以太坊:德邻资本研究院：以太坊Layer2 Rollup扩容解决方案的探讨

在2020年5月，以太坊网络上出现了所谓的“黑色星期四”：以太坊变得过于拥挤，以至于MakerDAO无法按照预期进行工作。在这种情况下，不同参与者可以去竞标“抵押品不足的资产”，这意味着允许一个参与者以0美元的价格竞标价值450万美元的ETH。MakerDAO的崩溃向我们展示了可扩展性不足的后果。

正如“黑色星期四”所证明的那样，如今这种因以太坊拥堵而造成的安全威胁已成为一个十分严重的问题，许多项目通过创建链外Layer2的解决方案来解决可扩展性问题，这些解决方案本质上都是将区块链作为信任的锚点。

Layer2扩容技术将事务迁移到链外。如果构建可行，那么Layer2扩容解决方案可以利用区块链的许多好处，而不会产生相同的成本，并且需要进行更少的权衡和假设。

过去几年中，有关以太坊的两个主要扩容建议是侧链和状态通道。而近期Rollup的解决方案引起了公众的密切关注，基于Rollup的Layer2项目也获得了很大进展。上一期德邻研究院为大家介绍了以太坊Layer2扩容解决方案，本期的主题是在了解Layer2的基础上一起聊一下现在以太坊社区内大火的Rollup扩容解决方案。

ETH最近活跃7-10年的供应量达到历史新高:金色财经报道，据Glassnode数据显示，ETH最近活跃7-10年的供应量刚刚达到4005,727.471ETH，为历史新高。[2023/7/23 15:52:48]

首先，什么是Rollup？

Rollup是类似于Plasma的Layer2扩容解决方案，它借鉴了Plasma的许多概念。Rollup在某种意义上类似于Plasma，通过将交易从链下迁移至由主网保护的Layer2侧链来扩容以太坊。这两种扩容方案都将智能合约部署到主网上，其中包含了存放在侧链中的所有资金和侧链当前状态的证明。侧链用户和运营商对侧链进行维护，并确保将有效的状态转换提交给主网合约。

Rollup的概念可以追溯到2014年，被以太坊联合创始人VitalikButerin称为“ShadowChain”，即影子链。Plasma和状态通道等解决方案的失败导致开发人员重新审视了Buterin的ShadowChain。虽然Plasma和状态通道每秒可以扩展数百万个事务，但它们不能兼容那些DeFi相关的应用程序中的智能合约。

票务服务提供商Platinum Group为F1车队推出NFT门票:5月26日消息，票务服务提供商Platinum Group与区块链基础设施公司 Elemint 和 Web3 机构 Bary 合作，从本周末的摩纳哥大奖赛开始为F1车队创建、铸造和销售 NFT 门票。门票将在以太坊侧链Polygon上铸造。[2023/5/26 9:44:35]

Rollup建立在“ShadowChain”构想的基础上，通过在链外执行状态并且仅使用以太坊区块链来实现数据可用性。Rollup的区块发布或状态更新仅通过txCALLDATA将一些数据发布到每个事务的主链上，从而提高了吞吐量并克服了侧链的数据扣留攻击问题。

Rollup有两种类型：OptimisticRollup和ZKRollup。它们在确保侧链区块有效性方面采取的方法有所不同。对于OptimisticRollup，有效性由欺诈证明和同步假设来确保，而对于ZKRollup，有效性则由零知识证明来确保。

OSMO短时上涨13倍后回落，24H涨幅收窄至19%:12月11日消息，据币安行情显示，OSMO短时上涨逾13倍，最高点达12.5 USDT后大幅回落，24H涨幅收窄至19%，现报1.07USDT，且各交易平台出现较大短时差价。[2022/12/11 21:36:42]

什么是OptimisticRollup？

OptimisticRollup的设想首先由JohnAdler在2019年7月的以太坊基金会研究论坛上提出，并且OptimisticRollup更接近影子链的原始设想提纲。致力于OptimisticRollup的团队包括Optimism，FuelLabs，Arbitrum等。

在OptimisticRollup中，有两个主要参与者：Aggregators和Validators。它可以提供近乎即时的交易和智能合约，并且不需要Gas费。在使用现有ECDSA签名的情况下，由OptimisticRollup启用的事务处理速度约为100tps。如果将签名方法更改为BLS，则事务处理速度可以增加到500tps。

武汉正式发布元宇宙产业方案，涉及NFT类的内容被删除:11月4日，武汉市人民政府正式发布了《关于印发武汉市促进元宇宙产业创新发展实施方案（2022—2025年）的通知》。对比2022年8月武汉市对外公开征求意见的《武汉市元宇宙产业创新发展实施方案（2022—2024年）（征求意见稿）》，正式公布的方案在内容上有较大的修改。征求意见稿中，在社会引起一定关注的涉及NFT类的内容，在正式方案中被删除。

方案中提到，元宇宙产业创新发展，力争到2025年，高水平建成2个以上元宇宙产业基地、3个以上元宇宙重点平台，聚焦重点行业领域打造50个以上元宇宙典型应用场景和项目，培育引进200个以上元宇宙创新企业，建成创新链、产业链、价值链协同发展的我国元宇宙创新发展先导区与核心区。

方案中的重点任务是围绕强化元宇宙技术创新，鼓励元宇宙内容创作，加速元宇宙产品培育以及推动元宇宙行业应用四项。在政策上强化组织保障和政策扶持，并在注重载体建设、完善基础设施的同时加强数据管理。（澎湃）[2022/11/4 12:16:44]

OptimisticRollup是指其对以太坊Optimistic虚拟机的使用，从技术上讲，它是以太坊虚拟机的集成化，它基于Layer2的数据对Layer1的状态进行了“乐观”的状态预测。我们可以这样理解：在OptimisticRollupLayer2链上，用户有一台用于处理交易和智能合约的机器，所有日常操作都在该Layer2机器中进行；在以太坊Layer1链上，用户拥有一台相同的OVM机器，但除非紧急情况发生，否则不会使用它。如果某人认为某一个Layer2OVM的操作是具有欺诈性的，那么他可以在Layer1运行的OVM计算机上重新运行该操作来证明该操作的真实性。要成为OptimisticRollupLayer2节点，用户须在Layer1智能合约中锁定一些资金，如果该用户表现不佳，并且有其他用户最终证明了该用户的操作具有欺诈性，则该用户的保证金将被削减，而用户将获得与所削减数量等额的保证金作为奖励。

Patrick Hansen：欧盟两项加密货币法规所有的大问题都已达成一致:金色财经报道，Presight Capital的加密风险投资顾问Patrick Hansen在社交媒体上表示，欧盟最重要的两项加密货币法规MiCA（PoW禁令）和TFR（非托管钱包）最后一次会议将于下周四6月30日举行。目前几乎所有的大问题都已达成一致，但仍有一些开放性议题。如：

1.NFT它们应该在还是不在MiCA的范围内？委员会希望出于保护消费者的原因将其纳入，理事会/议会最初表示反对，但现在似乎已经接受了委员会的妥协建议。可能的结果是一个折中方案，即NFT发行人大部分被豁免，但在第三方NFT之上提供服务的公司（市场等）不被豁免。

2.对算法型稳定币没有豁免。其中，对EMT和ART的发行者都有很高的监管要求，此外，稳定币不允许有CASP利息。

3.DeFi在经过长时间的谈判后将被排除在MiCA的范围之外。该委员会将在2023年发布一份单独的报告，并启动一个专门的试点项目，用于新形式的嵌入式DeFi监管。

4.加密对环境的影响与一些媒体声称的相反，幸运的是比特币禁令不再摆在桌面上。但是对于CASP为其提供服务的每种加密资产（例如BTC），将有全面的披露要求（由ESMA规定）。[2022/6/26 1:31:52]

OptimisticRollup可以支持简单的支付和复杂的智能合约，现有代码库的大部分内容都可以轻松移植到OptimisticRollup中，因此OptimisticRollup被视为直接解决方案。另一方面，将智能合约从以太坊的主链无缝迁移到ZKRollup是一件相对来说难度更大的事。

什么是ZKRollup？

简而言之，ZKRollup是一种Layer2扩容解决方案，其中所有资金都由主链上的智能合约持有，而它执行链下的计算和存储，其侧链的有效性通过零知识证明来确保。

ZKRollup最初由BarryWhitehat于2018年提出，其安全保障与底层Layer1相同，可以在一分钟内生产区块并将吞吐量提高至2,000tps。ZKRollup实现的项目包括MatterLabs和Starkware。

ZKRollup无需等待两周的时间来完成影子链中的一个区块的最终确定，而是用零知识证明代替了欺诈挑战。账户和余额由单独的Merkle树表示。这些默克尔树的根确保了没有人可以伪造数据。每个Merkle树的根都存储在以太坊上的智能合约中，该合约只提供侧链状态的“简单表示”，所有其他数据都是在链外存储的。

ZKRollup就像你在与建立区块和状态更新的某个人进行交谈。状态的变化是经过哈希处理的，这是SNARK的输入过程，该输入中包括Rollup块中每个事务的有效性证明。交易被汇总在一起，仅有头部被签名并提交给主链。因此，减少了以太坊链上存储的数据量。所有签名都被称为ZK-SNARK的零知识证明所取代，这可以使所汇总的交易记录得到压缩。

由于每个签名的验证都被单个SNARK取代，因此计算也得到了改善。仅有一小部分信息添加到主链中，他们仅占通过CALLDATA在链上发布的交易数据的一小部分。提交区块或状态更新后，用户可以检验零知识证明的有效性。若其中发起挑战的交易告诉智能合约某些数据不正确，那么该区块最终无效。

这些挑战在ZKRollup中被ZK-SNARK所取代，在该中继器中无效或不正确的状态是不可能被提交的。SNARK证明这一系列交易是由拥有者正确签署的，并且从旧的Merkle根到新的Merkle根，账户余额的更新是正确的。因此，中继器不可能提交无效的或被操纵的状态。

ZKRollup将ZK-SNARK证明提交到主网Rollup合约中。然后主网智能合约将验证并接受任何有效的证明。这个过程几乎立即发生并且规模巨大。相较而言，OptimisticRollup总会牺牲一些可扩展性以适应Layer2上的智能合约，同样它的过程会稍有延迟，以便于用户有时间向BondAggregator的无效块发起挑战。

因此，从长远来看，也有人认为ZKRollup是更有希望的解决方案。尽管现在这种扩容技术确实可以对OptimisticRollup进行补充以实现简单的付款，但是已经有一些Dapp使用该技术，并且在实现智能合约支持方面取得了进展。

Rollup对于以太坊具有很大的潜力，但仍有许多挑战需要克服。Rollup的挑战在于DeFi服务器的可组合性。如果不同的Rollup链上有不同的Dapp，则不同Rollup链之间的信息互通将比以太坊主链上的信息互通更加困难。为了保持可组合性，DeFi服务器将必须在特定的Rollup链上进行协调并创造临界质量。尽管在以太坊应用程序中出现了采用Rollup的良好迹象，但区块链网络“无需许可”的性质意味着并非每个用户或服务器都将采用这些Layer2解决方案。

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