以太坊重要扩容方案：Optimistic Rollup现状报告(上)

如果不是因为这篇研究报告是受MolochDAO之托而作，我想DAOSquare应该不会翻译如此“技术性”的学术论文。不过，以太坊的扩展性的确是一个重要且热门的话题，现有的解决方案包括OptimisticRollup、ZkRollup，而OptimisticRollup则是一个提出时间并不长的新兴方案，它被认为是最有前途的扩容方案。那么时至今日它的发展情况如何？前景又如何？本文作者DanielGoldman通过大量的调研完成了此份报告，现在，DAOSquare将这份成果分享给大家！不过由于篇幅过于“宏大”，我们将分三期奉上，本篇为第一部分。作者：DanielGoldman自由软件工程师、技术顾问、作家译者：Emma、SnowLu校对：Samuel以太坊新兴OptimisticRollup生态系统的技术概览

OptimisticRollerball(DanielGoldmanoriginal,2020)以下报告由MolochDAO授权制作，JohnAdler提供相关意见/复审；但此篇所有观点均代表本人。此外，项目评估仅为该报告发稿时的状态简况。事事均在变化，不做过度承诺。笼罩以太坊扩容社区的阴霾--OptimsitcRollup2019下半年，OptimisticRollups(ORU或Optiroll)作为以太坊Layer2扩容协议迅速兴起大热。本文旨在概述新兴ORU的开发生态系统至发稿时的简况。我们先将ORU理论属性放于Layer2设计空间大背景下，之后比较不同项目的方法和技术设计决策以及其中的各种取舍。9个项目包括：FuelLabsANONWhitehat,Cellani,Lim(hereby“WCL”)PinkiebellOffchainLabsInterstateNetworkOptimismIDEXCeler点击此处回顾他们的差异性。最后，我们将深入探讨一些定性问题，这些问题将围绕以上项目如何在空间中发挥自己的作用。背景&理论

以太坊24小时链上交易量下降12.1%:金色财经消息，据欧科云链OKLink数据显示，截至下午2时，近24小时以太坊链上活跃地址数逾50.47万，环比下降1.84%；链上交易量近303.42万ETH，环比下降12.1%；链上交易笔数逾116.13万笔，环比上升0.3%。

当前以太坊建议Gas费用为64.73Gwei，环比上升14.18%。[2020/12/23 16:15:15]

尽管美名在外，但开放且未授权的区块链也有很多问题：网络中的所有完整节点必须可见，并验证系统处理的每笔交易；超低效率是加密货币备受争论的扩容挑战的核心。Layer2协议是减轻此类负担的一类方法。将所有的节点全部验证所有交易，变为仅由感兴趣的各方对交易的某些子集进行本地验证，以此来转移这种负担。重要的是，他们保留基本层无需信任的安全模型，同时无需依赖用户自己运行的软件以外的资源。数据可用性：解决

在以太坊Layer2研发的早期阶段，研发人员计划在隐含假设下运作，即基础层“减轻验证负担”就是完全将交易数据隔离在区块链之外。。加密货币协议有其内在的经济属性，可以激励区块生产者及时地、广泛地共享区块；区块链基础层有时被称为“数据可用性引擎”。确保数据是公开的，可以保证其能够进行验证，并且无效交易几乎无法通过。因此，在Layer2的场景中，如果要将数据完全隔离在链外，将不再能保证我们有这种数据可用性；因为那些担心数据有效性的人可能会隐瞒数据。因此，我们必须弄清楚，在这种极端情况下，如何以某种方式确保不会发生无效的状态更新。对于Layer2系统，数据隐瞒问题始终是最难最坏的情况；因为最糟糕的就是在没有信息的情况下去探寻事实。如果我们的定义足够宽松，针对该数据隐瞒问题的所有解决方案都可以分为两大类：状态通道和Plasma。如果两方在一个通道中，双方一致同意后，链下数据的更新才真正有效。因此，如果Alice选择保留Bob的数据，Alice将处于最新状态；保留数据对她没有好处。相比之下，Plasma则没有双方一致同意的这一要求。这直接导致在Plasma中，如果用户没有任何直接证据，则可能发生无效更新。即使在这种情况下，Plasma仍可以保证用户持有必要的链下数据，在交互质疑期中证明并确保其资产所有权。就实际结果而言，状态通道已成为第一个Layer2构造。人们很容易理解，且状态通道确实解决了一些基础的研究挑战，我们的确也看到状态通道在比特币和以太坊上的应用。状态通道具有一些实用属性，例如即时交易，这些属性非常契合一些特定应用程序的需求。尽管是较通用的扩容方案，但在某种程度上仍受限制。从本质上讲，通道之间是彼此独立的，且免信任的连接将导致资本效率低下，及/或受制于可用的流动路径。Plasma有望提供一种用途更广，侧链式扩容方案，使参与者之间可以更轻松地进行信息交互，但是它的发展路程却更艰难。有关Plasma技术挑战的细节不在本文讨论范围之内。但是，简单来说，不能保证数据可用性的这种特质，让很多特性难以立刻保留，例如：支持任意计价支付，用户的验证/存储要求最小化，避免大批量退出方案，以及支持智能合约逻辑。虽然可以缓解这些问题，但是解决一个障碍的代价往往是加剧另一个障碍。简而言之，很难做到完全正确，即使这些构造足够可行，其复杂性也会让实践变得困难而缓慢。。即使有人认为这种说法还为时过早，但是毫无疑问，Plasma比预期设想的更加困难复杂，而且传输结果的空间速度比最初希望的要慢。随着Plasma的停滞，以太坊社区渴望类似非监管下的、具有侧链特性的事物。此时，就研究和实施状态而言，OptimisticRollup出现了。数据可用性：让步

以太坊研发者：一旦Layer 2和ETH2全速发展 其他协议将很难让人信服:7月28日早间，以太坊研发者Philippe Castonguay发推称，现在正是新的各种Layer 1协议窃取以太坊用户的好时机。一旦Layer 2和ETH2实现全速发展，（那些协议）所谓的低费用和高吞吐量的主张将很难让人信服。而这也意味着你行动的时间很短。7月27日晚间消息，以太坊已正式上线eth2验证器launchpad测试版。[2020/7/28]

我们可以在各种先前的提案中发现目前OptimisticRollup的构造痕迹，比如Shadowchains,Coinwitness,bulkvalidationwithZK-SNARKS(现在称之为ZK-Rollup),以及2015年初的一场关于Arbitrum的学生演讲等。就目前了解而言，JohnAdler和MikerahQuintyne-Collins将协议基础称为“合并共识MergedConsensus”。先前的PlasmaGroup团队在一篇博客文章中描述了类似原理，并在OptimisticLayer2游戏语义分析中将其定为框架，命名为OptimisticRollup，并最终确定。OptimicticRollup采用前一段中所述的框架并把它翻转过来；ORU并不打算在数据隐瞒的情况下保留非监管性，而是采取了一种更直接的方法，即直接要求将交易数据发布在链上，更具体地说，要求将足够的数据发布在链上，以便任何运行以太坊节点的人都可以重建ORU的状态。扩容的好处在于，Layer1仅需发现数据并将其Merkle树化为区块根，无需执行任何操作；计算仅在Layer2执行。因此，交易数据作为呼叫数据发布在链上，并且不存储在状态中；因为状态容量增长和计算成本是以太坊扩容的核心瓶颈，这具有不小的增长空间。与Plasma一样，基础层无法直接验证交易就意味着会有一些无效交易。在ORU下，任何当事方都将见证无效交易的更新，然后通过欺诈证据向基础层展示欺诈证明，欺诈证明将还原欺诈性区块以及及后续的区块更新。一旦过了足够的时间而没有提交欺诈证明，就可以确定并汇总区块，从这些区块中启动的提款就可以完成。为了抑制故意发布无效区块的行为对社区的恶意破坏，区块提交人会发布一个保证金，如果欺诈证明有效，将大幅削减保证金。这种防欺诈处理的精确方式是任何特定ORU结构的核心。与Plasma相比，ORU有一个不可避免的根本性缺点，那就是它的扩容性相对较低。假设链上数据与ORU块中的数据成正比，则ORU构造会受到基础层最大数据量的限制。不过在其他方面ORU也有很多益处，包括：更轻松/更广泛地支持智能合约更容易地支持任意付款面额无需许可的区块生产更简单的博弈退出机制相对简单的操作正如我们预料，即使是上述因素也需要在不同的ORU结构中相互权衡。ProjectsOverview项目概览

动态 | 以太坊未确认交易34758笔:据Etherscan.io数据显示，当前以太坊未确认交易为34758笔，近期未确认笔数相对稳定，与此前相比明显减少，网络拥堵程度有所改善。[2019/1/15]

Linktospreadsheet本报告采访了9个使用ORU设计模式的项目，其中一个项目选择在发布时保持伪匿名状态。仅考虑OptimisticRollup范围内的项目，也就是说，它们必须都是“Optimistic”，包括某种假设，即“假设有效，除非或者直到提交欺诈证明”并包括“Rollup”，即，链上发布了足够的数据，任何观察者都可以重建状态并检测无效性。大多数所讨论的大多数项目都严格符合这些参数，唯一的例外是IDEX2.0，其详细信息将在下面讨论。基于Plasma或与Plasma相邻的构建上工作的其他各种项目，都属于研究ORU的初期阶段，包括Matic，LeapDAO和CryptoeconomicsLab。智能合约支持和欺诈证明互动性

行情 | 以太坊未确认交易84638笔:根据公开数据显示，目前以太坊的网络未确认交易笔数为84638笔，网络非常拥堵。[2018/8/17]

ORU项目之间的核心区别在于它们对智能合约脚本的支持程度，以及它们所需要的验证和欺诈证明的性质。在本次调研的9个项目中，有5个项目在其Rollup中实现了完整的以太坊虚拟机功能，其中rollup侧链具有Solidity智能合约支持，其支持程度与以太坊基础层的智能合约支持程度相当，而其余项目则更偏向于支持更有限的、受限的功能。广义上讲，除了智能合约功能本身之外，支持完整的EVM能够保证rollup和主链之间的技术一致性，有望与基础架构工具更轻松地集成，并且让开发人员更容易过渡，他们已习惯在Layer1上使用Solidity编译的智能合约。相反，那些更偏向于支持更有限的、受限的功能项目具有以下优点：成本更低的欺诈证明，验证更容易，可以针对特定用户直接实现优化以及总体上的简化。以上是报告的第一部分，剩下两部分将于近日陆续发布，内容包括：完整的EVM:Layer2虚拟机应用特定的Rollups信任假设营利用户体验/验证关于研究/讨论的开放性话题另外，你也可以进入我们的媒体平台阅读完整内容！

行情 | 比特币交易费创两月内最高 以太坊活跃地址数大幅上升:据火币区块链大数据周报显示，本周比特币活跃地址数相较上周略有下降，由上周的313万个下降到312万个，下降趋势已持续三周；比特币链上交易量较上周下降，终止了连续四周的上升趋势；比特币平均每笔交易的手续费为0.00036BTC，与上周相比提高112%，为近两月内最高；比特币大额转账笔数从上周的1395笔升至1537笔，增幅10.2%, 且该类转账笔数已经连续5周上升。本周以太坊活跃地址数大幅上升，从156万升至到180.2万，上升15.4%，达到近六周内最高点；以太坊链上交易量较上周大幅下降至1397万ETH，下降幅度为22.8%。[2018/6/30]

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