詳解以太坊擴容方案 Scroll 的技術與架構設計_SCR:CRO

Scroll近期在一級市場的表現非常好，所以我們今天來深入了解一下Scroll的技術與架構設計。

Scroll是一個EVM等效的zkRollup以太坊擴容方案，核心的模塊是zkEVM,用于證明EVM在Layer2中執行的正確性。目前已經開發了一年的時間，并與以太坊基金會的隱私小組進行了深入的合作。

為了使得zkEVM變成一個完整的zkRollup,Scroll圍繞zkEVM構建了一個完整的Layer2架構。

目前的架構包含了中心化的排序節點與去中心化的證明網絡，但未來Scroll將會把排序節點也去中心化，使得整個網絡更加健壯。

Scroll的架構

目前的Scroll架構包含三個主要的組件：

Scroll節點：從用戶交易中構建L2的區塊，提交到以太坊主網，并在L1和L2之間傳遞信息。Roller網絡：生成zkEVM的證明，確保交易被正確執行。Rollup和橋合約：為Scroll交易提供數據可用性，驗證zkEVM證明，允許用戶在以太坊網絡和Scroll之間轉移資產。這些組件的角色關系我們可以從下圖中得出：

日本上市礦業集團DDE數字通證WFCA正式啟動:據官方消息，日本上市礦業集團DDE數字通證WFCA正式啟動，本次STO不僅將產業利潤提前釋放，還將踐行WFCA產能通證化、銷售智能化，通證資產化等全面鏈改推行。

WFCA錨定實物通證資產&元數據庫網絡MNT&MND生態社群強強聯手，必將樹立Web3賦能實體礦業第一股的行業標桿。

據悉，WFCA Infrastructure是一個基于區塊鏈技術的基礎設施，包括元宇宙、NFT、專用鏈和DeFi等概念。[2023/4/15 14:05:39]

Scroll節點

Scroll節點是應用和用戶與Scroll網絡交互的主要方式，Scroll節點包含了三個模塊：

數據：1.55萬枚ETH從未知錢包轉入幣安:金色財經報道，Whale Alert監測數據顯示，1.55萬枚ETH于今日14:31從未知錢包轉移至幣安，價值約2066萬美元，交易哈希為：0xca7ff642baedcccf586b1114acf7c5ce99eb7d6280c96a0d768e8f3842abc6b7。[2023/1/11 11:05:59]

Sequencer

Sequencer提供了一個JSON-RPC接口從而獲得Layer2上的轉賬信息。每隔幾秒，Sequencer會從L2的內存池中獲得一系列轉賬記錄，執行這些轉賬并生成新的L2區塊與新的狀態根。

Scroll上的Sequencer是基于經過時間驗證的Geth開發的，目的是為了保證兼容性和安全性。

歐洲證券和市場管理局：越來越多的比特幣和加密貨幣采用可能會影響傳統金融:金色財經報道，Bitcoin Archive在社交媒體上稱， 歐洲證券和市場管理局表示，越來越多的比特幣和加密貨幣采用可能會影響傳統金融。[2022/10/5 18:39:40]

Coordinator

當新的L2區塊被生成之后，Coordinator會從Sequencer中獲得交易執行記錄。然后Coordinator將執行記錄分派到從roller池中隨機選擇的roller以生成證明。

Relayer

Relayer會監視部署在以太坊和Scroll上的Rollup和橋合約，這主要有兩個作用。

首先是監控Rollup合約以跟蹤L2塊的狀態，包括數據可用性和有效性證明。

數據：超2.4億枚USDT從未知錢包轉移至幣安:8月15日消息，Whale Alert數據顯示，240,236,616枚USDT（價值242,147,652美元）從未知錢包轉移至幣安。[2022/8/15 12:26:29]

其次，Relayer監視部署在以太坊和Scroll上的橋合約的存取款事件，并將消息在兩條鏈之間中繼。

Roller網絡

Rollers在網絡中充當證明者，負責為zkRollup生成有效性證明。Rollers有望利用GPU、FPGA和ASIC等加速器來減少驗證時間和驗證成本。下圖顯示了Roller如何為每個塊生成有效性證明：

Meta扎克伯格：元宇宙將在本10年后期成重要業務:金色財經報道，Meta Platforms首席執行官馬克?扎克伯格說道，元宇宙將在這個10年的后半期成為這家社交網絡公司的重要業務，并希望吸引大約10億人在元宇宙中花費幾百美元購物，包括購買數字商品、數字內容、數字東西來表達自己。不過，扎克伯格認為元宇宙需要花一些時間才能達到幾億甚至幾十億的用戶量級。（CNBC）[2022/6/26 1:31:55]

Roller首先將從Coordinator接收到的執行序列轉換為circuitwitnesses。其次，Roller為每個zkEVM電路生成證明。最后，Roller使用證明聚合方法將來自多個zkEVM電路的證明組合成一個塊證明。Rollup和橋合約

Scroll通過Rollup和橋合約來連接以太坊主網和Scoll網絡，保證L2交易的數據可用性，并使用戶可以在L1和L2之間轉移資產。

Rollup合約從Sequencer中獲取L2的狀態根作為calldata。這為Scroll塊提供了數據可用性，并利用以太坊的安全性來確保包括ScrollRelayer在內的索引可以重建L2塊。一旦建立L2區塊有效性的區塊證明已被Rollup合約驗證，相應的區塊將被視為在Scroll上最終確定。

部署在以太坊和Scroll上的Bridge合約允許用戶在L1和L2之間傳遞任意消息。在這個消息傳遞協議之上，Scroll還構建了一個去信任橋接協議，允許用戶雙向橋接ERC-20資產。

要從以太坊向Scroll發送消息或資金，用戶需要在Bridge合約上調用sendMessage。

Relayer將在L1上索引,并將其發送到Sequencer以包含在L2塊中。從Scroll發送回以太坊的消息在L2Bridge合約上使用了類似的過程。

Scroll的zkRollup是如何工作的

將上述的三個模塊放在一起，我們就可以知道ScrollzkRollup的整個工作流程了，如下圖所示：

Scroll中的L2區塊生成之后，將提交給以太坊主網，具體的過程如下：

1.Sequencer生成了一系列的塊，對于第i個塊，Sequencer執行追蹤T，并將其發送給Coordinator。同時，Sequencer將交易數據D作為calldata提交給以太坊上的Rollup合約以獲得數據可用性，再將由此產生的狀態根和交易數據作為狀態提交給Rollup合約。

2.Coordinator隨機選擇一個Roller為每個塊生成有效性證明。為了加快證明的生成過程，可以在不同的Roller上并行生成不同的區塊證明。

3.在為第i個塊生成證明P后，Roller將其發送回Coordinator。每隔k個塊，Coordinator向另一個Roller派發一個聚合任務，將k個塊的證明聚合成一個證明A。

4.最后，Coordinator將聚合證明A提交給Rollup合約，通過對照先前提交給Rollup合約的狀態根和交易數據承諾來驗證聚合證明，最后確定L2上的之間的塊。

經過這樣的過程Scroll上的區塊會被最終確定下來，每個L2的區塊在這一過程中會經歷三個過程，其分別為：

Precommitted：表示一個區塊已經被Sequencer提交并發送給Rollers。Committed：表示區塊的交易數據已經被發布到了以太坊網絡的Rollup合約上。Finalized：表示此區塊的交易已經被正確地執行。綜上所述，Scroll能夠在L2上執行EVM字節碼，同時從以太坊主網繼承強大的安全性保證。這也是Scroll這種EVM等效和其他EVM兼容方案的最大不同點。

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