Optimistic Rollups的胜负手_ROL:ROLL

Vitalik在2021年曾说:

Ingeneral,myownviewisthatintheshortterm,optimisticrollupsarelikelytowinoutforgeneral-purposeEVMcomputationandZKrollupsarelikelytowinoutforsimplepayments,exchangeandotherapplication-specificusecases,?butinthemediumtolongtermZKrollupswillwinoutinallusecasesasZK-SNARKtechnologyimproves.

现在名声最响的ZKRollups项目都还没有发币,比如zkSync、StarkEX、StarkNet、Aztec等,而OptimisticRollup的绝代双骄中Optimism的代币已经在各大主流交易所流通交易,而且最近随着加息落地、ETH2.0临近、OP空投的抛压盘消化殆尽等各方面因素影响,OP价格也有不错的表现。面对这强势的币价表现,许多人不由得就会想问:OP到底哪里不如ZK?

Optimism第二轮空投中71.6%的有效地址收到8.75%空投分配:2月13日消息,Dune数据显示,在Optimism第二轮空投中,48.9%的有效空投地址收到少于5枚OP空投,22.7%的地址收到5-10枚OP空投。而0-10枚OP的分配总量为102.4万枚,占此轮总空投量8.75%。

收到1000枚及以上OP空投的地址数占比为0.49%,共收到324.1万枚OP,占空投总量2.77%。[2023/2/13 12:03:27]

我先列一下OptimisiticRollup与ZKRollup的几个最关键的区别:

第一,安全性,ZKRollup优于OptimisticRollup。zkRollup提交给L1的新状态随附了Proofs,可继承L1的安全保证;而OptimisticRollup提交给L1的新状态没有随附证明,当TVL增长到一定量时,矿工可能被贿赂从而导致错误发生后的欺诈证明不被纳入区块中,继而发生被盗风险;

Optimism推出模块化组件OPStack,支持构建自定义链“op-chains”:10月18日消息,以太坊二层解决方案Optimism推出模块化组件OP Stack,支持组装构建自定义链“op-chains”以适应任何用例,此外通过共享排序和消息传递层,未来“op-chains”之间的界限将会消失,形成一个单一的逻辑链“Superchain”,从而将集体的资源开放给插入“Superchain”的许多不同的“op-chains”。[2022/10/18 17:30:00]

第二,拓展性,ZKRollup优于OptimisticRollup。Optimistic的实际吞吐量上限为500TPS,而ZK超过2000TPS,StarkEx甚至可达到9000TPS;

第三,可验证最终性,ZKRollup优于OptimisticRollup。zkRollup的最终确定性时间很短,比如zkSync是10分钟;而OptimisticRollup的最终确定性时间最少为一周。两者相比资本效率相差很大;

数据:9月Optimism链上交易笔数突破500万笔,创下历史新高:10月2日消息, Dune数据显示,9 月Optimism上的交易笔数约为510万笔,该数据环比增长 18.6%,创下历史新高。[2022/10/2 18:37:44]

第四,EVM兼容性,OptimisticRollup优于ZKRollup。OptimisticRollup兼容EVM,他们可以非常快速、便捷地将现有的EthereumLayer1上的各种Dapps吸引过去,所以目前OptimisticRollup系列的Layer2项目的TVL排名靠前。不过,随着zkVM的研发,OptimisticRollup的这个优势也将被削弱。

要搞清楚为什么Optimistic安全性不如ZK、资本效率低,需要了解OptimisticRollup的工作原理,接下来以ArbitrumRollup为例:

安永已开源以太坊二层方案Nightfall 3,采用ZK-Optimistic Rollup机制:7月2日消息,安永宣布推出并开源以太坊二层方案c,Nightfall 3采用ZK-Optimistic Rollup机制,将零知识证明(ZK或ZKP)与处理交易验证的新模型相结合,以提高效率并降低交易成本。ZK-Optimistic Rollup为了确保只有正确形成的第二层区块被纳入最终的区块链记录,从经济上激励用户挑战不正确的区块,当提出挑战时,智能合约对挑战的准确性进行仲裁,奖励正确的挑战,并删除不正确的第二层区块。(Prnewswire)[2021/7/2 0:22:54]

ArbitrumRollup是一种OptimisticRollup。

其基本架构如下图:

Arbitrum是作为Ethereum的Layer2协议,EthBirdge是Arbitrum链中正在发生的事情的最终权威来源,也需要维护链的Inbox/Outbox。Aribtrum的执行环境是AVM,AVM的设计起点是EVM,在许多方面都没有改变,所以Arbitrum支持EVM编写或编译的程序。OffchainLabs给Arbitrum编写的操作系统是ArbOS,ArbOS为智能合约提供了与EVM兼容的执行环境,所以ArbOS这个操作系统中可以运行EVM兼容的Dapps,也就意味着Ethereum链上的各种Dapps可以直接迁移过来。

比特币核心开发者Peter Todd指责Optimism开发者在以太坊主网上测试错误:以太坊二层扩容解决方案Optimism开发者发推表示,Optimistic虚拟机(OVM)依赖于其在6个月之前分叉的Geth版本,之后我们在分叉版本上发现了一个错误,但不清楚根本原因,直到昨晚,我们意识到该错误实际上存在于geth旧版本中,可能会导致尚未升级的节点不同步。由于在ethernodes.org上发现几乎所有节点都进行了升级,因此我们决定测试该错误,但我们犯了一个错误,没有考虑到未升级的少数节点。从这件事中学到的教训是,永远不要低估一个人的行为在去中心化网络中所产生的影响。目前Geth团队正在就如何使用开源软件的独特需求进行讨论。对此,比特币核心开发者PeterTodd发推称,“结果证明所谓的以太坊分叉是由开发人员自己触发的,开发人员为找出一个错误而在主网上进行测试。无论如何,这表明‘多实现方式’有多么疯狂。”[2020/11/12 12:24:28]

Arbitrum在ArbitrumRollup链上发生的所有交易都是记录在Rollup链上的。在Arbitrum上执行交易也需要ETHGasFee,但比Layer1上更便宜很多。提交到Ethereum链上的是原始交易数据,合约的计算执行和存储是在ArbitrumRollup链上。优化交易压缩以最大限度地减少需要在Ethereum链上发布的内容,对于Layer2降低成本和提高吞吐量至关重要。对于不携带自己的Calldata的简单转账交易,基准测试表明:Arbitrum允许每秒最多4500笔转账交易。

如何达成共识?

ArbitrumRollup是一种乐观的Rollup,也就是说先默认大家都是诚实的,所以在发布断言时,不要求随附证明其有效性。而是采取欺诈证明的机制来确保Layer2网络的正确共识。

Arbitrum的欺诈证明:当断言在链上发布时,做出该断言的验证者会发布保证金,并且有一个时间窗口,如果他们认为这是错误的,任何人都可以发布自己的保证金并质疑断言。在挑战窗口期,断言者和挑战者可以来回交互协议,链上合约充当协议的裁判。最后,裁判确定一方提出了虚假索赔,没收保证金来惩罚该方。

那么Arbitrum究竟是怎么解决挑战期内的争议的?

核心是交互式证明。这其实是一种对争议做细化剖析,来寻找关键争议点,并通过Layer1Referee来判断的方案。

举例说明:假设Alice提交了一个断言,而Bob不同意并发起了挑战。如果Alice的声明涵盖了N个执行步骤,则她发布两个大小为N/2的声明,它们结合起来产生她的初始N步声明,然后Bob选择Alice的N/2步声明中的一个来挑战。现在争议的规模已经减少了一半。这个过程继续进行,在每个阶段将争议减半,直到他们对一个执行步骤产生分歧。将争议缩小到一个步骤时,L1裁判才需要通过查看指令实际执行的操作以及Alice关于它的声明是否正确来解决争议。

Arbitrum采用的交互式证明与EthereumLayer1采用的重新执行交易相比,区别在于:重新执行交易是需要模拟整个交易的执行,而交互式证明是让Alice和Bob两个人自己把争议缩小到一个步骤,从而使得L1裁判只需要模拟1个交易的执行。Arbitrum和Optimism的区别也体现在争议的解决上,Optimism是把整个有问题的交易都通过EVM运行。

由上可知,OptimisticRollups之所以安全性不如ZK、资本效率低,关键在于证明机制不同。

回归到扩容的初心,相对于以太坊L1的性能,OptimisticRollup其实已经实现了扩容的主要目的,而且因为OptimisticRollups有EVM兼容的优点,发展情况还不错。在Layer2项目的TVL排行榜上,OptimisticRollups的绝代双骄Arbitrum和Optimism分别以2.48B和1.04B的TVL位列前2。Arbirum生态入驻了21种分类的249个应用协议,Optimism生态也有179个项目。

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金宝趣谈

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