Rollup的现在和将来

Rollup的现在和将来

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为什么需要扩大规模?

在过去几年里,区块链空间的需求一直在大幅增长,特别是随着DeFi应用程序的兴起和NFT市场在2021年的突然爆炸式增长。

因此,gas费用——用户为以太坊交易支付的成本——也大幅增加。2021年11月,以太坊的基本转账费用约为5美元,而DeFi交易(例如Uniswap)的费用可能超过100美元。对于普通用户来说,这些高成本可能非常令人沮丧,这也解释了为什么许多吞吐量更高、费用更低的区块链在最近几个月受到关注,例如Solana、Cardano或Binance Smart Chain。

为了适应不断增长的需求,扩大规模是必要的。扩展仅仅意味着提供更多的每秒交易(TPS)。区块链有两种方式可以做到这一点。

基层解决方案

第一种方法是要么增加区块大小,要么减少区块之间的时间,或者两者兼得。这是Binance和Solana等高TPS区块链采用的解决方案。可以将交易数据看作是道路上的车辆,而节点则是检查点。检查站每小时只能处理这么多车。如果你想处理更多的流量,就需要建立更大的检查点。

用区块链术语来说,这意味着需要更强大的硬件来让节点处理交易,需要更多的磁盘空间来存储数据。当增加节点需求时,在某些时候会将普通的个体排除,最终只有几十个节点由企业实体运行。换句话说,你中心化了,这意味着你失去了审查阻力和安全性。

以太坊的安全模型依赖于个人电脑上运行的数万或数十万个节点。BTC的模式也是如此。对运行一个节点的低要求意味着更多的参与者:每个人都可以以很小的成本完成它。这种模式非常抵触审查制度:要强迫遍布全球的一万个人要比强迫十几个私人公司要困难得多。

去中心化模型也更能抵抗技术故障。最近,Solana经历了大约17个小时的中断。相比之下,去年夏天导致以太坊链暂时分裂的漏洞并没有导致网络离线,而是导致一些交易停滞。

第二层解决方案

为了避免危及安全或去中心化,可以遵循另一条扩展路径:第二层解决方案。第二层是运行在区块链基本网络之上的较小的网络,减轻了区块链的一些工作。

以太坊的扩展路径是开发一种称为Rollup的第二层(L2)解决方案。Rollup将交易的计算部分从基础(或L1)层移开,但在安全性方面依赖于L1。因此,Rollup可以每秒执行更多的交易,同时仍然保持以太坊的共识和安全模型。

Rollup =执行层

那么Rollup是如何工作的呢? Rollup是由强大节点组成的小型网络,可以非常快速地执行交易,并且只使用基础层发布交易数据的压缩版本。回到我们的道路类比,想象一下高速地铁把乘客从城市的一个地方带到另一个地方。更快的运输时间,更少的个人汽车,因此更少的拥挤道路。这个类比的突破是,Rollup比地铁好得多:它们就像地铁,你可以坐上任何地方,直接去你想去的地方。神奇的地铁!

Rollup可以在L2网络中使用很少的节点,有时甚至只有一个节点。为什么?因为他们依赖L1达成共识和安全。换句话说,具有数十万节点的基础层仍然是决定Rollup是否诚实的层。

这个扩展路径专门用于每个层。基础层成为共识层和安全层。第二层是执行层。因此,基础层可以保持去中心化,而第二层可以提供更快的交易执行,因此每秒有更多的交易。由于以太坊是一个智能合约链,执行是主要的瓶颈。

总而言之,Rollup接收一批交易,在自己的机器上执行它们,并向基础层发送一些数据以更新其状态。然后继续下一批,以此类推。

Optimistic vs ZK Rollup

有两种类型的Rollup,取决于它们如何在基础层上发布数据。

Optimistic Rollup压缩每个交易数据(按10倍左右),并将该数据连同交易执行的结果发布到基础层。例如,由于执行智能合约而导致的账户余额变化。

Optimistic Rollup是“相信我!””类型。他们不会试图证明自己是诚实的。然而,如果有人不同意他们公布的结果,他们可以通过质押一些以太并发布欺诈证明来挑战Rollup。在基础层运行的一组智能合约将决定谁是对的,而被证明是错的一方将被削减其份额。

由于这种机制,Optimistic Rollup允许在每次发布后预定的“挑战”时间,通常是一周左右。实际上,这意味着将资金从基础层转移到Optimistic Rollup的用户可能要等几天才能取出资金。

这显然是一个痛点,但它正在由第三方解决,这些第三方可以保证立即获得Optimistic Rollup结果,并因此允许立即提取。事情仍在快速发展,所以我预计这个问题将在不久的将来得到解决。

Optimistic Rollup的主要吸引力在于其对开发人员的简单性。它们可以与以太坊的虚拟机完全兼容,因此只需很少或无需修改即可运行现有的智能合约。这使得像Arbitrum这样的公司可以在2021年推出一个完整的应用生态系统,其中包括从Aave到Uniswap等第三方的应用。

Optimism是今年推出的另一个大的乐观汇总,也支持一堆去中心化的应用程序和钱包。

第二种类型的Rollup是ZKRollup。ZK代表零知识。它是密码学的一个高级分支,目的是在不透露内容的情况下证明某些东西是正确的。ZK Rollup不会将每个交易的数据发布到基础层。相反,他们发布一个加密证明——称为有效性证明——表明Rollup的新状态确实是处理的一批交易的结果。

生成有效性证明需要复杂的计算,但结果非常小,而且很容易被基础层的规则节点“检查”。这意味着,与Optimistic Rollup不同,对一批交易不存在“等待时间”。如果有效性证明是正确的,那么它将在基础层上被接受,并继续进行Rollup。特别是,用户可以毫不延迟地从Rollup中提取资金到基础层。

另一方面,由于其数学复杂性,ZK Rollup往往比Optimistic Rollup更具应用程序特定性。在 ZK rollup 上部署特定的 DeFi 应用程序比在乐观的应用程序上部署需要更多的工作。至少在目前,ZK Rollup并不提供所有智能合约的通用解决方案。

这对用户意味着什么?

那么,这一切对以太坊的终端用户有什么影响呢? Rollup为用户提供了更快、更便宜的体验。更便宜是因为来自第1层的费用分摊到许多交易中,更快是因为Rollup可以在将当前批量处理发布到基层之前保证交易的结果。

这就是为什么使用这两种Rollup的应用程序在过去几个月里的活动显著增加的原因。例如,Arbitrum的总锁定价值(TLV)从2021年9月初的6000万美元上升到两个月后的26亿美元!

未来:将分片与Rollup组合

展望未来,以太坊可扩展性路径的另一个组件是分片。分片是将验证任务拆分为多个节点子集的过程,每个子集只验证部分交易。这个过程将允许同时验证更多的交易,而不会增加对单个节点的需求,但是要在不损害安全性的情况下正确实现是很复杂的。基本上,这是区块链的并行处理。

以太坊预计在权益证明之后的2023年左右实现64分片解决方案。这将使基础层的可用数据成倍增加,从而提供更多的空间供Rollup使用,从而进一步扩展以太坊!

换句话说,分片和Rollup的效果被设计成相互叠加,推动以太坊进入非常高的TPS领域:理论上,在每秒10,000到100,000个交易之间。当然,这依赖于合并(转移到权益证明)和分片的发生没有任何重大问题。目前这只是一条路,但很有希望。

Source:https://medium.com/coinmonks/ethereum-a-beginner-ish-guide-to-rollups-eb854b0c3f5a

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  • 发表于 2021-11-16 16:59
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  • 分类:Rollup

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