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usdt法币交易api(www.caibao.it):欧易OKEx研究院:以太坊中场战事---Rollup的实与虚

admin2021-03-2531

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自以太坊降生以来,其低下的生意处置能力,导致以太坊 *** 时常发生堵塞,且 Gas 用度高涨,严重地限制了以太坊生态的生长。为此,以太坊扩容问题一直被市场所关注,在 DeFi 大发作的靠山下,侧链、状态通道、Pla *** a 等 Layer 2 扩容方案都无法知足市场的要求, Rollup 成为了时代的宠儿。

固然,Rollup 并不是一种纯粹的 Layer 2 方案,而是更像 Layer 1 和 Layer 2 的夹杂体:数据在链下举行盘算并打包压缩,随后链上举行存储。此外,为领会决数据的真实性和有用性,保障资产平安,Rollup 推出了使用「有用性证实」的 ZK-Rollup,以及沿用 Pla *** a「诓骗证实」的 Optimistic Rollup。

综合而言,ZK-Rollup 和 Optimistic Rollup 各有优劣,ZK-Rollup 适用于支付、生意等非合约领域,成本低且速率快;而 Optimistic Rollup 由于 OVM 的存在,现在适用于智能合约应用领域;但随着 ZK-Rollup 类项目推出图灵完整的 EVM,未来 ZK-Rollup 可能会取代 Optimistic Rollup。

然则,Rollup 的扩容上限取决于区块 Gas 消耗量的上限,因此只能成为以太坊在未来短中期的扩容方案,以解决 DeFi 生态的燃眉之急,从耐久看,要基个性地解决以太坊扩展性问题,还仰仗以太坊 2.0 分片手艺的顺遂实现。

不外值得注重的是,Rollup 协议可以捕捉价值,在经济上具有可连续性。可以预见的是,Rollup 项目刊行的代币将具有伟大的投资潜力。

经由近两年的蛰伏,以太坊的 Rollup 扩容方案终于走到了要着花效果的黎明前夕:今年 2 月,Optimi *** 宣布完成了 A 轮融资,并将于三月上线主网;来自 Matter Labs 的 ZkSync,其主网也于去年上线,并将在今年推出支持图灵完整的智能合约;此外,另一个受行业瞩目的 Rollup 方案---Arbitrum,也将于今年上线主网。


在 Rollup 夜尽天明之时,市场也对其充满了期待与追捧。但从现真相形看,许多投资者和以太坊用户对 Rollup 的认知并不清晰,不外在总体上杀青了共识:Rollup 很主要,是以太坊的未来。

这句话的前半部门是对的,Rollup 对当前的以太坊而言,确实是主要的;但后半部门却是禁绝确的,Rollup 并不是以太坊的未来。更切确地说,Rollup 只代表了以太坊的中短期扩容方案,是以太坊解决 *** 拥堵问题的中场战事,从耐久看,要基个性地解决以太坊扩展性问题,还仰仗以太坊 2.0 分片手艺的顺遂实现。

想要准确地明白、展望 Rollup 的未来,掌握其中的财富时机,我们还需要从 Rollup 的历史脉络、原理机制方面举行剖析。

以太坊的扩容战争和 Rollup 的崛起

自以太坊降生以来,其低效的性能就不停受到市场的病垢:以太坊 *** 的 TPS (生意处置能力)约为 15 笔 / 秒,而 Visa *** 则是 2000 笔 / 秒,双十一时代支付宝更是到达 50 万笔 / 秒。低下的生意处置能力,导致以太坊 *** 时常发生堵塞,且 Gas 用度高涨,尤其是在 2017 年的大牛市,以及自 2020 年兴起的 DeFi ( *** 化金融)浪潮时代这一征象尤为突出,严重地限制了以太坊生态的进一步生长。


解决区块链 *** 的拥堵,提升公链的可扩展性,逐渐成为行业关注的重点。种种区块链的扩容方案也络绎不停,主要包罗两大类:

链上扩容方案,也叫 Layer 1 方案,主要通过提高区块链自己的生意容量来实现扩容。常见的 Layer1 方案有增大区块容量(如 BCH 使用 32M 容量的大区块),隔离见证( *** C,将数字署名与生意数据脱离,改变原区块结构以实现扩容),分片手艺(以太坊 2.0,将主链的状态和历史纪录划分到差异分片上实现扩容)。

链下扩容方案,也叫 Layer2 方案,主要通过第二层协议在链下执行大部门生意,以降低成本提高效率。现在主流的 Layer2 方案包罗状态通道、侧链、Pla *** a。


在以太坊生长早期,人们普遍以为侧链(Sidechain)手艺是解决区块链扩容问题的更佳方案。所谓侧链,即平行于主链的另一条自力的区块链,通过将部门生意以托管的方式转移到侧链,以此实现主链扩容,但这带来两个严重问题:首先,侧链上的资金平安得不到保障,一旦黑客控制住了某条侧链,就可以将侧链上的资金盗走;其次,侧链不能保证数据的可得性,只要黑客控制了侧链,就可以拒绝分享底层生意数据,对主链平安性造成重大袭击。


为领会决侧链存在的问题,并实现以太坊扩容,以太坊首创人 Vitalik 在 2017 年推出了名为「Pla *** a」的 Layer 2 扩容方案。Pla *** a 的稀奇之处在于设计了一套诓骗证实机制:Pla *** a 将特定的底层数据发送给用户自己举行保管,解决了数据可得性问题;此外,Pla *** a 有一个「退出期」设计,即便黑客取得侧链的控制权并实验取款时,任何用户都可以在「退出期」内提交证据来举行挑战,若是挑战乐成,任何人都不能提取这笔资产,而且运营方也将被罚款,由此保证了数据的真实、有用和准确性,解决了资金平安性问题,。

然而,Pla *** a 解决了侧链的问题,却发生了新的问题:首先,用户必须每两周上线一次,以实现对 Pla *** a 链的监控,否则错过了「退出期」,黑客就可以取出资产;其次,用户必须自己保留底层生意数据,以保证数据的可获得性,但却给用户带来伟大的存储成本。因此,Pla *** a 对用户并不友好,体验极差。在 2018 年的大熊市靠山下,曾经被以太坊社区基于厚望的 Pla *** a 方案也逐渐被甩掉。

事实上,即便没有 2018 年的大牛市,Pla *** a 也难以顺应以太坊生态的生长---从 2019 年更先,DeFi 逐渐兴起,以 Uniswap 为代表的 AMM 更是成为其中的佼佼者。对于 Uniwap 上的流动性提供者(LP)而言,其存放在生意池中的资产,很容易发生改变,不能能知足 Pla *** a 方案中对 LP 每次生意时都举行挑战验证的要求。事实上,大量的 DeFi 协议都可以在不经用户赞成下改变账户状态,因此 Pla *** a 在 DeFi 时代是注定祛除的。


同样地,状态通道也存在侧链和 Pla *** a 面临的问题:状态通道不能代表那些逻辑上没有明确所有者的工具 (如 Uniswap),需要工具都是明确的资产所有者。

因此,在 DeFi 对于以太坊生态越来越主要的今天,无论是状态通道、侧链,照样 Pla *** a,都无法知足以太坊的现实需求。与其说是 V 神对 Rollup 起到了决议性的推动作用,不如说是时代选择了 Rollup。那么 Rollup 的特殊之处在哪呢?

Rollup 原明白析

在剖析 Rollup 之前,我们不妨领会 Pla *** a 的扩容方式:在链下,由 Pla *** a 运营者将守候批量处置的生意汇总起来,天生一个梅克尔树(Merkle Tree),树中每个叶子可以代表一笔生意资产的信息,若是没有生意,则叶子值为 0。随后,Pla *** a 将梅克尔树的树根发送给主链上链,同时将梅克尔树的分支发送给用户保管。

因此,主链现实上只保留了梅克尔树根的哈希值,而通过梅克尔树根的引索,可以找到分支叶子中的详细生意信息,但这些详细的生意信息,而是由用户在链下存储,因此节约了链上区块大量的空间,实现了主链的扩容。

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但正如前面所言,由用户在链下保留详细的生意信息,在数据可用性上打了折扣,也不适用于 DeFi 应用。为此,以太坊社区提出了一种新方案:将生意数据压缩并放在链上,这就是 Rollup (聚合)方案。

详细而言,Rollup 将生意数据举行压缩体例成梅克尔树,并存储在链上;同时在智能合约中保留梅克尔树的树根(状态根)。Rollup 的运营方可以将宣布一批汇总生意(Batch),该生意即压缩过的生意聚集,而且包罗之前的状态根和新状态根 (处置生意之后的新梅克尔树根)。智能合约会对状态根举行检查并更新,由此实现资产的转移。

固然,从上我们可以看出,Rollup 并不是一种纯粹的 Layer 2 方案,而是更像 Layer 1 和 Layer 2 的夹杂体:数据在链下举行盘算打包,但在链上举行存储。因此将 Rollup 称为半链下扩容或 semi-layer 2 方案更为合适。


用一个形象的比喻,现在我们要保留许多影戏,Pla *** a 类似于我们将影戏存储在电脑上,然后只在 U 盘上保留一个目录文件,凭证这个目录文件的指引,我们可以利便地找到任何一部影戏在电脑中的位置;而 Rollup 的方式则是先将影戏举行压缩,随后再所有保留到 U 盘中。这样一来,我们就可以在 U 盘中存储更多的影戏。

那么 Rollup 是若何实现压缩的呢?---主要是对生意的参数举行压缩,主要包罗 Nonce,Gasprice,Gas,To,Value,Signature,如下表所示:


在已往,一笔生意需要占用 112 字节的存储空间,现在只需要 12 字节的空间,一个字节约莫破费 16 Gas;而在以太坊上,Gas 上限是 1250 万,我们假设 Rollup 需要破费 50 万 Gas,那么在 Rollup 上,其生意处置能力是:

(区块 Gas 消耗量上限 – Rollup Gas 消耗量)/ 每字节的 Gas 消耗量 / 一笔生意字节数 / 出块时间 =(12,500,000 – 500,000)/ 16 / 12 /14= 4464 笔 / 秒

现在在以太坊上举行一次转账需要消耗约 21,000 Gas,这意味着若是所有用来转账,那么以太坊的更大生意处置能力为:区块 Gas 消耗量上限 / 单笔转账 Gas 消耗量 / 出块时间 = 12,500,000 / 21,000 /13 = 45 笔 / 秒

这意味着 Rollup 在转账场景下降以太坊的 TPS 提升了 100 倍。同样地,凭证 Vitalik 的盘算,在 ERC20 转账、Uniswap 运用场景,可实现同条件下以太坊 TPS 扩展 100-400 倍。

前面的剖析一直很顺遂,但我们忽略了一个与侧链手艺类似的主要问题:若何防止 Rollup 运营方伪造数据举行偷取资产呢?以太坊社区提出了两个方案:使用「有用性证实」的 ZK-Rollup,以及沿用 Pla *** a「诓骗证实」的 Optimistic Rollup。

ZK-Rollup VS Optimistic Rollup

首先我们看实现有用性证实 ZK-Rollup 方案。ZK-Rollup 即接纳 ZK-SNARK (简明的非交互式零知识证实,zero-knowledge succinct non-interactive argument of knowledge)来保证生意的平安性。

" 零知识证实(ZKP)" 是由 S.Goldwasser、S.Micali 及 C.Rackoff 在 20 世纪 80 年月初提出,指证实者能在不向验证者提供任何有用的信息的情形下,使验证者信托某个论断是准确的。

一个经典的例子:有一个缺口的环形长廊 ,出口和入口距离异常近(在目距之内),但走廊中央某处有一道只能用钥匙打开的门,Alice 要向 Bob 证实自己拥有该门的钥匙。接纳零知识证实,则 Bob 看着 Alice 从入口进入走廊,然后又从出口走出走廊,这时 Bob 没有获得任何关于这个钥匙的信息,然则完全可以证实 Alice 拥有钥匙。


从上我们可以看出,ZKP 具有盘算的纰谬称性。在 ZK-Rollup 的方案中,由 Rollup 运营方投入大量资源以执行 ZK-SNARK 盘算并放在汇总生意(batch)中,而智能合约(验证方)可快速低成本低证实生意平安性。因此 ZK-Rollup 有诸多利益:能在珍爱隐私的同时精练快速地验证数据的真实有用性;但其瑕玷是盘算量大,手艺难度高且难以支持虚拟机。

在前面的 Pla *** a 方案中,我们已经先容过其设计的「诓骗证实」机制,可实现生意数据的真实、有用和准确性,保证了资产的平安。Optimistic Rollups 正是沿用了该机制:这类 Rollup 会追踪所有历史状态根以及每个 batch 的哈希值。若是任何人发现某个 batch 的后状态根不准确,都可以向区块链宣布一个证实,证实该 batch 盘算错误。智能合约会对质明举行验证,而且对该 batch 及其之后的 batches 举行回滚。

Optimistic 选择了 Pla *** a 的诓骗证实机制,即意味着有像 Pla *** a 一样漫长的「退出期」(约一周时间),这极大地降低了资金的行使效率,但好新闻是,随着 DeFi 生态的成熟,可以有大量的流动性提供者为用户在「退出期」内提供资金,可有用解决资金行使抵消的问题。此外最主要的是,Optimistic Rollup 也继续了 Pla *** a 的 OVM,这意味着可在 Optimistic Rollup *** 部署兼容以太坊 EVM 的智能合约,这一点对 DeFi 尤为主要。


综合而言,ZK-Rollup 和 Optimistic Rollup 各有优劣,ZK-Rollup 适用于支付、生意等非合约领域,成本低且速率快;而 Optimistic Rollup 由于 OVM 的存在,现在适用于智能合约应用领域;但随着 ZK-Rollup 类项目推出图灵完整的 EVM,未来 ZK-Rollup 可能会取代 Optimistic Rollup。

Rollup 的未来与财富时机

从上面我们可以看出,相较于其他 Layer2 方案,Rollup 能更好地保证数据的平安性和数据的可得性,然而 Rollup 真的是以太坊的未来吗?

并不是,从 Rollup 的扩容方案可以看出:区块 Gas 消耗量的上限即是 Rollup 方案的上限。这类似于早岑岭时乘坐地铁,为了使地铁车厢(区块)能装更多的人,我们可是再挤更多的人进车厢(压缩)。然而,再怎么压缩,也是有上限的。在未来随着区块链应用的不停生长,我们仅仅会为了最多扩容 100 倍而知足吗?以是从耐久看,以太坊扩容的未来照样取决于以太坊 2.0 分片手艺的顺遂实现。

然而,凭证以太坊官方的设计,以太坊 2.0 分片的实现可能要等到 2030 年了。但即便在现在,由于 DeFi 的大热,以太坊早已拥挤不堪,Gas 费高企。几年前的状态通道、Pla *** a 等 Layer 2 方案无法知足 DeFi 的要求,分片手艺又是一个遥远的目的。正是「往者不能谏,来者也不能追」,Rollup 自然而然成为了在短中期应对以太坊扩容方案的更佳方案,成为迈向以太坊 2.0 的中场接力手。

固然,Vitalik 主推 Rollup 的另一个缘故原由在于:Rollup 协议可以捕捉价值,在经济上具有可连续性。

先谈经济价值,Rollup 可以缓解以太坊的拥堵,降低 Gas 费。节约出来的成本,其中的部门就可以转化为 Rollup 协议的收入(如收费和 MEV 的方式),并具有经济上的可连续性。

那么 Rollup 为什么可以捕捉价值呢?这与 Rollup 的特殊性有关:数据放在主链上,仅仅是在链下举行数据盘算。这种介于 Layer1 和 Layer2 的夹杂方案,使得 Rollup 成为主链上一个特殊 Dapp 应用,因此 Rollup 项目是可以在主链上刊行基于该 Rollup 协议的代币,能通过代币来捕捉协议的价值。

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