Vitalik Buterin ：混合 Layer 2 協議的曙光_ROLL:TROLL

撰文：

VitalikButerin

該中文版本編譯由鏈聞提供。

當前以太坊Layer2擴容解決方案正從理論走向實踐。但與此同時，我們越來越明顯的看到這些技術存在內在挑戰，離成熟的以太坊擴容技術還有一定距離。

在很大程度上，以太坊是成功的，因為以太坊的開發者體驗很不錯：編寫程序、發布程序、任何人都可以與之交互。另一方面，設計一個狀態通道或Plasma應用，依賴于很多關于激勵和應用特定用例開發復雜性的明確推理。狀態通道適用于特定用例，例如在兩個交易者或兩個游戲玩家之間發生的多筆重復支付，但是更加通用的用例似乎依然存在一定難度。Plasma?可以用于支付場景，但想要實現通用用例存在一定程度的挑戰：即使是部署一個去中心化交易所，也需要客戶存儲更多的歷史數據，而且在Plasma上部署以太坊式通用智能合約似乎也非常困難。

但與此同時，一個被遺忘的「半Layer2」的協議類別再次出現了——這一類型雖然無法提升可擴展性，但能實現更加泛化和安全的模型。

在2014年發布的一篇博客文章中，我介紹了「影子鏈」的概念，它是一種在鏈上發布區塊數據的架構，但在默認情況下并不會驗證區塊。相反，區塊會被暫時接受，然后在一段時間之后才最終確認。在這兩周內，臨時被接受的區塊可能會受到挑戰，通過挑戰驗證區塊，如果區塊最終被證明是無效的，那么該區塊所在的鏈將會被恢復，同時原始發布者的保證金會被扣除作為懲罰。合約不會追蹤系統的完整狀態，只會追蹤狀態根，用戶自己也可以從頭至尾處理提交給區塊鏈的數據來計算狀態。

Vitalik：以太坊需要改進的不僅是協議的功能，需要對應用程序和錢包進行深度改變:金色財經報道，以太坊創始人Vitalik Buterin發布《The Three Transitions》文章。Vitalik稱，當以太坊從一個年輕的實驗性技術過渡到一個成熟的技術棧，能夠真正為普通用戶帶來開放、全球和無需許可的體驗，堆棧需要大致同時經歷三個主要的技術過渡：向L2擴展過渡，每個人都轉向Rollup；向錢包安全過渡，每個人都使用智能合約錢包；向隱私過渡，確保保護隱私的資金轉移可行。

由于上述原因，這三個轉變至關重要。但它們也具有挑戰性，因為要妥善解決這些問題需要密切協調。需要改進的不僅是協議的功能；在某些情況下，我們與以太坊交互的方式需要從根本上改變，需要對應用程序和錢包進行深度的改變。[2023/6/9 21:27:01]

而最近出現的一個叫做ZKRollup的提案，通過使用ZK-SNARKs驗證區塊的有效性，雖然沒有挑戰期，但是可以達到同樣的效果。

上圖：發布在鏈上的ZKRollup包剖析圖。影響ZKRollup系統狀態的數百筆“內部交易”被壓縮成一個包，其中包含約占10個字節大小的每筆內部交易，以及用于證明相關轉移過程全部有效性的SNARK，約100-300字節。

派盾：標記為Vitalik Buterin的地址轉移多種代幣或是整理錢包:金色財經報道，派盾PeckShield發布推文稱，標記為Vitalik Buterin的地址已轉移多種代幣（一些山寨幣）和1,541.59枚USDC，并將13萬枚USDC轉移到Coinbase，此舉或許是在整理錢包。[2022/12/21 21:58:13]

在上述情況下，主鏈用于驗證數據可用性，但不會驗證區塊有效性或執行任何重要的計算。因此，這種技術在擴容上并沒有什么關鍵優勢，因為鏈上數據負載最終會成為瓶頸，但不可否認，它依然是一個非常重要的手段。數據比計算更便宜，而且市場上也有很多大幅壓縮交易數據的方法——主要是因為交易中絕大部分數據都是簽名數據，而且很多簽名可通過多種形式的聚合壓縮為單個簽名。ZKRollup承諾每秒可以處理500筆交易，這個效率比以太坊本身提升了三十倍，這是因為它將每個交易壓縮到了僅僅10個字節，交易有效性由零知識證明驗證，因此不需要包含簽名。另一方面，使用BLS聚合簽名可以在「影子鏈」中實現類似的吞吐量。即將推出的伊斯坦布爾硬分叉會將數據的gas成本從每字節68個單位減少到每字節16個單位，同時還會將吞吐量提升四倍。

那么，相比于Plasma這樣的鏈下擴容技術，像ZK/OptimisticRollup這種數據鏈上技有什么好處呢？

Vitalik Buterin：FTX事件為加密貨幣提供了教訓:金色財經報道，以太坊聯合創始人Vitalik Buterin在接受采訪時表示，FTX事件是一個\"巨大的悲劇\"，但區塊鏈技術很穩定，以太坊社區中的許多人也將其視為一直相信的事情的驗證，即中心化的任何東西都是可疑的，公開透明的代碼高于個人。此外，VitalikButerin還表示，加密貨幣要充分發揮其潛力還有很長的路要走。（彭博社）[2022/11/21 22:11:15]

首先，ZK/OptimisticRollup無需「半可信」運營商。在ZKRollup中，因為交易有效性是通過加密證明來驗證的，所以package的提交者其實沒有太多辦法「動壞心思」。在OptimisticRollup中，惡意提交者可以發布「壞區塊」，但下一個提交者可以在發布自己的區塊之前立即挑戰該區塊。在?ZKRollup?和?OptimisticRollup?中，會有足夠多的數據會發布到鏈上，允許任何人計算完整的內部狀態，需按順序處理所有提交的delta即可，而且沒有取消此屬性的「數據扣留攻擊」。也就是說，成為一個運營商可以是完全「無需許可」的，所需的保證金也僅僅是用于反垃圾郵件的目的而已。

其次，OptimisticRollup的實現更加泛化，OptimisticRollup系統中的狀態轉換函數可以在單個區塊的gas上限中用來進行更加通用的計算。理論上，ZKRollup?也可通過相同方式實現通用計算，但實際操作中，將?ZKSNARKs?用于通用計算是非常困難的，至少到目前為止是這樣。

Verofax完成Pre-Seed輪融資，Privity參投:Verofax Limited完成Pre-Seed輪融資，Privity FZ LLE參收購一部分股權。據悉，Verofax Limited是一家應用區塊鏈構建創新溯源服務的初創公司。Privity FZ LLE是阿聯酋專注于風險投資的獨立咨詢公司。（Scoop）[2020/7/6]

再次，OptimisticRollup更容易構建客戶端，因為它對Layer2網絡基礎設施的需求較少，只需掃描區塊鏈即可完成很多工作。

不過，像?ZK/OptimisticRollup?的優勢是什么呢？實際上，這是一個高度技術性的問題，也就是所謂數據可用性問題。

基本上，有兩種方法可以在Layer2系統中「作弊」：第一種是將無效數據發布到區塊鏈上，第二種是根本不發布數據。

發布無效數據其實很容易處理，因為一旦數據在鏈上發布，有許多方法可以確定它是否有效，并且將提交的無效數據標記為無效，提交者也會因此受到嚴厲的懲罰。另一方面，不可用數據相比而言會更難處理，因為即使遇到挑戰也無法檢測到不可用性，也無法精準確定這些未發布的數據到底是誰的錯誤，尤其是在數據被默認保留的情況下，僅當某些驗證機制試圖驗證其可用性時才按需顯示。這一點在「漁夫困境」中得到了說明，即在一個挑戰響應游戲中，無法區分惡意提交者和惡意挑戰者：

金色財經現場報道 VR ALL ART首席執行官Vitomir Jevremovic：用虛擬現實和區塊鏈技術顛覆藝術世界:金色財經前方記者實時報道，第二屆全球金融科技與區塊鏈中國峰會于4月12日在上海召開，VR ALL ART首席執行官Vitomir Jevremovic在會上指出，藝術無國界，但是藝術市場有國界，由于運輸距離和本地市場等諸多方面的限制，藝術市場存在挑戰，藝術品投資流動性很差。區塊鏈技術的特性使得其可以提供金融交易支付的支持，保證上鏈藝術品的唯一標識、藝術認證和可追溯性，促進藝術品流通。此外，通過VR技術，將虛擬現實與區塊鏈技術結合還能打破距離限制，為用戶更好的瀏覽藝術世界提供可能。[2018/4/12]

上圖：漁夫困境。如果你僅在T3時刻開始觀察給定的特定數據，那么就無法知道自己是在Case1還是在Case2里，因此也就不知道到底是誰的錯。

通過將問題推給用戶，Plasma和狀態通道有效地解決了「漁夫困境」問題：如果你是一個用戶，并且決定與另一個用戶進行交互，假設該用戶沒有向你發送他們應該發布的數據，那么你就會退出，并轉移到下一個交易對手/操作員。作為用戶，你擁有所有以前的數據和由你簽署的所有交易數據，這一事實使你可以在區塊鏈中證明自己在Layer2協議中擁有的資產，從而安全地將這些資產帶出系統。另外，你還需要有接收資產的操作證明，同時，沒有其他人可以證明你把相關資產發送給其他人，那么你就獲得了這筆資產。這個技術的確很優雅，但卻依賴一個關鍵性的假設：每個狀態對象都有一個邏輯「所有者」，而且在未經該所有者同意的情況下，對象狀態是不能被更改的。

所以，該技術適用于基于未花費交易輸出的支付交易，甚至可以用于去中心化交易所，但這種「所有者」的屬性還遠遠不夠。一些應用并沒有自然所有者，即使在那些擁有所有者的應用程序中，也經常出現多個人可合法地對相關對象進行編輯。如果不引入拒絕服務攻擊的可能性，就沒有辦法允許任意第三方退出資產，因為沒有人能夠證明發布者或提交者是否有過錯。

此外，Plasma和狀態通道還分別存在一些其他問題。對于那些還沒有加入狀態通道的用戶，不允許進行鏈下交易。Plasma?要求用戶用戶存儲大量的歷史數據，當不同的資產相互交織時，這些數據會變得更大買單機制的去中心化交易所中發生的那樣）。

因為數據鏈上計算鏈下（>的?Layer2?技術沒有數據可用性問題，所以不存在上述弱點。ZKRollup?和?OptimisticRollup?會非常謹慎地在鏈上放置足夠的數據，以便允許用戶計算?Layer2?系統的完整狀態，確保如果任何參與者消失，新的參與者可以輕而易舉地頂替。Layer2?技術的唯一問題是不進行鏈上計算的情況下驗證計算，但這其實是一個很容易解決的問題。而且，擴容會帶來更大的效益：ZKRollup?中每個交易大約10個字節，通過使用BLS聚合簽名，OptimisticRollup?也能達到類似的級別。理論上，每秒最高可達500次交易，而在伊斯坦布爾升級之后該指標數字可以達到每秒2000次。

但是，如果你想獲得更高的可擴展性呢？

實際上，數據鏈上Layer2?和數據鏈下Layer2?協議之間存在很大的中間地帶，許多混合解決方案較好地利用了兩者的優勢。舉個簡單的例子，通過在鏈上發布一個訂單撮合映射，就可以防止部署在PlasmaCash上的去中心化交易所出現歷史存儲爆炸問題：

上圖左：擁有一個代幣的?PlasmaCash?用戶需要存儲的歷史數據；

上圖中：當擁有一個代幣且該代幣是通過原子交換獲得時，PlasmaCash?用戶需要存儲的歷史數據；

上圖右：如果訂單撮合被發布在鏈上，PlasmaCash?用戶需要存儲的歷史數據；?

在去中心化交易所用例之外，為了減少用戶需在?Plasma?中存儲的歷史數據量，則可以讓?Plasma?鏈定期在鏈上發布每個用戶的一些數據。我們還可以想象一個平臺在某些狀態有邏輯「所有者」的情況下像?Plasma?一樣工作，或者在某些狀態沒有邏輯「所有者」的情況下，像?ZKRollup?或?OptimisticRollup?一樣工作。Plasma開發人員已開始著手這些優化工作。

其實，現在有必要為?Layer2?擴容解決方案的開發者提供一個強有力的用例，讓他們更愿意在鏈上發布每個用戶的數據：這樣會極大地提升開發便捷性、通用性和安全性，并減少了每個用戶的負載。這么做也會提升效率，即使在完全鏈下的?Layer2?架構中，用戶在不同交易對手方和提供商之間存、取款和轉賬也將是不可避免且經常發生的，因此，會產生大量的用戶數據。顯然，混合路由為實現在準?Layer2?架構內部快速部署完全通用的以太坊式智能合約打開了一扇門。

撰文：VitalikButerin

編譯：鏈聞

來源：鏈聞

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