观点 | ETH 2.0本就是一种形式的rollup

当我们向一种新的扩容范式转变时，回顾被抛弃的旧范式是一种很好的做法。

这篇文章旨在让读者相信，“以rollup为中心”的方法并不会背离分片，并且有望构建对整个系统更直观的理解。

OptimisticRollup的定义

出于本文的目的，我们先详细说明最简单的OptimisticRollup(ORU)实现。

ORU需要具备以下几个特性：

将所有交易数据提交到链上

将状态根提交到链上

假设状态根是正确的

一些节点负责验证ORU的状态转换

设有链上欺诈证明执行程序，可以撤销无效状态转换

分片为什么不可行

在证明ETH2.0分片只是一种复杂的ORU系统之前，我们先来探究一下为什么原生分片系统并非安全的可扩展性解决方案。其背后原因不是特别直观。

观点：Ripple对美国证券交易委员会的官司肯定会败诉:金色财经报道，Max Keizer认为Ripple将输掉对SEC的诉讼。Max Keizer再次对美国证券交易委员会与XRP背后的公司Ripple之间正在进行的案件发表评论。比特币永久看涨者认为瑞波币将会失败，但原因并不像许多人想象的那样。Max Keizer是一位著名的比特币支持者，他对这一主要加密货币的优点直言不讳。Keizer表示，Ripple对美国证券交易委员会的官司肯定会败诉。[2023/7/2 22:12:47]

从数学角度证明分片的安全性

假设

一条区块链上有16384个验证者和64条分片链，每条分片链都由128名验证者组成的委员会负责验证。委员会成员选举是不可预见的：每个slot结束后，所有委员会都会解散，并随机从全体验证者中重新选出64个委员会，因此每个验证者都不知道其他验证者所在的委员会。假设一个区块需要获得委员会中2/3成员的认可才能被添加到分片链上，这就意味着在全体验证者中包含1/3恶意验证者的情况下，通过随机的方式选出恶意委员会的概率是：

观点：DOGE适合作为打赏代币:1月12日消息，Bitcoin Magazine在社交媒体上称，Twitter将推出应用于打赏的虚拟资产Coins。对此，小牛精选特邀分析师保罗大帝认为，之前，马斯克构想了基于区块链的推特，将tweets嵌入到交易评论中，用户必须为每条评论或转发的评论支付 0.1 Doge。0.1Doge既可以防止Twitter垃圾账号和信息，打赏的成本也不高。总体而言，DOGE 就非常适合作为打赏代币的。

Twitter将成为全球用户体量最大的web3公司，推动web3和加密行业的发展，后续预计会有更多的企业跟进。另外，DOGE今年3月份进行1.21升级icon。[2023/1/12 11:08:28]

观点：PayPal支持加密货币或为用户带来税收负担:CoinDesk发文称，PayPal上周决定支持加密货币可能有助于主流采用，但也可能意味着给不熟悉加密的用户带来额外的税收负担。根据美国国税局的规则，比特币等加密货币被视为财产；因此，每当有人购买、出售或交换数字资产时，都应被视为应课税的事件。根据PayPal的计划，加密货币将成为其商户的消费者进行购买的“资金来源”，这也将适用于诸如通过BTC支付一杯咖啡的交易，在这种情况下交易可能会产生几美分的资本收益或损失。由于PayPal表示与商家的交易将按法币方式进行结算，因此每次平台将用户的加密货币转换为现金时，都会产生税收义务。[2020/10/27]

b)哈希承诺。

关于该技术的详解，可以参见这篇文章。

分片就是Rollup

ETH2.0的分片设计模糊了它们是信标链的ORU这样一个事实。如果将重点从分布式处理转向有序的数据可用性层，就变得一目了然了。

观点：美国OCC代理署长抨击SWIFT对Ripple和XRP有显著影响:美国货币监理署（OCC）代理署长Brian Brooks最近在接受CNN记者Julia Chatterley采访时将全球支付网络SWIFT称为“世界上名字最讽刺的组织之一”。Brooks进一步指出，英国美国、中国、新加坡和其他国家已经采用了实时支付，但美国落后了。Ripple前首席营销策略师Cory Johnson表示，美国国家银行代理监管机构对SWIFT的严厉批评，对Ripple和XRP有着“明显的影响”。其认为，过去几年，Ripple通过提供即时跨境支付业务，逐渐成为SWIFT的主要挑战者。（U.Today）[2020/8/19]

观点：机构投资者对加密货币兴趣增加 BTC交易现在更多受到机构推动:区块链数据公司The TIE在6月18日报告称，根据NVTweet比率(将比特币价值与社交媒体中提到“比特币”的次数联系起来)，比特币处于历史最高水平。也就是说，相对于社交媒体的活动，比特币的交易处于历史最高水平。TIE认为这是机构投资者对加密货币兴趣增加的一个迹象，至少相对于散户投资者对加密货币领域的兴趣而言是这样的：“NVTweet比率的上升可能表明，比特币交易现在更多地受到机构交易的推动，因为市值的增长速度快于社会交易量。”（Bitcoinis）[2020/6/19]

如上图所示，验证者集起到以下4种作用：

验证并执行信标链

对分片所提供的数据进行抽样验证

组成分片委员会

提交关于无效状态转换的欺诈证明

我们已经作了两个假设：i)数据具有可用性，ii）区块链会从最近一个具有数据可用性的区块开始进行分叉。则要么人们可以构建欺诈证明，要么系统将缺乏数据可用性归咎于签署该区块的分片委员会，并回滚状态转换。

从定义上来说，ETH2.0是一种ORU

这时，考虑到我们之前对ORU的定义，我们应该能够证明分片实际上就是rollup：

1.所有交易数据都提交到链上

分片区块数据被集中到数据可用性层上，在一定概率上会由全网进行验证。

2.状态根被提交到链上

分片委员会为包含在信标链区块中的分片状态根提供证明。

3.状态根被假定为有效的

信标链在没有进行额外验证的情况下，假定分片委员会的证明是有效的

4.一些节点负责验证ORU的状态转换

分片委员会验证分片的状态转换。

5.有一个可以撤销无效状态转换的链上欺诈证明执行器

信标链支持分片状态转换欺诈证明。

解构ETH2.0

既然我们已经解释了ETH2.0和ORU系统之间不可思议的相似性，我们能够如何利用这一信息来更好地理解整个系统的设计？让我们通过ORU系统的角度来探索ETH2.0的一些设计决定：

数据吞吐量

在当前设计中，系统的数据吞吐量与分片机制紧密耦合。

这里可以采用的一种方法是，将数据可用性检查视为协议中的头等公民。这样可以对数据层进行独立优化，执行层也可以更细的粒度控制硬件要求。

例如，ETH2.0可以提供64个数据中心和一个在信标链上的ORU合约，以此代替分片链。ORU合约可以让rollup决定领导者选举机制，它们想要将数据发送到多少个数据中心上，以及它们是否想与其它rollup绑定。使用的数据中心越多，验证rollup所需的硬件要求就越高。

严格来说，上述系统是当前分片设计的超集。除了由协议定义的64个分片之外，还会有其它具有自己特征的rollup构建在安全数据层上，并且独立于协议分片。

回滚最小化

在简单的ORU中，当选的领导者有权提交无效状态转换。虽然这不会影响系统的安全性，因为无效状态转换是可以通过欺诈证明撤销的，但这确实会破坏rollup的进程。单独来看，这种破坏对作恶者来说通常是不划算的。然而，在ETH2.0中，跨分片通信让这个问题变得特别棘手。处于slotN的分片预期自己可以获得其它分片在slotN-1时的状态。假设分片S~i~提交了一个无效的状态转换，除了单方面发起回滚之外没有其它合理的方法来撤销该状态对分片S~j~的负面影响。

为避免灾难性事件，必须有适当的机制来防止这类回滚。其中最明显的两个机制是分片委员会和托管比特检查。正如“从数学角度证明分片的安全性”一节中所述，即使考虑到各种攻击向量，贿赂分片委员会中2/3以上成员的概率也很低。托管比特可以确保诚实的验证者不会因为懒惰而被签署无效的状态转换。

如果我们认为这些机制的目的是防止无效状态转换，而非维护系统安全，就能选择既有实用价值，又能实现相同效果的参数。例如，将分片委员会的规模减少到64人，随机组成恶意委员会的概率依然低至3.1×10-8。但是从网络和签名聚合的角度来看，这样能够极大减轻负担。

以rollup为中心的以太坊路线图

本文最初撰写于斯坦福区块链大会2020期间。那时，我开始充分领会到ETH2.0和ORU之间的相似性。在看过Vitalik的

文章后，我决定发布这篇文章，来表示对以太坊将来采用以rollup为中心的扩容方案的支持。但是，如本文所述，“以rollup为中心”的扩容方案没有让我们偏离方向，而是一个超集。我们在分片设计中遇到的问题与我们在整合跨rollup通信时遇到的问题是同构的。这就意味着，已经开展的大部分工作都可以继续进行，不会被中断。

以rollup为中心的路线图会降低分片执行所必需的协议复杂性。这使得我们能够不断迭代类似分片的复杂的rollup机制。这样可以让更多开发者为不同的rollup格式做贡献，让现有核心开发者和研究者可以专注于构建一个健壮的数据可用性层。

可以说，通往功能完善的ETH2.0的道路从未如此清晰。

如果你对文中所述内容感兴趣，想要进行深入讨论，请在推特上联系我?@lightclients。我也在将帮助各种有影响力的项目寻找优秀的研究者和工程师。如果你需要帮助，请私信我。

原文链接:?https://lightclient.io/blog/eth2-is-a-rollup/作者:?lightclient翻译&校对:?闵敏&阿剑

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