以太坊重要扩容方案： Optimistic Rollup 现状报告(下)

作者：Daniel Goldman （自由软件工程师、技术顾问和作家）

来源：Medium

 

本文是《以太坊重要扩容方案: Optimistic Rollup现状报告》的第三部分。

 

Block Production 区块生产

大多数项目都采用开放的、免许可的区块生产模型；即，任何一方都有权利通过提出新的区块来发行债券并且扩展 ORU 链。

唯一例外的是 IDEX 2.0，因为 IDEX 拥有生产区块唯一的许可权。在这种情况下，如果用户未获取运营商许可就能够撤回资金，这样就可维持非信属性（即，通过直接在母链上发布一项交易来撤回资金）。如果没有这个选项，用户在遇到恶意运营商时将会束手无策，因为运营商会审查用户的所有撤回尝试，实际上是将用户的资金无限期地锁定在 rollup 链上。同样，在一个许可系统中，逐渐减缓对区块的生产甚至完全停止生产对运营商来说都不是难事；在这种情况下，用户需要撤回资金。

IDEX 2.0 确实能为用户提供主链启动的退出选项。比较复杂的一点是：如果存在欺诈行为时，这些退出选项必须验证/可能恢复原状，因此必须附带一份保证书，以防恶意破坏。但是考虑到这些退出选项是受支持的，所以 IDEX 的许可模型本身并不能保证系统处于监管状态（其它的免许可的链也计划在特殊情况下采用主链启动退出选项）。

另外也有大多数操作包含一些将区块生产拆分为两步的见解：交易内含和交易排序的单独投入。这些模型解决了关于审查阻力和减控提前交易机会的问题。

在 Arbitrum 模型中，任何一方都可以将交易添加到队列中（他们称其为“inbox”）;区块生产者被迫从队列的末尾提取交易事项，并将其放入下个区块中。仅涵盖无效交易，但不进行状态转换。无论是进行无效交易还是有效交易失败了，都可以通过防伪证明将其判断为惩罚性的犯罪行为，从而排除简单的审查事宜。

其他的，如 Optimism* 和 WCL，计划使用燃烧证明拍卖模式来进行交易排序；将一组交易事项涵盖在内后，交易权利就归愿意燃烧最多 Ether 权益的一方所有。这样做的目的是为了降低成本和公开竞争，以最大限度地减少寄生性的先发机会带来的利润空间，并较为理想地降低整体风险。类似方案运作方式变更请详见“Miner Extractable Value Auctions”。

Fuel 模型具有区块生产周期，在此周期内，有个时间窗口，一方（即：公司/团队）可以获得排序权利的许可。在此模型里，团队在获取价值和将应用程序货币化方面处于优势地位，并且不必将区块生产限制在允许的范围内。

最后，Celer 的 Rollup 是独一无二的，因为区块生产本身就包含其自己独立的共识机制。在开发 rollup 之前，Celer 已经计划开具一个 Ethereum 侧链权益证明(状态守护网络“State Guardian Network”)充当他们国家频道网络的瞭望塔。参与区块生产是不允许的，并且需要支持Celer的代币。侧链会使用BFT共识---比如Tendermint或者类似。Celer计划利用此侧链基础结构来提议和发布ORU区块。

 

信任假设

大多数项目严格遵守文章开头中描述的 layer2 协议的信任要求。

IDEX 2.0对数据可用性挑战的依赖让此协议成为一种特例，并且不在 ORU 明确界定的范围之内。当区块生产商提出一个区块时，他们最初仅发布 Merkle 根，并隐含地假设他们将与链下验证器共享相关区块数据。例如：如果区块数据从不与验证器共享，验证器可以发出数据可用性挑战，迫使区块提出者将数据发布为调用数据(与最初典型的 ORU 结构中所做的一样)。如果结果证明区块是有效的，验证器会因无效的争议挑战而受到惩罚，并削减掉他们的部分权益。

当下的问题是：上面概述的分歧本质上是在争论双方中究竟哪一方实际拥有数据；依据碰到发送者/接收者信息差公理（speaker/listener fault equivalence）, 客观地解决这样的争端是不可能的。因此，鉴于对声誉及交换生态系统中继续参与并赚取费用动机的担忧，需要阻止 IDEX 强行恶意破坏并最终惩戒验证器。无论其是否足以在实践中防止恶意行为，但是这些假设都是对 ORU 或以太坊本身的安全保证，因此，这种对数据可用性的挑战和惩罚是可以作为一个附加的信任假设。

唯一（无可争议）需要附加信任假设的另外一个项目是 ZK-ORU，需要一个可信的设置来创建其 snark 线路。像 ZCash 和 Aztec 这样的项目通过一个精心设计的仪式（elaborate ceremony）来处理这个问题，只要 n 个参与方中至少有一方的行为是诚实的，就具有加密安全性；ANON 计划做一些与 ZK-ORU 类似的举动。

最终，一些项目，包括 Fuel、Optimism 和 Nutberry，已经讨论给用户提供信任型的快速支付选项；一个用户，如果他们选择的话，可以考虑在完成付款后再将其包含在区块中。如果食言的话，此欺诈行为将无法向母链证明，但可以向任何第三方证明。至关重要的一点是：此选项不是强制的，在用户界面上有明显的区别；对此完全不信任的用户仍然可以选择等待区块确认。同样，Celer 计划向用户提供一系列的安全/信任参数，用户可以要求所有的交易都在 rollup 区块里即刻公布，或者在链上完成之前能够接受参数化信任窗口的侧链变的更小、并且任务关键度也会降低。

如果和/当无法兑现支付承诺时，可通过让区块生产商大幅削减抵押品来进行去信任即时确认；几个团队正在考虑发布实施并将此功能落实到位。

 

营利

所有的项目都计划将它们的工作作为免费的开源软件发布。

ANON 正计划严格发布实施来作为公益成果，目前还没有直接获取价值的计划。PinkieBell（唯一支持 Nutberry 的匿名开发商）也没有实现货币化的计划，但是目前正在考虑开发商费用，从区块生产商收取一小部分费用用于支付从事该项目的开发商。

其中五个项目：Fuel Labs, Optimism, Interstate, WCL 和 IDEX 正计划从工作中实现营利，有三种方式：项目实施案例、通过收取交易费获利、向用户提供快速撤回资金的流动性。

尽管在 Fuel, Optimism 和 Interstate 的区块生产是免许可的，但是如果他们（即：公司）是主要的区块生产商的话，一切就没有问题。他们计划通过收取费用来赚钱，因为他们作为优先聚合器处于优势地位（先前讨论过）。

至少有一个项目对该公司作为支付处理商的法律地位表示不确定，目前正在等待对这个问题的进一步澄清。

Offchain 实验室并未计划列举 Artibrum Rollup 实例，而是计划利用自身工作为项目提供一份企业规划及支持，还有一些经济、安全方面更强有力的保障来实现营利。

IDEX 的经济方案是最详尽的；货币化来源于一种加密经济学设置，其中包括收取交换费和原生通证固有的价值。区块生产者(IDEX)和验证器都得到了补偿，从而使 IDEX 也成为唯一一个尝试直接激励验证的项目。IDEX 和 Celer 是计划合并应用通证仅有的项目。其他几个团队对 Layer 2 系统固有的通证这一概念嗤之以鼻；另外一些人对可能存在的经济通证模型持更加开放的态度，但是认为还需更多的研究，就项目而言也没有具体可实施的计划。

 

用户体验 / 验证

大多数项目计划通过 metamask 插件支持 rollup 链上交易，除了发布他们自己的前端接口之外，metamask 插件的基础结构工具已经基本就绪。

如果并非所有用户都需维护正常运行时间和验证所有区块，全部项目都能运行；即，他们期望有两类用户：普通终端用户和高级用户(即，验证器)。所有 ORU 的实质是，只要至少有一个诚实方在任何给定时间内验证并发布防伪证明，所有用户都是安全的。验证的经济激励方式是直接发布奖励(仅在 IDEX 情况下)，并且有机会生产区块并收取费用，有机会发布防伪证明并获得奖励。当然，防伪证明的第22条原则是，如果系统设计合理的话，还是希望欺诈尽量不要发生(如果真的发生过的话)。

验证的另外一种直接激励方式是：对验证器去信任，能够快速确保大家所关心的交易已完成；即，不必非要等待退出窗口的出现。预期结果是：从中受益的各方会涉及到交易所、钱包供应商、快速退出选项的流动资金供应商、能够接受大笔重要转账的用户、高端用户/爱好者及项目创造者。一个团队曾建议：矿工可以把验证 rollup 链当做自己的职责所在，就所使用数据第1层和第2层之间激励的相互影响提出一些有趣的问题。

 

关于研究 / 讨论的开放性话题

BLS签名

轻松成为了当下的热门话题；有了 BLS 的签名，区块生产商可以从每个 rollup 区块中获取一个签名，并将它们替换为单个聚合签名，从而使链上数据需求更接近于 ZK-rollups。比较麻烦的一个问题是：如果验证的话，验证 BLS 签名要比典型 ECDSA 签名消耗更多的 gas。Barry Whitehat 谈到：他已经确定了一个可行的结构，为 ORU 聚焦区做准备，但在最佳签名聚合方案还未达成共识。

“Post-Data”

可以想象，如果在以太坊上使用 rollup 技术成为规范，当大部分链数据以“卷起”的形式存在时，未来会是什么样子；即，在实用性方面可用，但不能直接用于实施；此变更可能对以太坊客户端实施产生重大的经济和技术影响。一种方案就是：为这样的未来做准备，其实就是引入一个特殊的交易数据领域，暂时称为 “post-data”，仅用于可用性，并且不能触及 state 模块或 EVM。有了这一点，客户可以更加优化地处理和存储数据，并且在理想情况下，gas 价格最终会降低。 EIP 对此方案有大致概述，但是目前正处于初期阶段。

 

债券规模和挑战阶段参数

区块生产和时间窗口所需债券的理想参数

由于大多数团队还没有确定最终的数字，所以在区块完成之前(因此撤回到主链中是有可能的)仍处于公开讨论阶段。如果挑战阶段更长的话，更能确保用户有更多时间来检测欺诈行为，并能更好地给试图审查防伪证明的矿工施压。对一些项目来说，最好的就是几天到一周处于安全期，因为他们会向安全靠拢，并且用户通常会更加快速地撤回，撤回方式要不就是原子转化至链上或通证化，要不就是将退出选项变卖后作为债券来用（在 Plasma  结构中已经探讨过）。据 Ed Felten分析 analysis ，像3个小时这样更短的纠纷窗口足够用了。

在 layer 2 结构中，赔偿无效的话，债券可以作为必要的抵押品来对用户进行赔偿，但是 ORU 中的债券就不一样了，除了抑制 gas 浪费之外，仅为了抑制无效的区块生产（或许也作为对成功指证欺诈行为者的一种奖励）。所建议的债券需求从可以与 ETH2.0 权益需求相媲美的 32ETH 到 1ETH 不等，但是一些人建议应该与 rollup 链上的经济价值额对等（链下实验室计划 “1 Eth或者链上总价值的2%，按较多者为准”）

 

隐私

相对于 Plasma 和通道结构，rollups 的一个缺点就是无法获得数据完全掉链的隐私好处；这里提到的能够提供隐私好处的唯一项目就是 ZK-ORU。其它的项目正在讨论创建聚焦隐私的 rollups, 方式有两种：在结构上实施其它知名的隐私技术（即，Tornado Cash - esque mixers 或者 Aztrec-esque隐私层）或者创造混合 rollup/联邦数据模型，这样用户就可以依赖大量的可用数据，进而减少在链上的公布。

 

区块上产模型 

除了完整的 EVM/应用程序特定分割之外，团队之间其中一个主要争议似乎是免许可区块生产的哪种模型是可以接受的，不同的模型又会产生什么样的结果，也就是说：

• 当提前交易减少时，单一优先级聚合器模型是否只会刺激更具破坏性的提前交易。
• 富有一方是否会恶意破坏并有效地审查纯粹权益证明--区块生产。
• 市场价值怎样能够在燃烧证明拍卖中得到充分的体现和展示。

一些研究和建模可能会对这些问题提供一些启发，但在看到它们接受野外测试之前，我们可能无法得出任何结论。

 

Optimistic Game Semantics

Optimism 团队对 layer 2 结构理论性质的研究最终得出了 Optimistic Game Semantics 的概念，尝试着阐述欺诈/争议统一语义框架下的 layer 2 不同结构。旨在 layer 2 的不同类型应用程序（不仅包括 rollups，还涵盖 channels 和 plasma 等等）之间创建共享的契约逻辑和基础设施。Optimism 和加密经济实验室（目前主要聚焦于 Plasma 结构，但是在未来可能开发 rollup 操作）都尝试着在这样一个大统一的框架内开发工具。

 

结论

利用 Optimistic Rollup 模式的团队从不同的角度得出结论：探索 layer 2 不同结构的理论设计空间，寻找能够在 EVM 中有效运行执行引擎的方法，尝试创建以太坊现有应用程序更具扩展性的版本等等，汇聚至 ORU 进而以最小的实际复杂度获得足够的可扩展性好处，这是向前发展的最佳方式。

只有看到这些问题进入主网，并且看到生态系统选择使用这些工具方式时，我们才能回答这些开放性的问题；即，项目是否会将基础设施应用到更加广义的 rollup 解决方案中，或者设计一些更加能与实际用途接轨的东西，再加上一些关于 gas 成本和验证负担更加具体的基准，以便在交易中给出确切的数字。但是 testnet 上已经有了几个项目，并且没有发现任何暗中进行的研究和可用性的挑战，可以确定的一点是，我们很快就会看到其实际应用。可扩展的自主智能合约正在应运而生。

*纠正：这篇文章先前的版本表明 Optimism 计划的区块生产模型允将他们优先作为定位器；他们的 MEV 拍卖协议实际上不会给任何人带来特权。谢谢 Ben Jones。

 

感谢所有参加采访的团队，谢谢你们大有裨益的探讨。

截止，本报告全部内容已全部放出。