科普 | 自下而上解释 Optimistic Rollup

作者:?AliAtiia

翻译&校对:IANLIU&阿剑

来源：以太坊爱好者

本文将通过简单的例子，自下而上地阐述OptimisticRoll-Up(ORU)的运作方式；为了让我们能“看得见摸得着”ORU链所有的意涵，本文举的示例也会比较特殊。

ORU是以太坊layer2扩展方案中的佼佼者，既能把可扩展性的蛋糕做大，也能让你吃到——至少是吃到一部分吧。大家之所以对ORU如此兴奋，是因为它及它的表亲——ZK-Rollup，克服了侧链、plasma、状态通道等方案都没有解决的layer2难题。

ORU要解决什么问题？

某所高中正面临这样的问题：每隔几天，就会出现小情侣的争吵事件，通常是因为其中一方劈腿。

典型的场景如下：

Alice看到男朋友Bob亲吻Cathy，她感到非常生气。但Bob可能会辩解“我发誓我没这么做！”或“我俩早就分手了！”......但Alice根本听不进去，抓起椅子就朝Bob扔去；这种在走廊上演的小剧场，正破坏着整个校园的环境。

解决方法v1

校园里的超级书呆子Jamal提出了一种解决方案：

每天晚上，要求所有学生选择以下信息之一，并签署自己的密码学签名——

“我单身，勿扰”

“我单身，待配对”

欧科云链集团正式启动区块链科普行动“星途计划”:欧科云链集团于4月26日，正式宣布启动了区块链科普行动——“星途计划”，行动包括将在全国范围展开系列沙龙，加大力度推进区块链科普进机关、进国企、进校园等，联合政府部门、行业协会等共同构建起更加完善和有效的区块链科普教育生态，与此同时，直击区块链科普现存痛点，推出简单易懂的“秒懂区块链”公益短视频课。

该计划旨在全维度推动社会建立对产业更清晰的认知，与“鲲鹏计划”一道助力数字经济及区块链产业本身健康发展夯实“人才”和“产业认知”两大基础。[2021/4/26 20:59:37]

“我正在与X约会”

“我正在和多个人约会”

这里的签名和用于密码学货币转账的签名类型是一样的。学校会在布告栏张贴“学生与其对应公钥”的公告，所以任何人都能用签名验证的方法来确实谁签了什么消息。为了方便同学们使用，Jamal开发了一款app，每个同学只要在app上选择四条内容之一，然后点击“签名&发送”按钮就行，之后签名消息会从后端向以太坊P2P网络广播——事实上，这些消息会先发到Jamal家里的服务器，由他代表同学们向以太坊发送消息，这样同学就不需要操心以太坊Gas的设置。Jamal通过一些智能合约高级技巧，就可以自己先替同学们支付Gas，然后再按月度向学校报销Gas费用。学校里有1000位同学，每人每天都要签署发送1条消息，平均每条消息要花费$0.1的Gas；所以每个月学校用在Gas上的费用为：

(1000学生)x(1信息/天/学生)x($.1gas/信息)x(30天/月)=

火币推出《一分钟读懂DeFi》系列科普视频:据官方消息，8月24日，火币推出《一分钟读懂DeFi》系列科普视频，并与微博财经合作冠名播出，布道DeFi认知，助力行业发展《一分钟读懂DeFi》是由火币成长学院打造的业内首个系统全面讲解DeFi的系列科普动画，继推出《区块链100问》后的再续佳作。《一分钟读懂DeFi》系列动画对DeFi的发展进行系统梳理，适合想要由浅入深、全面系统了解区块链DeFi的人们轻松了解DeFi。目前视频已由火币网官方微博发布。[2020/8/24]

$3000gas/月.

肉疼！

解决方法v2

对于财政吃紧的学校来说，每个月$3k的支出显然是不合适的。这时候ORU就派上用场了。Jamal告诉校方，使用ORU可以降低约99%的gas费用，以下是改进的方案：

和v1方法一样，当每位学生点击“签名&发送”之后，信息会先发送至Jamal家的服务器。然后Jamal将所有的签名叠加成一串字符串数据

WiSWho的信息。WiSWho的信息格式是、……

接着，Jamal用

自己的私钥签署这

一笔交易，并广播之。交易信息为：

“我，Jamal，检查过这笔交易附带的

WiSWho数据，

WiSWho代表截至dd/mm/yyyy所有学生的交往关系，我对天发誓这些数据

IMF今日发布的加密货币科普视频实为两年前旧闻，且存在诸多疏漏:国际货币基金组织IMF今日在推特上发布了一条关于加密货币的科普视频，这段时长两分钟的视频最初发布于2018年6月。该视频称加密货币是“货币进化的下一步”，但没有特别提到DLT、区块链，甚至是代币名称等术语。BTC、XRP和ETH只出现在说明加密交易的图形中。尽管这段视频到目前为止已经获得了超过13.7万的点击量和2900个赞，但来自加密社区的许多反应都是批评的，他们指出了信息中的漏洞和似乎具有误导性的措辞。

Reddit用户nanooverbtc称：“他们犯了很多错误，比如把私钥称为密码。”该视频也没有讨论挖矿或加密货币供应。Kraken策略师Pierre Rochard等知名人士表示：“可证明的稀缺性是比特币有趣的原因，你忘了提这一点。”（Cointelegraph）[2020/8/24]

包含了完整的事实，无任何人工添加。”

用行话来说，Jamal充当了layer2“执行者”的角色。如果你曾经用以太坊进行交易，你可能注意过附加数据——也就是以太坊浏览器中“Inputdate”那一栏。如下图所示，简单交易中大多数人会将附加数据留空；如果交易中调用了如Uniswap的swap函数，则调用的函数名和传入的参数就会附加上作为交易的InputData；Jamal的交易会调用layer1的ORU合约，

WiSWho就是Jamal广播的交易的InputData。

声音 | 上海股交所总经理：区块链想要大规模发展要做好社会科普工作:金色财经报道，上海股交所总经理张云峰表示，区块链当前还处于一个“概念”的阶段，距离成熟应用，影响到百姓的日常生活还有很长的路要走。对于“区块链”和其会带来的社会和经济效果，沈阳应当持审慎的态度。区块链想要大规模发展，一方面要做好这项复杂技术的社会科普工作，加快社会大众对区块链的了解。另一方面，要充分发挥市场的作用，让企业用实实在在的技术创新，赋能实体经济的发展。[2019/11/17]

左图：简单交易，没有附加数据。右图：Uniswap函数和入参（例如

min_tokens是收到的以太坊数量）作为附加数据。以太坊的ORU合约只会验证Jamal的签名，而附加数据

WiSWho中的其他同学的签名，只会被视为区块的二进制“冷数据”。

这就是扩展性的体现，因为这样一来layer1的全节点只要验证ORU执行者的签名并存储附加数据，而

不需要验证

WiSWho里的所有签名。

悬念

你可能已经注意到Jamal签署的信息，强调了两句话：

包含了完整的事实，且

仅包含事实。

违反规则1的情况称为恶意审查（

censorship），意思是Jamal在恶意地过滤信息，比如Bob和Alice有过节，所以Bob贿赂Jamal，让他审查Alice的信息以破坏Alice的美好生活。违反规则2的情况称为诈欺（

动态 | 浙江卫视节目科普支付宝区块链防伪溯源产品:昨日，在浙江卫视播出的科普综艺栏目《智造将来》现场，支付宝首次展示了支付宝区块链防伪溯源产品，以接地气的方式公开向大众展示区块链在生活中的应用。[2019/3/4]

fraud），意味着Jamal将一条或多条不存在的信息加到

WiSWho。比如，数据中包含一条Alice的声明——“我正在和10位男孩及10位女孩约会”，而事实上Alice根本没有签署这样的信息，所以Jamal在

WiSWho中放入的Alice签名是非法的。因为ORU合约不会检查

WiSWho内容的正确性，所以诈欺行为会严重影响使用ORU的初衷，还会让gas费用上升，因为存在诈欺行为会迫使大家退而使用v1解决方法。虽然我们相信，Jamal是个正直的人，他承诺绝对不会搞审查或诈欺，但从安全性的角度考虑，我们最好还是将希望寄托在Jamal“无法作恶”而非“不会作恶”。

保留对Jamal的检查权

校方决定对Jamal采行胡萝卜加大棒的管理方式：胡萝卜：Jamal提供服务换取可观的报酬，每天Jamal发送WiSWho交易之后，智能合约就会从授权Jamal向校方提领$5的权利。但Jamal不能立刻拿到这$5，他只能在月末提领。Jamal看着可提领额度每天蹭蹭往上涨，他肯定会愿意继续提供服务。避免恶意审查的柔性手段：如果Jamal故意无视Alice提交的信息，当晚她可以自行向智能合约提交签署信息。隔天一早，Alice可以去找校长告状，同时其他同学也会有所警惕，Jamal的声誉会因为作恶行为而下降。对于校方来说，很容易就能找到能替代Jamal角色的人选：智能合约已经在layer1上部署运行，Jamal的替代者只要运行AWSlambda服务，每天持续监听同学们发来的信息、打包签名、向ORU合约广播单笔交易即可。

实际上，任何愿意在合约上锁定保证金的人都可以成为执行者。

避免诈欺行为的强硬手段：

任何人都能发现Jamal存在诈欺行为，并通过简单举证向layer1的ORU合约证明存在诈欺。除此之外，Jamal必须事先向智能合约锁定一笔保证金，保证金增加Jamal进行诈欺的成本。简单举证包含如下内容——“嘿ORU，这个签名是Jamal检查过的数据之一，由Alice签署；但我，作为举报者，我宣布这是个无效的签名！”

智能合约会从先前发布的数据中抽取出Alice的签名，并通过Alice的公钥执行签名验证。如果这个签名的确是无效的，则：

清零Jamal的待提领奖励，

将Jamal的保证金一半奖励给举报者，另一半销毁。

更进一步剖析强硬手段

强硬手段是ORU合约中最有趣、最具决定性的内容；事实上，它就是ORU成为layer2解决方案的核心因素。这个手段的特别之处在于：不只是校方或学生，任何人都能举起这监督的大棒。只要

WiSWho数据上链，举报者们就能拿到证明Jamal是否作恶所需要的所有材料。人人都能向ORU合约发出对Jamal交易的质疑，并有机会获得举报成功的奖励。强硬手段的设计及运作，是不同ORU实现之间最重要的区别。

来自教育部的电话

“何时能得到大规模接受？”这是我们圈子里最常见的问题。假设大家都开始采用区块链技术，ORU也能用于解决网络拥堵——但现在却出现另一个问题。假设教育部希望Jamal处理全国范围内，所有学校的签名，这时候我们的问题就会从“能处理多少学生？”转为“你能处理多少学校？”。

你可能会说，“既然可以将整个学校的所有签名整合为一笔交易，那同理将全国的签名整合为一笔交易不就好了？”

这就牵扯到ORU扩展性的上限：区块的Gas上限。虽然Jamal广播交易的Gas消耗量很低，但并不是不存在。如果想要在一笔交易中包含全国范围内的所有学生数据，很有可能会超过区块的Gas限制，换言之，Jamal需要将数据进行拆分，分批广播。所以说，通过ORU能获得的扩展性是有上限的，如果你需要无限扩展，可以考虑侧链或plasma等......但这样资金安全就没那么有保障。

重温一下ORU的好处

在乐观情况下，layer1的全节点无需执行ORU操作者发起的交易的附加数据，这样一来：

layer1全节点层面的执行成本更低；因为存储数据要比在其内部运行任何逻辑便宜得多。

每笔交易的Gas成本更低；因为与执行交易相比，存储数据的Gas成本更低。

ORU与侧链/Plasma/状态通道有什么区别？

与侧链不同：侧链的理念发端于2014年，但从未产生很大的吸引力；而ORU链的安全性是直接由Layer-1来保护的。假设你在ORU链上玩扑克或交易代币，则你的资产转移就等同在layer1上转移一样安全。虽然当发生欺诈情况时，可能会遇到一些不便——例如你需要等待一两个星期才能释放资金，但是layer1仍然可以保证资金的安全。另一方面，如果你在侧链进行交易，侧链上的矿工或验证者可以窃取你的资金；因为只要他们想要，就能单方面向layer1讲述对他们有利的故事，而layer1无从考证。

与plasma和状态通道不同：ORU的诈欺证明机制非常简单，

任何人都能提交挑战。举报者有layer1上可用的

所有数据，能够检测并向ORU合约提交诈欺行为证明，以此获得奖励。如果采用plasma或状态通道，用户必须承担其资金的部分或全部的安全性责任，并且必须时刻“监视”layer1合约的情况，以防执行者或其他用户搞欺诈。

总结

所谓的optimisticrollup(ORU)，其实就是①智能合约——部署在某layer1(如，以太坊主网)上，以及②区块生产者——会监听特定p2p网络的交易的，并将其汇总成一个大字符串数据，附上验证签名后上链。因为合约能够直接接收用户的交易，即使执行者掉线或是作恶，都能保证用户能够安全地将资金从ORU退出。更重要的是，合约能够核实执行者是否存在诈欺行为，如有有，合约还能罚没执行者的保证金。举报者进行诈欺检测及举证所需的所有数据，都能从ORU交易的附加数据取得；Layer1的全节点不会执行附加数据的内容，这就是layer1能够扩展的根本因素。对于Layer1来说，这些附加数据只是个二进制数据包，并会被永久存储，仅此而已。

原文链接:?https://gourmetcrypto.substack.com/p/optimistic-rollups-from-the-bottom

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