MIS:为什么说第二代Optimistic Rollup是Layer2的未来？

原文：《ForesightVentures:第二代OptimisticRollup》撰文：msfew@ForesightVentures

最近zkEVMRollup以及整个ZK生态的热度确实非常高(DevconBogota基本是ZK+MEV+其他),以至于大多数以太坊研究者或多或少忽视了OptimisticRollup的发展,以及在第二代中这些有趣的设计细节。

为什么还需要看OptimisticRollup?

a)OP还是ZK？

尽管Vitalik早在几年前就认定了zkEVMRollup是未来,同时各家zkEVM(Scroll,zkSync,Hermez,Consensys)也如雨后春笋一般冒出来,但OptimisticRollup仍是目前Rollup生态的绝对主力,拥有80%Layer2的市场占有率以及前十Layer2方案的半壁江山。

zkEVMRollup的终局性扩容方案的存在，会让OptimisticRollup完全被淘汰吗？

数据：某巨鲸从币安提出2万亿枚PEPE代币:7月24日消息，据Lookonchain监测，0xa54开头巨鲸地址巨鲸在30分钟前从币安提出了2万亿枚PEPE代币，并于6月27日和7月5日从币安中总共提取了3.9万亿枚PEPE（价值646万美元），并于7月14日向币安存入3.94万亿枚PEPE（价值706万美元）。[2023/7/24 15:53:53]

OptimisticRollup和zkEVMRollup并非水火不容的存在,而是在长期内(甚至永久性的时间内)会是互补的方案。

对于App-rollup来说,Optimistic机制在开发与部署上仍然是最简洁易用的方案。

b)OP和ZK未成熟

OptimisticRollup的开发进度领先zkEVMRollup两年左右。但我们OptimisticRollup的标杆Arbitrum与Optimism都没有在主网完全上线开放的正式版FraudProof。

据Vitalik所说,以太坊基金会PSE的zkEVM电路有34469行代码。这庞大的代码量需要非常漫长的开发和持续的测试来进行打磨。我们在几年内都无法完全依赖ZK系统所带来的安全性。

c)OP+ZK

早在半年以前，Optimism的Kelvin就开始在推特上频繁地讨论Optimism结合zkVM的可行性。

他说Optimism的Bedrock不会只是OptimisticRollup的客户端,而是Rollup客户端。为了完全保证Rollup的整体安全性,客户端(或许和Arbitrum最近的收购有关系?)与证明的多样性(ValidityProof与FraudProof)才是Rollup真正的未来。

CleanSpark 6月产出491枚BTC，出售413枚BTC:金色财经报道，比特币矿企CleanSpark发布6月比特币挖矿与运营数据，数据显示，6月份开采491枚BTC，2023年共开采3495枚BTC，截至6月30日，BTC总持有量529枚，6月出售413枚BTC，平均每枚BTC约27200美元，销售收入约为1120万美元。6月每日BTC开采量平均为16.4枚，最高达到17.4枚。目前已部署约68,678台最新一代比特币矿机，哈希率为6.7EH/s。[2023/7/3 22:15:25]

Vitalik则完善了Kelvin的方案,认为可以通过(OP+ZK)+Governance的2+1组合来实现可靠的Rollup。

在zkEVM完全稳定和成熟前,工作流程如下:

发布区块

等待24小时

a)如果期间没有欺诈挑战,发布ZKP,完全Finalize区块。b)如果有挑战,则引入Governance通过2of3的模型来裁定最终结果。

MATIC市值超过Dai排名加密货币总市值第14位:金色财经报道，Coingecko数据显示，Polygon（MATIC）市值超过Dai排名加密货币总市值第14位。目前MATIC的市值为6,581,390,082美元。Dai的市值为6,404,230,850美元。[2022/9/9 13:19:41]

在zkEVM稳定与成熟后:

发布区块

定期发布ZKP。

a)如果ZKP在指定期间正常发布,则依其为准。b)如果ZKP并未在期间正常发布(Proverfailure或有bug),则先引入Optimistic机制,直到ZK机制恢复。

这两种方案都需要Optimistic机制的存在,从而保证整个Rollup系统的liveness和safety。

因此Optimistic机制的发展仍然是Rollup宇宙版图中的重头戏。

1.第二代OptimisticRollup

第二代OptimisticRollup一词源于ArbitrumNitro的白皮书标题。略早与Nitro发布的OptimismBedrock也算是第二代OptimisticRollup。

两者的整体差异其实不大(如果你读Arbitrum和Optimism的blog,甚至会觉得是不是一样的),本质上都是与自己的一个新的majorrelease。第二代与第一代的差别也无外乎是如下优化:

数字人民币“硬件钱包”电费交纳场景首单落地:8月8日消息，近日，由国网雄安金融科技集团有限公司、银联商务股份有限公司联合攻关的数字人民币硬件钱包电费交纳场景，在青岛实现全国首单落地。“硬件钱包”的推出，极大丰富了数字人民币生态体系，为加速数字人民币的普及应用提供重要通道。

据了解，“硬件钱包”是数字人民币应用的硬件载体，用户只需将“硬件钱包”在手持收费智能终端上轻轻一贴，并输入密码，就可以交纳电费。除了交电费，该钱包在试点地区支持硬件钱包交费的商户均可使用。（中国经济网）[2022/8/9 12:10:50]

开发者体验:更强的EVM等效性和兼容性,L1互操作性…

用户体验:更高的吞吐量,更低的gas…

但是在设计细节上仍然有取舍的不同,我们可以在这些差异上看到Arbitrum与Optimism在构建下一代OptimisticRollup上的推敲。

第二代OptimisticRollup设计选型对比

Arbitrum与Optimism的开发人员分别对两者的架构进行了比较和对比,这里我们就仅讨论与用户或应用开发者有关的点:

Celo生态跨链协议Optics开发团队：被盗事件对Optics没有影响，将持续监测:8月2日消息，Celo生态跨链协议Optics开发团队cLabs表示，在跨链解决方案Nomad遭攻击后，已经确认对Optics用户没有影响。将持续对协议进行监测。

据悉，Nomad团队中有部分成员曾在Celo及Celo生态开发组织cLabs收购的Summa担任关键职务。部分开发者表示两者代码库内容相近，具有相似的核心概念和基础架构。[2022/8/2 2:53:44]

a)区块时间

区块时间设计的选择主要是两种:固定时间或者可变时间。可以理解成PoS和PoW的以太坊的区别。

Optimism:固定时间(2秒)

固定时间可以保证使用区块(block.number)来作为时间戳的合约的稳定性,比如Sushiswap的Masterchef合约。这些合约不用时间戳可能是考虑到矿工对时间戳有控制权(算是Selfishmining或者MEV？)。

第一代的Optimism采用了可变时间+1tx/block的设计,因此由于时间计算的问题,Stargate的奖励发放就出现了一些问题。

对于1tx/block的老设计,Optimism认为由于区块头的存在,存储链的开销太大了,除此之外状态根也需要频繁更新,成本过高。

Arbitrum:可变时间

可变时间设计主要是为了减小tx确认的延迟。目前一秒最多可以创建4个区块,如果没有tx则跳过,因此是可变时间。

对于以block。number进行计时的合约,Arbitrum上block。number会直接返回以太坊的区块编号,因此不会有稳定性和适配上的问题。除此之外Arbitrum也提供了相应的预编译来提供L2的区块编号。

b)Geth的定位

Geth是以太坊的执行客户端,占据了约80%的节点总量。

Optimism:作为独立引擎

将Geth作为独立执行引擎,而非库处理。好处就是可以完全重用之前的基础设施,同时可以无缝切换到其他执行客户端。

Arbitrum:作为库

由于Arbitrum有更多的L2特定状态,例如L1和L2的gas定价,以及retryableticket,因此将Geth作为库处理,使用hooks进行调用。

c)L1-L2消息inclusion延迟

Optimism:~2分钟

Bedrock的延迟是几个L1块的长度,最坏的情况是延迟十分钟。

Bedrock的架构更像一个L1,极端情况下可以通过reorg自己来应对L1的reorg。

超过10分钟没被L2包含的tx就直接被判定为无效了。

Arbitrum:10分钟

Nitro延迟十分钟处理,如果超过十分钟,可以通过L1调用来强制包含tx。

Nitro的目标是为了用户体验,让L2永远不需要reorg。

两者都是在不同角度对用户体验进行了取舍。

d)L1-L2消息重试机制

消息重试机制主要就是为了解决L1-L2跨链过程中,L1确认了,L2失败的问题。

Optimism:合约中实现

开发者可以参考L1OptimismPortal的实现,或者在合约内定义自己的重试机制。

Arbitrum:节点中实现

重试机制在ArbOS节点中实现。

e)L2费用算法

L2的gas计算基本上就是L2executiongas+L1calldatacost。

Optimism:重用EIP-1559

好处就是钱包和其他基础设施可以无缝接入。

Optimism对L2gas的计算基本上是将L2executiongas的成本压到了最低(99%都是calldatacost)。

Arbitrum:使用定制系统

由于之前提到的可变区块时间设计,因此gas定价更加复杂,所以没有采用EIP-1559。

f)L1费用算法

Optimism:

L1gas水平到L2的传输几乎是即时的。目前Sequencer的收益基本完全来源于L1gas费用的乘数,EIP-4844后,它们的收入会来自MEV。

未来会通过L1-L2的消息传递来传输这部分数据,从而保证安全性(成为协议一部分,且可被挑战)。

Arbitrum:

Arbitrum的L1费用算法通过L1gas的平均值来收取费用,且通过自己的控制系统来从实际支付的费用中来获取反馈,从而保证L1gas收取和支出的稳定。

整体策略中也包括,为了避免Sequencer过度收费,因此在gas价格低时才发布batch。

除此之外,两者也探讨了很多具体架构和技术细节上的区别,但内容过于domain-specific且与用户和应用开发者无关,因此大家可以自行观看。

3.Rollup的未来依然是Optimistic的

最近zkEVMRollup以及整个ZK生态的热度确实非常高(DevconBogota基本是ZK+MEV+其他),以至于大多数以太坊研究者或多或少忽视了OptimisticRollup的发展,以及在第二代中这些有趣的设计细节。

Optimistic作为Rollup的领头部队,正在L2UX和DX上进行试验性的开拓和开创性的创新。它们所做的可以为zkEVMRollup铺好地基。

在未来两到三年,甚至更长的时间内,zkEVMRollup完全可用之前,Rollup的主导地位仍会是由Optimistic占据,且80%的新Rollup(App-rollup)则会采用更为成熟和可用的Optimistic机制。

即使是在长期zkEVMRollup成熟后,为了Rollup的整体liveness和safety,Optimistic依旧会是整个系统中的重要基石。

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