分片委員會中2/3以上成員的概率也很低。托管比特可以確保誠實的驗證者不會因為懶惰而被騙簽署無效的狀態轉換。

如果我們認為這些機制的目的是防止無效狀態轉換，而非維護系統安全，就能選擇既有實用價值，又能實現相同效果的參數。例如，將分片委員會的規模減少到64人，隨機組成惡意委員會的概率依然低至3.1×10-8。但是從網絡和簽名聚合的角度來看，這樣能夠極大減輕負擔。

以rollup為中心的以太坊路線圖

本文最初撰寫于斯坦福區塊鏈大會2020期間。那時，我開始充分領會到ETH2.0和ORU之間的相似性。在看過Vitalik的

文章后，我決定發布這篇文章，來表示對以太坊將來采用以rollup為中心的擴容方案的支持。但是，如本文所述，“以rollup為中心”的擴容方案沒有讓我們偏離方向，而是一個超集。我們在分片設計中遇到的問題與我們在整合跨rollup通信時遇到的問題是同構的。這就意味著，已經開展的大部分工作都可以繼續進行，不會被中斷。

以rollup為中心的路線圖會降低分片執行所必需的協議復雜性。這使得我們能夠不斷迭代類似分片的復雜的rollup機制。這樣可以讓更多開發者為不同的rollup格式做貢獻，讓現有核心開發者和研究者可以專注于構建一個健壯的數據可用性層。

可以說，通往功能完善的ETH2.0的道路從未如此清晰。

如果你對文中所述內容感興趣，想要進行深入討論，請在推特上聯系我?@lightclients。我也在將幫助各種有影響力的項目尋找優秀的研究者和工程師。如果你需要幫助，請私信我。

原文鏈接:?https://lightclient.io/blog/eth2-is-a-rollup/作者:?lightclient翻譯&校對:?閔敏&阿劍

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