以太坊重要擴容方案: Optimistic Rollup 現狀報告(下)

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本文是《以太坊重要擴容方案: Optimistic Rollup現狀報告》的第三部分,第一、二部分請檢視我們的前期文章。區塊生產大多數專案都採用開放的、免許可的區塊生產模型;即,任何一方都有權利透過提出新的區塊來發行債券並且擴充套件 ORU 鏈。 唯一例外的是 IDEX 2.0,因為 IDEX 擁有生產區塊唯一的許可權。在這種情況下,如果使用者未獲取運營商許可就能夠撤回資金,這樣就可維持非信屬性(即,透過直接在母鏈上釋出一項交易來撤回資金)。如果沒有這個選項,使用者在遇到惡意運營商時將會束手無策,因為運營商會審查使用者的所有撤回嘗試,實際上是將使用者的資金無限期地鎖定在 rollup 鏈上。同樣,在一個許可系統中,逐漸減緩對區塊的生產甚至完全停止生產對運營商來說都不是難事;在這種情況下,使用者需要撤回資金。IDEX 2.0 確實能為使用者提供主鏈啟動的退出選項。比較複雜的一點是:如果存在欺詐行為時,這些退出選項必須驗證/可能恢復原狀,因此必須附帶一份保證書,以防惡意破壞。但是考慮到這些退出選項是受支援的,所以 IDEX 的許可模型本身並不能保證系統處於監管狀態(其它的免許可的鏈也計劃在特殊情況下采用主鏈啟動退出選項)。另外也有大多數操作包含一些將區塊生產拆分為兩步的見解:交易內含和交易排序的單獨投入。這些模型解決了關於審查阻力和減控提前交易機會的問題。
在 Arbitrum 模型中,任何一方都可以將交易新增到佇列中(他們稱其為“inbox”);區塊生產者被迫從佇列的末尾提取交易事項,並將其放入下個區塊中。僅涵蓋無效交易,但不進行狀態轉換。無論是進行無效交易還是有效交易失敗了,都可以透過防偽證明將其判斷為懲罰性的犯罪行為,從而排除簡單的審查事宜(更多詳情請參考這裡)。其他的,如 Optimism* 和 WCL,計劃使用燃燒證明拍賣模式來進行交易排序;將一組交易事項涵蓋在內後,交易權利就歸願意燃燒最多 Ether 權益的一方所有。這樣做的目的是為了降低成本和公開競爭,以最大限度地減少寄生性的先發機會帶來的利潤空間,並較為理想地降低整體風險。類似方案運作方式變更請詳見“Miner Extractable Value Auctions”。Fuel 模型具有區塊生產週期,在此週期內,有個時間視窗,一方(即:公司/團隊)可以獲得排序權利的許可。在此模型裡,團隊在獲取價值和將應用程式貨幣化方面處於優勢地位,並且不必將區塊生產限制在允許的範圍內。最後,Celer 的 Rollup 是獨一無二的,因為區塊生產本身就包含其自己獨立的共識機制。在開發 rollup 之前,Celer 已經計劃開具一個 Ethereum 側鏈權益證明(狀態守護網路“State Guardian Network”)充當他們國家頻道網路的瞭望塔。參與區塊生產是不允許的,並且需要支援Celer的代幣。側鏈會使用BFT共識---比如Tendermint或者類似。Celer計劃利用此側鏈基礎結構來提議和釋出ORU區塊(更多詳情請參照 here)。信任假設大多數專案嚴格遵守文章開頭中描述的 layer2 協議的信任要求。
IDEX 2.0對資料可用性挑戰的依賴讓此協議成為一種特例,並且不在 ORU 明確界定的範圍之內。當區塊生產商提出一個區塊時,他們最初僅釋出 Merkle 根,並隱含地假設他們將與鏈下驗證器共享相關區塊資料。例如:如果區塊資料從不與驗證器共享,驗證器可以發出資料可用性挑戰,迫使區塊提出者將資料釋出為呼叫資料(與最初典型的 ORU 結構中所做的一樣)。如果結果證明區塊是有效的,驗證器會因無效的爭議挑戰而受到懲罰,並削減掉他們的部分權益。當下的問題是:上面概述的分歧本質上是在爭論雙方中究竟哪一方實際擁有資料;依據碰到傳送者/接收者資訊差公理(speaker/listener fault equivalence), 客觀地解決這樣的爭端是不可能的。因此,鑑於對聲譽及交換生態系統中繼續參與並賺取費用動機的擔憂,需要阻止 IDEX 強行惡意破壞並最終懲戒驗證器。無論其是否足以在實踐中防止惡意行為,但是這些假設都是對 ORU 或以太坊本身的安全保證,因此,這種對資料可用性的挑戰和懲罰是可以作為一個附加的信任假設。唯一(無可爭議)需要附加信任假設的另外一個專案是 ZK-ORU,需要一個可信的設定來建立其 snark 線路。像 ZCash 和 Aztec 這樣的專案透過一個精心設計的儀式(elaborate ceremony)來處理這個問題,只要 n 個參與方中至少有一方的行為是誠實的,就具有加密安全性;ANON 計劃做一些與 ZK-ORU 類似的舉動。最終,一些專案,包括 Fuel、Optimism 和 Nutberry,已經討論給使用者提供信任型的快速支付選項;一個使用者,如果他們選擇的話,可以考慮在完成付款後再將其包含在區塊中。如果食言的話,此欺詐行為將無法向母鏈證明,但可以向任何第三方證明。至關重要的一點是:此選項不是強制的,在使用者介面上有明顯的區別;對此完全不信任的使用者仍然可以選擇等待區塊確認。同樣,Celer 計劃向使用者提供一系列的安全/信任引數,使用者可以要求所有的交易都在 rollup 區塊裡即刻公佈,或者在鏈上完成之前能夠接受引數化信任視窗的側鏈變的更小、並且任務關鍵度也會降低。如果和/當無法兌現支付承諾時,可透過讓區塊生產商大幅削減抵押品來進行去信任即時確認;幾個團隊正在考慮釋出實施並將此功能落實到位。營利
所有的專案都計劃將它們的工作作為免費的開源軟體釋出。ANON 正計劃嚴格釋出實施來作為公益成果,目前還沒有直接獲取價值的計劃。PinkieBell(唯一支援 Nutberry 的匿名開發商)也沒有實現貨幣化的計劃,但是目前正在考慮開發商費用,從區塊生產商收取一小部分費用用於支付從事該專案的開發商。其中五個專案:Fuel Labs, Optimism, Interstate, WCL 和 IDEX 正計劃從工作中實現營利,有三種方式:專案實施案例、透過收取交易費獲利、向使用者提供快速撤回資金的流動性。儘管在 Fuel, Optimism 和 Interstate 的區塊生產是免許可的,但是如果他們(即:公司)是主要的區塊生產商的話,一切就沒有問題。他們計劃透過收取費用來賺錢,因為他們作為優先聚合器處於優勢地位(先前討論過)。至少有一個專案對該公司作為支付處理商的法律地位表示不確定,目前正在等待對這個問題的進一步澄清。Offchain 實驗室並未計劃列舉 Artibrum Rollup 例項,而是計劃利用自身工作為專案提供一份企業規劃及支援,還有一些經濟、安全方面更強有力的保障來實現營利。
IDEX 的經濟方案是最詳盡的;貨幣化來源於一種加密經濟學設定,其中包括收取交換費和原生通證固有的價值。區塊生產者(IDEX)和驗證器都得到了補償,從而使 IDEX 也成為唯一一個嘗試直接激勵驗證的專案。IDEX 和 Celer 是計劃合併應用通證僅有的專案。其他幾個團隊對 Layer 2 系統固有的通證這一概念嗤之以鼻;另外一些人對可能存在的經濟通證模型持更加開放的態度,但是認為還需更多的研究,就專案而言也沒有具體可實施的計劃。使用者體驗 / 驗證大多數專案計劃透過 metamask 外掛支援 rollup 鏈上交易,除了釋出他們自己的前端介面之外,metamask 外掛的基礎結構工具已經基本就緒。如果並非所有使用者都需維護正常執行時間和驗證所有區塊,全部專案都能執行;即,他們期望有兩類使用者:普通終端使用者和高階使用者(即,驗證器)。所有 ORU 的實質是,只要至少有一個誠實方在任何給定時間內驗證併釋出防偽證明,所有使用者都是安全的。驗證的經濟激勵方式是直接釋出獎勵(僅在 IDEX 情況下),並且有機會生產區塊並收取費用,有機會釋出防偽證明並獲得獎勵。當然,防偽證明的第22條原則是,如果系統設計合理的話,還是希望欺詐儘量不要發生(如果真的發生過的話)。驗證的另外一種直接激勵方式是:對驗證器去信任,能夠快速確保大家所關心的交易已完成;即,不必非要等待退出視窗的出現。預期結果是:從中受益的各方會涉及到交易所、錢包供應商、快速退出選項的流動資金供應商、能夠接受大筆重要轉賬的使用者、高階使用者/愛好者及專案創造者。一個團隊曾建議:礦工可以把驗證 rollup 鏈當做自己的職責所在,就所使用資料第1層和第2層之間激勵的相互影響提出一些有趣的問題。關於研究 / 討論的開放性話題
· BLS簽名輕鬆成為了當下的熱門話題;有了 BLS 的簽名,區塊生產商可以從每個 rollup 區塊中獲取一個簽名,並將它們替換為單個聚合簽名,從而使鏈上資料需求更接近於 ZK-rollups。比較麻煩的一個問題是:如果驗證的話,驗證 BLS 簽名要比典型 ECDSA 簽名消耗更多的 gas。Barry Whitehat 談到:他已經確定了一個可行的結構,為 ORU 聚焦區做準備,但在最佳簽名聚合方案還未達成共識。· “Post-Data”可以想象,如果在以太坊上使用 rollup 技術成為規範,當大部分鏈資料以“捲起”的形式存在時,未來會是什麼樣子;即,在實用性方面可用,但不能直接用於實施;此變更可能對以太坊客戶端實施產生重大的經濟和技術影響。一種方案就是:為這樣的未來做準備,其實就是引入一個特殊的交易資料領域,暫時稱為 “post-data”,僅用於可用性,並且不能觸及 state 模組或 EVM。有了這一點,客戶可以更加最佳化地處理和儲存資料,並且在理想情況下,gas 價格最終會降低。 EIP 對此方案有大致概述,但是目前正處於初期階段。· 債券規模和挑戰階段引數區塊生產和時間視窗所需債券的理想引數
由於大多數團隊還沒有確定最終的數字,所以在區塊完成之前(因此撤回到主鏈中是有可能的)仍處於公開討論階段。如果挑戰階段更長的話,更能確保使用者有更多時間來檢測欺詐行為,並能更好地給試圖審查防偽證明的礦工施壓。對一些專案來說,最好的就是幾天到一週處於安全期,因為他們會向安全靠攏,並且使用者通常會更加快速地撤回,撤回方式要不就是原子轉化至鏈上或通證化,要不就是將退出選項變賣後作為債券來用(在 Plasma 結構中已經探討過)。據 Ed Felten分析 analysis,像3個小時這樣更短的糾紛視窗足夠用了。在 layer 2 結構中,賠償無效的話,債券可以作為必要的抵押品來對使用者進行賠償,但是 ORU 中的債券就不一樣了,除了抑制 gas 浪費之外,僅為了抑制無效的區塊生產(或許也作為對成功指證欺詐行為者的一種獎勵)。所建議的債券需求從可以與 ETH2.0 權益需求相媲美的 32ETH 到 1ETH 不等,但是一些人建議應該與 rollup 鏈上的經濟價值額對等(鏈下實驗室計劃 “1 Eth或者鏈上總價值的2%,按較多者為準”)· 隱私相對於 Plasma 和通道結構,rollups 的一個缺點就是無法獲得資料完全掉鏈的隱私好處;這裡提到的能夠提供隱私好處的唯一專案就是 ZK-ORU。其它的專案正在討論建立聚焦隱私的 rollups, 方式有兩種:在結構上實施其它知名的隱私技術(即,Tornado Cash - esque mixers 或者 Aztrec-esque隱私層)或者創造混合 rollup/聯邦資料模型,這樣使用者就可以依賴大量的可用資料,進而減少在鏈上的公佈。· 區塊上產模型 除了完整的 EVM/應用程式特定分割之外,團隊之間其中一個主要爭議似乎是免許可區塊生產的哪種模型是可以接受的,不同的模型又會產生什麼樣的結果,也就是說:
當提前交易減少時,單一優先順序聚合器模型是否只會刺激更具破壞性的提前交易。富有一方是否會惡意破壞並有效地審查純粹權益證明--區塊生產。市場價值怎樣能夠在燃燒證明拍賣中得到充分的體現和展示。一些研究和建模可能會對這些問題提供一些啟發,但在看到它們接受野外測試之前,我們可能無法得出任何結論。· Optimistic Game SemanticsOptimism 團隊對 layer 2 結構理論性質的研究最終得出了 Optimistic Game Semantics 的概念,嘗試著闡述欺詐/爭議統一語義框架下的 layer 2 不同結構。旨在 layer 2 的不同型別應用程式(不僅包括 rollups,還涵蓋 channels 和 plasma 等等)之間建立共享的契約邏輯和基礎設施。Optimism 和加密經濟實驗室(目前主要聚焦於 Plasma 結構,但是在未來可能開發 rollup 操作)都嘗試著在這樣一個大統一的框架內開發工具。
結論利用 Optimistic Rollup 模式的團隊從不同的角度得出結論:探索 layer 2 不同結構的理論設計空間,尋找能夠在 EVM 中有效執行執行引擎的方法,嘗試建立以太坊現有應用程式更具擴充套件性的版本等等,匯聚至 ORU 進而以最小的實際複雜度獲得足夠的可擴充套件性好處,這是向前發展的最佳方式。只有看到這些問題進入主網,並且看到生態系統選擇使用這些工具方式時,我們才能回答這些開放性的問題;即,專案是否會將基礎設施應用到更加廣義的 rollup 解決方案中,或者設計一些更加能與實際用途接軌的東西,再加上一些關於 gas 成本和驗證負擔更加具體的基準,以便在交易中給出確切的數字。但是 testnet 上已經有了幾個專案,並且沒有發現任何暗中進行的研究和可用性的挑戰,可以確定的一點是,我們很快就會看到其實際應用。可擴充套件的自主智慧合約正在應運而生。*糾正:這篇文章先前的版本表明 Optimism 計劃的區塊生產模型允將他們優先作為定位器;他們的 MEV 拍賣協議實際上不會給任何人帶來特權。謝謝 Ben Jones。感謝所有參加採訪的團隊,謝謝你們大有裨益的探討。Daniel Goldman 丹尼爾·戈德曼是一位自由軟體工程師、技術顧問和作家。想要獲得他的更新作品,請點選這裡。
截止,本報告全部內容已全部放出。

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