1、證明系統(tǒng)與Optimistic證明

讓我們回歸區(qū)塊鏈的基礎(chǔ)。區(qū)塊鏈本質(zhì)上是一個(gè)狀態(tài)機(jī)，其狀態(tài)會(huì)隨著交易的變化而改變，而變化后的共享狀態(tài)會(huì)所有被參與者所用。確保所有參與者就共享狀態(tài)達(dá)成共識是至關(guān)重要的。為了更好地達(dá)成共識并消除對某一方的信任需求，區(qū)塊鏈側(cè)重于去中心化特性。然而，這種去中心化可能會(huì)限制擴(kuò)展性，使其難以容納更多交易。這些問題構(gòu)成了區(qū)塊鏈的三難困境。

以太坊作為最早的智能合約區(qū)塊鏈之一，引領(lǐng)了rollup的創(chuàng)建。在rollup模式中，執(zhí)行與以太坊相分離，但仍然存有一個(gè)檢查有效性和懲罰惡意活動(dòng)的系統(tǒng)。建立這個(gè)系統(tǒng)的方法有兩種。第一種是optimistic方法，在該方法下，下一個(gè)狀態(tài)是預(yù)先確認(rèn)的，經(jīng)過一個(gè)緩沖挑戰(zhàn)期再最終確定。第二種方法是利用zk有效性證明，在該方法下，狀態(tài)更新可以在低成本的驗(yàn)證過程中通過一個(gè)鏈上zk證明進(jìn)行驗(yàn)證。雖然側(cè)鏈?zhǔn)橇硪环N選擇，但我將其排除在外，因?yàn)閭?cè)鏈對以太坊結(jié)算的依賴程度很低。

由于實(shí)現(xiàn)過程簡便，optimistic證明（又名欺詐證明或錯(cuò)誤證明）是結(jié)算rollup狀態(tài)更新的主要可行方法。

1.1證明系統(tǒng)的狀態(tài)：ZK和OP

人們一度認(rèn)為，zk證明系統(tǒng)將很快占據(jù)主導(dǎo)地位，optimistic證明系統(tǒng)將失去優(yōu)勢。人們通常期待zk證明系統(tǒng)可以為rollup提供更低的成本和更快的最終確定性，其在證明生成方面已經(jīng)取得了重大進(jìn)展，在基于MIPS、RISC-V和Wasm的通用zkVM構(gòu)建上進(jìn)行了各種實(shí)驗(yàn)。這些項(xiàng)目包括ZKM、RiscZero、Succint Labs和Fluent。盡管zk rollup有明顯的好處，但開發(fā)具有成本效益的安全版本的挑戰(zhàn)是巨大的。EVM這類虛擬機(jī)的更新也存在挑戰(zhàn)，因?yàn)楹茈y在不損壞任何特性的情況下合并新功能。

由于存在這些挑戰(zhàn)，目前在rollup生態(tài)系統(tǒng)中最常見的是optimistic證明系統(tǒng)，它占據(jù)了大部分TVL（約為L2總TVL的75%）。目前還不確定這種主導(dǎo)地位是否會(huì)在未來持續(xù)下去。然而，已有眾多旨在優(yōu)化證明系統(tǒng)的舉措取得了很大進(jìn)展。

1.2 Optimistic證明制度的未來會(huì)怎樣？

很多積極的研究和開發(fā)正在進(jìn)行中，目標(biāo)是改進(jìn)optimistic證明系統(tǒng)，主要圍繞以下三方面進(jìn)行：

· 降低成本

· 去中心化排序、挑戰(zhàn)和最終確定過程

· 減少soft finality（軟最終性）和hard finality（硬最終性）

這三個(gè)領(lǐng)域都展現(xiàn)出了重大努力，例如最近的Dencun升級，該升級包含了EIP-4844，改進(jìn)了數(shù)據(jù)壓縮，以及交互式證明系統(tǒng)的開發(fā)。

在深入研究最新進(jìn)展之前，有必要先來徹底了解一下既定概念和當(dāng)前情況。首先，我們應(yīng)該來看該領(lǐng)域的發(fā)展演變，然后深入研究optimistic證明項(xiàng)目的現(xiàn)狀。

2、Optimistic證明系統(tǒng)的發(fā)展史

Optimistic證明系統(tǒng)不是一蹴而就的。有眾多研究人員和開發(fā)人員努力構(gòu)建機(jī)器人證明系統(tǒng)，以確保其在實(shí)際操作中可以無縫運(yùn)行，目前該系統(tǒng)已保障180億美元的資金安全。讓我們回顧一下曾經(jīng)的里程碑。

2.1過去—追溯歷史

Optimistic Rollup最初是由以太坊研究人員John Adler于2019年提出的以太坊的Layer 2擴(kuò)展解決方案。Optimistic Rollup的核心理念是將計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲從以太坊主網(wǎng)轉(zhuǎn)移到獨(dú)立的L2鏈上，同時(shí)仍然繼承以太坊的安全保證。開發(fā)Optimistic Rollup的主要?jiǎng)訖C(jī)是考慮到以太坊主網(wǎng)上的擁塞和高交易費(fèi)問題。隨著DeFi協(xié)議和NFT的日益普及，以太坊面臨著擴(kuò)容問題，阻礙用戶體驗(yàn)和經(jīng)濟(jì)效率。

Optimistic Rollup主要由Arbitrum和Optimism兩個(gè)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和開發(fā)。這些rollup旨在通過處理鏈下交易并在以太坊主網(wǎng)上發(fā)布壓縮交易數(shù)據(jù)和輸出根，為以太坊提供可擴(kuò)展性。由于它們?yōu)橛脩艉蚫app降低了成本，以太坊社區(qū)迅速采用了這些rollup。

Optimistic Rollup的關(guān)鍵特征是它們采用“optimistic”方法——在對交易進(jìn)行簡單的有效性檢查后，它們假設(shè)所有交易是默認(rèn)有效的，并且它們依賴欺詐證明機(jī)制，挑戰(zhàn)者可以在設(shè)定的時(shí)間段（通常是7天）內(nèi)挑戰(zhàn)交易的有效性。如果檢測到欺詐交易，則在鏈上執(zhí)行欺詐證明以正確方式重新處理交易。這種樂觀的方法允許optimistic rollup在以太坊主網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)顯著的擴(kuò)展性改進(jìn)。

過去曾有很多挑戰(zhàn)。最初，像Optimism這樣的項(xiàng)目使用他們自己修改的EVM（稱為OVM），這限制了它與EVM的兼容性。這些項(xiàng)目將繼續(xù)采用集中的方法來解決回滾和挑戰(zhàn)機(jī)制。這種方法帶來了一種安全權(quán)衡，因?yàn)榻灰撞皇橇⒓唇Y(jié)束的，如果有限數(shù)量的參與者在挑戰(zhàn)窗口期間檢測到欺詐，則可以回滾交易。

2.2現(xiàn)狀—不斷進(jìn)步，但也面臨挑戰(zhàn)

Optimistic證明系統(tǒng)的最新發(fā)展顯著提高了以太坊L2解決方案（如Arbitrum和Optimism）的效率和可擴(kuò)展性。除了以太坊的Dencun升級之外，Optimistic Rollup的其他優(yōu)化也有助于提高效率。例如，Arbitrum一直致力于完善其錯(cuò)誤證明系統(tǒng)，以確保數(shù)據(jù)的完整性和安全性。

Optimism通過其Superchain（超級鏈）戰(zhàn)略也取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，該戰(zhàn)略旨在使用OP Stack創(chuàng)建一個(gè)由多個(gè)L2組成的協(xié)調(diào)的生態(tài)系統(tǒng)。Superchain利用自定義和alt DA解決方案、跨鏈消息傳遞和共享排序來促進(jìn)無縫互操作性和可擴(kuò)展性優(yōu)化。

最近對Optimistic Rollup生態(tài)系統(tǒng)的增強(qiáng)已經(jīng)顯現(xiàn)了從非交互式欺詐證明到交互式欺詐證明的轉(zhuǎn)變。交互式證明包括一個(gè)來回的對話，以有效識別和糾正錯(cuò)誤的交易。這一變化旨在降低鏈上驗(yàn)證的計(jì)算成本和復(fù)雜性。

3、當(dāng)前格局

讓我們來看一下rollup的當(dāng)前狀態(tài)，重點(diǎn)關(guān)注在optimistic證明系統(tǒng)下運(yùn)行的項(xiàng)目及其發(fā)展。

目前，Arbitrum和Optimism主要致力于改進(jìn)optimistic證明系統(tǒng)。其他項(xiàng)目，如Initia、Dymension和Rollkit，正在開發(fā)自己的rollup生態(tài)系統(tǒng)框架。

Arbitrum和Optimism正在努力改進(jìn)欺詐證明的技術(shù)，而其他項(xiàng)目也在實(shí)現(xiàn)有趣的方法。我們來簡要概述一下他們目前的活動(dòng)和進(jìn)展。

3.1 Arbitrum—多輪證明和BoLD

3.1.1 Multi-Round Proof（多輪證明）

Arbitrum的證明系統(tǒng)使用“多輪欺詐證明”方法來驗(yàn)證交易。這個(gè)過程主要發(fā)生在鏈下，最終狀態(tài)記錄在以太坊的區(qū)塊鏈上，以提高透明度。

該系統(tǒng)的核心特征是“assertion tree（斷言樹）”。使用ETH發(fā)布bond的驗(yàn)證者對Arbitrum的狀態(tài)做出聲明（或“斷言”）。這些斷言形成了一條鏈，每個(gè)斷言都建立在上一個(gè)斷言之上。然而，當(dāng)出現(xiàn)相互矛盾的斷言時(shí)，斷言樹會(huì)分 裂出分支，這表明可能存在欺詐。

解決這些爭議涉及到一種名為“dissection”的交互式證明技術(shù)。參與爭議的驗(yàn)證者系統(tǒng)地縮小了他們的分歧，直到只剩下一個(gè)操作。然后該操作在以太坊L1上運(yùn)行以確定其有效性。

具體步驟如下：

· 兩個(gè)驗(yàn)證者對Arbitrum的狀態(tài)存在分歧。

· 他們逐漸將他們的爭議減少到只剩一個(gè)計(jì)算步驟。

· 然后在以太坊L1上運(yùn)行此步驟以驗(yàn)證哪個(gè)驗(yàn)證者是正確的。

Arbitrum的方法以其高效而著稱。通過隔離和檢查有爭議的計(jì)算，它避免了在以太坊上重新運(yùn)行整個(gè)交易而帶來的更高成本的過程，正如Optimism的單輪欺詐證明所做的那樣，因?yàn)閱屋喥墼p證明需要在L1鏈上進(jìn)行全部計(jì)算。

3.1.2 Arbitrum BoLD

BoLD（有界流動(dòng)性延遲）是專為Arbitrum鏈上的Optimistic Roolup量身定制的新的爭議解決協(xié)議，旨在促進(jìn)無需許可的驗(yàn)證。這種機(jī)制通過確保爭議在預(yù)定的時(shí)間窗口內(nèi)得到解決，從而降低了延遲攻擊相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)。

BoLD具有幾個(gè)關(guān)鍵特性，是其功能的重要組成部分。首先，它引入了無需許可的驗(yàn)證，允許任何誠實(shí)的一方驗(yàn)證并綁定他們的資金，以發(fā)布正確的L2狀態(tài)斷言。此特性使誠實(shí)的驗(yàn)證者能夠挑戰(zhàn)并贏得與惡意參與者的爭議。其次，BoLD保證爭議將在固定的時(shí)間窗口內(nèi)解決，目前對Arbitrum One和Nova設(shè)置為一個(gè)挑戰(zhàn)期（約6.4天）。此外，解決爭議的最長時(shí)間包括最多兩個(gè)挑戰(zhàn)期加上安全理事會(huì)可能進(jìn)行干預(yù)的兩天寬限期。最后，BoLD支持Arbitrum進(jìn)入Stage 2 rollup階段，確保任何人都可以驗(yàn)證該L2狀態(tài)并向以太坊提交欺詐證明，這增強(qiáng)了該平臺的去中心化特性和安全性。

至關(guān)重要的是，BoLD提倡無需許可的參與，鼓勵(lì)任何誠實(shí)的一方參與驗(yàn)證過程。這種包容性旨在通過多樣化參與和減少中心故障點(diǎn)，培養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的更大的彈性。目前，BoLD正處于alpha發(fā)布階段，并部署在公共測試網(wǎng)絡(luò)上。它還經(jīng)過了兩次審計(jì)。

3.2 Optimism—錯(cuò)誤證明VM，Cannon

OP-Stack中的錯(cuò)誤證明系統(tǒng)旨在挑戰(zhàn)和減輕網(wǎng)絡(luò)中的惡意活動(dòng)。即將推出的錯(cuò)誤證明虛擬機(jī)將是一個(gè)關(guān)鍵改進(jìn)。該系統(tǒng)由三個(gè)主要部分組成：錯(cuò)誤證明程序（FPP）、錯(cuò)誤證明虛擬機(jī)（FPVM）和爭議博弈協(xié)議。FPP檢查rollup狀態(tài)轉(zhuǎn)換，以驗(yàn)證L2輸出（L1輸入），整理L1輸出的爭議。這種模塊化架構(gòu)允許獨(dú)立開發(fā)和部署多個(gè)證明系統(tǒng)和獨(dú)特的爭議博弈，極大地增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性和安全性。

FPVM是該架構(gòu)中的一個(gè)最小且可組合的單元，由于與FPP分離，它可以執(zhí)行用于證明交易的指令周期，同時(shí)不受以太坊協(xié)議更新的影響。爭議博弈協(xié)議通過等分狀態(tài)轉(zhuǎn)換來協(xié)調(diào)挑戰(zhàn)機(jī)制，將爭議縮小到單個(gè)指令驗(yàn)證，從而允許在L1 EVM上進(jìn)行有效證明。該系統(tǒng)促進(jìn)了一個(gè)包括各種證明方法的多證明未來，如ZK證明和聚合證明系統(tǒng)。

3.3 Initia—Enshrined OP-Stack，OPinit

Initia是一個(gè)Comsos L1區(qū)塊鏈，它正在構(gòu)建一個(gè)統(tǒng)一的、相互交織的rollup生態(tài)系統(tǒng)。Initia非常類似于以太坊中的rollup生態(tài)系統(tǒng)，只不過是專為rollup自下而上設(shè)計(jì)的。Initia L1的驗(yàn)證者為rollup運(yùn)行排序器，基于optimistic證明的結(jié)算嵌入到L1區(qū)塊鏈中。讓我們看看這些rollup是如何工作的，這些rollup是由OPinit Stack構(gòu)建的，OPinit Stack支持EVM、WasmVM和MoveVM，具有通過IBC實(shí)現(xiàn)的原生互操作性。

OPinit Stack是一個(gè)旨在啟動(dòng)基于Initia L1區(qū)塊鏈的Minitia L2的框架。OPinit Stack專門使用CosmosSDK構(gòu)建的，CosmosSDK可幫助構(gòu)建虛擬機(jī)無關(guān)的Optimistic Rollup，非常接近于Optimism的Bedrock接口。通過利用Initia L1治理模型，它有效地處理欺詐證明糾紛，確?？煽康慕灰昨?yàn)證和糾紛解決。就像Bedrock的挑戰(zhàn)系統(tǒng)一樣，被許可的挑戰(zhàn)者可以刪除未確定的輸出。此外，通過L1提議，可以更改輸出提交者。

OPinit Stack必不可少的兩個(gè)主要模—OPHost和OPChild：

· OPHost模塊是為Initia生態(tài)系統(tǒng)中的L1操作而設(shè)計(jì)的，利用了Cosmos SDK功能。它包括各種消息類型和RPC handler方法，以促進(jìn)諸如批量提交、橋創(chuàng)建、輸出數(shù)據(jù)提議和輸出刪除等核心活動(dòng)。

· OPChild模塊專注于L2操作，提供支持代幣轉(zhuǎn)移和費(fèi)用池管理的機(jī)制。它還包括特定的消息類型和RPC handler，用于執(zhí)行消息、確定代幣存儲和啟動(dòng)從L2到L1的代幣提取，從而確保在Initia架構(gòu)內(nèi)實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的L2功能。

3.4 Taiko—多輪系統(tǒng)

Taiko是一個(gè)默認(rèn)的optimistic rollup，使用一個(gè)多重證明系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)合了optimistic方法和zk證明的使用。

這個(gè)過程從Proposer（提議者）開始，他們從L2交易中構(gòu)建rollup塊，并將它們推薦給以太坊上的L1 Taiko合約。這些提議區(qū)塊被添加到L1合約中，不需要任何有效性證明。然后，Prover（證明者）有機(jī)會(huì)通過提供bond來挑戰(zhàn)所提議區(qū)塊的有效性，這需要質(zhì)押TAIKO代幣。如果一個(gè)區(qū)塊在挑戰(zhàn)期內(nèi)沒有受到挑戰(zhàn)，那么它將被認(rèn)為是有效的，并在L1上被最終確定，并返回證明者的bond。在區(qū)塊受到挑戰(zhàn)的情況下，需要zk證明來確認(rèn)區(qū)塊的有效性。正確的Prover，無論是最初的Prover還是挑戰(zhàn)者，除了拿回bond之外還會(huì)獲得獎(jiǎng)勵(lì)。與此同時(shí)，錯(cuò)誤的一方的bond將被罰沒，一部分將被burn（燃燒銷毀）。

有趣的是，Taiko估計(jì)大約有1%的區(qū)塊需要zk證明，這有助于減少計(jì)算開銷，同時(shí)仍然提供有效性保證。為了增強(qiáng)其彈性，Taiko支持PLONK、Halo2和SGX等多個(gè)證明后端，以防止?jié)撛诘腷ug或漏洞。這種方法允許dApp設(shè)置自己的信任假設(shè)和安全級別，展示了Taiko對區(qū)塊鏈可擴(kuò)展性和安全性的貢獻(xiàn)。

3.5其他—Dymension和Rollkit

3.5.1 Dymension

欺詐證明是Dymension生態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，旨在確保區(qū)塊鏈狀態(tài)轉(zhuǎn)換的完整性。當(dāng)RollApp（Dymension L1中的Rollup）排序器發(fā)布一個(gè)狀態(tài)根時(shí)，RollApp全部節(jié)點(diǎn)監(jiān)視這些轉(zhuǎn)換。如果檢測到無效的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，這些節(jié)點(diǎn)通過收集區(qū)塊內(nèi)直到欺詐性狀態(tài)轉(zhuǎn)換之前的所有狀態(tài)轉(zhuǎn)換列表來生成唯一的欺詐證明交易。

這個(gè)集合交易，包括諸如塊高度、交易索引、blob份額、blob包含證明和狀態(tài)見證等細(xì)節(jié)，然后被發(fā)送到Dymension進(jìn)行驗(yàn)證。一旦提交，Dymension全節(jié)點(diǎn)將驗(yàn)證數(shù)據(jù)并重新計(jì)算狀態(tài)轉(zhuǎn)換。如果計(jì)算的轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的臨時(shí)狀態(tài)根（ISR）與發(fā)布的狀態(tài)跟不同，則欺詐證明被驗(yàn)證，從而導(dǎo)致爭議狀態(tài)的回滾以及責(zé)任排序器的罰沒。

當(dāng)前Dymension主網(wǎng)上的爭議期被設(shè)置為大約12萬個(gè)區(qū)塊。由于當(dāng)前每6秒產(chǎn)出一個(gè)區(qū)塊，因此最終確定時(shí)間約為8天。

3.5.2 Rollkit

Rollkit的狀態(tài)欺詐證明通過識別欺詐交易幫助減少區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的信任問題。它們用于由全節(jié)點(diǎn)和排序器產(chǎn)生的狀態(tài)根不匹配的情況下。全節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建一個(gè)在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上共享的證明以供驗(yàn)證。如果確認(rèn)不匹配，則需要采取糾正措施，增強(qiáng)安全性并分散監(jiān)督。

4、 未來的發(fā)展：問題和解決方案

許多人曾經(jīng)認(rèn)為optimistic rollup不如zk rollup。隨著zk rollup越來越多地投入生產(chǎn)，其安全互操作性和更快的最終確定性等優(yōu)勢眾所周知，人們不僅疑惑，optimistic證明系統(tǒng)是否會(huì)地位大跌。我并不這么認(rèn)為，因?yàn)獒槍ptimistic證明系統(tǒng)中的主要問題出現(xiàn)了很多積極進(jìn)展。

現(xiàn)在，讓我們來看看這些主要問題是什么，有哪些潛在的解決方案？

· 運(yùn)營中心化

· 高運(yùn)營成本

· 緩慢的最終確定性

4.1去中心化—無需許可的驗(yàn)證

在Optimistic Rollup項(xiàng)目中，排序器的集中化是一個(gè)關(guān)鍵問題，因?yàn)樗婕暗皆谝粋€(gè)旨在去中心化的系統(tǒng)中具有集中的控制點(diǎn)和信任點(diǎn)。在Optimistic Rollup中，排序器負(fù)責(zé)對交易進(jìn)行排序，并將交易聚合到鏈下，再將它們提交給以太坊。這個(gè)中心角色賦予了排序器相當(dāng)大的權(quán)力和控制力，這可能會(huì)帶來一些中心化風(fēng)險(xiǎn)。

如今的大多數(shù)rollup都使用集中式排序器。在這種情況下，通常由單個(gè)實(shí)體或組織運(yùn)行排序器，這就可能導(dǎo)致幾個(gè)潛在問題。包括OP-Mainnet和Arbitrum在內(nèi)的大多數(shù)當(dāng)前rollup都沒有完全去中心化的系統(tǒng)。它們在提交交易包以及參與欺詐挑戰(zhàn)系統(tǒng)方面都依賴于某些中央實(shí)體。然而，Arbitrum有一個(gè)內(nèi)置方式，如果排序器脫機(jī)或?qū)嵤阂庑袨榈脑?，用戶可以繞過排序器。

最近的Blast回滾事件就是一個(gè)很好的例子，可以顯示出中心化的好處和缺點(diǎn)。這一事件凸顯了中心化L2解決方案沒有足夠的用戶退出策略，從而具有很大風(fēng)險(xiǎn)。在Blast關(guān)停以及與黑客 攻擊相關(guān)的交易被刪除時(shí)就能很明顯地看出這一點(diǎn)。運(yùn)營rollup的中央實(shí)體可以影響整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，在本案例中，它幫助找回了6250萬美元。

4.1.2 解決方案1：無需許可的驗(yàn)證

Arbitrum和Optimism是領(lǐng)先的Optimistic Rollup框架構(gòu)建者，他們現(xiàn)在正在考慮將無需許可的驗(yàn)證作為使Rollup更加去中心化的下一步。他們都準(zhǔn)備在今年發(fā)布更新，讓驗(yàn)證過程變得無需許可。

· Arbitrum：Arbitrum正致力于通過其名為BoLD（有界流動(dòng)性延遲）的新驗(yàn)證協(xié)議實(shí)現(xiàn)無需許可的驗(yàn)證。該協(xié)議允許任何誠實(shí)的一方通過綁定他們的資金來發(fā)布正確的L2狀態(tài)斷言來參與驗(yàn)證過程。這消除了依賴中央實(shí)體管理驗(yàn)證者的需要，并使?fàn)幾h能夠基于狀態(tài)的正確性而非驗(yàn)證者的身份得到解決。

· Optimism：Optimism旨在通過轉(zhuǎn)換到一個(gè)去中心化錯(cuò)誤驗(yàn)證系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)無需許可的驗(yàn)證。最初，Optimism依賴于由Optimism安全委員會(huì)和Optimism基金會(huì)管理的多簽錢包。為了進(jìn)一步去中心化，Optimism引入了Cannon，這是一個(gè)鏈下錯(cuò)誤證明系統(tǒng)，目前部署在OP Sepolia上進(jìn)行測試。通過使用Cannon，Optimism正試圖從一個(gè)需要明確許可的系統(tǒng)過渡到一個(gè)任何參與者都可以參與交易驗(yàn)證和沖突解決的系統(tǒng)。該系統(tǒng)允許任何人通過提交由bond支持的取款聲明來參與驗(yàn)證過程。

4.1.3 解決方案2：排序器的去中心化

排序器（負(fù)責(zé)構(gòu)建和提議區(qū)塊）的集中特性引起了對中心化的關(guān)注。為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，rollup旨在從單個(gè)排序器模型過渡到多排序器設(shè)置，從而在多個(gè)獨(dú)立實(shí)體之間分配塊驗(yàn)證和提議的責(zé)任。下面是一些可以實(shí)現(xiàn)排序器去中心化的方法。

· 共享排序器：將排序外包給第三方服務(wù)，如Espresso和Radius。

· 分布式排序器技術(shù)（DST）：利用機(jī)器群分配排序任務(wù)，提供高容錯(cuò)性。這可以被認(rèn)為類似于為PoS驗(yàn)證者構(gòu)建的DVT解決方案（如Obol網(wǎng)絡(luò)）。

不同的rollup可以根據(jù)其具體用例擁有不同的優(yōu)先考量，例如最大程度的去中心化特性、靈活性或地理分布。例如，像Optimism這樣的通用rollup可能采用更加去中心化的方法，但使用專用排序器集（如DST），而特定應(yīng)用rollup（如游戲rollup）可能傾向于中心化模式，但使用共享排序器來確?？煽啃圆p少停機(jī)時(shí)間。這一領(lǐng)域還處于早期發(fā)展階段。

4.2更低成本—數(shù)據(jù)可用性和交互式證明系統(tǒng)

Optimistic rollup需要存儲交易來重新構(gòu)建挑戰(zhàn)過程的狀態(tài)。這可能導(dǎo)致較高的數(shù)據(jù)存儲成本，這構(gòu)成了optimistic rollup的大部分運(yùn)營成本。然而，人們正在積極地研究這個(gè)問題，解決方案包括應(yīng)用更多的壓縮技術(shù)或使用alt DA（可替代的數(shù)據(jù)可用性）。此外，交互式證明系統(tǒng)有助于降低挑戰(zhàn)成本，因?yàn)樘魬?zhàn)的計(jì)算量大大減少了。

4.2.1 解決方案1：低成本DA

Optimistic rollup正在有效地利用以太坊blobs和其他數(shù)據(jù)可用性（DA）解決方案（如Celestia）來解決與交易包數(shù)據(jù)發(fā)布相關(guān)的高成本問題。

在以太坊的情況下，optimistic rollup之前將交易數(shù)據(jù)作為calldata發(fā)布到主網(wǎng)，這是一個(gè)巨大的成本。然而，隨著Dencun升級，它們現(xiàn)在使用叫做blobs的新的數(shù)據(jù)存儲格式，將總成本降低了90%以上。

除了利用以太坊自身的進(jìn)步，optimistic rollup還與其他數(shù)據(jù)可用性決方案（如Avail和Celestia）集成。通過將交易包數(shù)據(jù)卸載到Celestia，optimistic rollup可以減少對以太坊花費(fèi)更高昂的存儲的依賴，從而進(jìn)一步降低與數(shù)據(jù)發(fā)布相關(guān)的成本。這種集成允許rollup在保持成本可控的同時(shí)維持高水平的吞吐量和交易速度。

隨著越來越多的使用optimistic證明系統(tǒng)的rollup的推出，alt DA領(lǐng)域現(xiàn)在正得到越來越多的關(guān)注。隨著更多的rollup準(zhǔn)備發(fā)布，alt DA領(lǐng)域也會(huì)出現(xiàn)顯著強(qiáng)化。目前，DA既不構(gòu)成運(yùn)營成本的瓶頸，也非擴(kuò)容瓶頸。

4.2.2 解決方案2：交互式證明系統(tǒng)

在optimistic rollup中，如果懷疑某交易是欺詐性的，網(wǎng)絡(luò)上的挑戰(zhàn)者可以挑戰(zhàn)輸出根的有效性。在挑戰(zhàn)期內(nèi)，必須提供欺詐證明來證明交易的不正確性。如果交易被證明的確是欺詐性的，則在鏈上驗(yàn)證該證明，從而導(dǎo)致交易無效。這種方法確保只有有爭議交易才需要進(jìn)行鏈上驗(yàn)證，從而使大多數(shù)交易保持在鏈下。

交互式證明系統(tǒng)邀請參與者在懷疑某交易是欺詐交易時(shí)生成并提交欺詐證明。管理rollup的智能合約根據(jù)排序器提交的狀態(tài)根評估這些證明。如果發(fā)現(xiàn)偏差，則棄用不正確的狀態(tài)，并將系統(tǒng)恢復(fù)到先前的有效狀態(tài)。這種方法確保了有效的驗(yàn)證，而不會(huì)給以太坊網(wǎng)絡(luò)帶來不必要的計(jì)算負(fù)擔(dān)。目前，這種計(jì)算是在鏈上執(zhí)行的，這可能會(huì)非常昂貴。對于Arbitrum來說，挑戰(zhàn)所需的計(jì)算是在鏈下完成的，最終結(jié)果發(fā)布在鏈上。但該成本可能微乎其微，因?yàn)樵谀壳暗膐ptimistic rollup中幾乎還沒有什么挑戰(zhàn)。

4.3 緩慢的最終確定性—更快的執(zhí)行和混合證明系統(tǒng)

Optimistic rollup有兩種類型的最終確定性——軟確定性和快速確定性。軟確定性是指排序器執(zhí)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)的初始狀態(tài)，與此同時(shí)在以太坊上發(fā)布批量交易。此時(shí)，交易被認(rèn)為是“軟確定性”的，rollup上的用戶和應(yīng)用程序可以放心地依賴此交易。然而，存在一個(gè)挑戰(zhàn)期（通常在7天左右），在此期間任何人都可以提交“欺詐證明”來質(zhì)疑該批交易的有效性。如果在挑戰(zhàn)期內(nèi)沒有提交欺詐證明，則該交易包將實(shí)現(xiàn)硬確定性，不能被回滾或挑戰(zhàn)。通常，原生橋需要硬確定性來轉(zhuǎn)移資產(chǎn)。

在構(gòu)建橋或多鏈dapp時(shí)，速度緩慢的軟確定性和硬確定性都可能導(dǎo)致問題。這個(gè)問題正在通過更快的執(zhí)行和混合證明系統(tǒng)來解決。

4.3.1 解決方案1：更快的執(zhí)行

就軟確定性而言，這一過程涉及到執(zhí)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換并將交易包存儲在以太坊中。由于EVM規(guī)范不支持并行執(zhí)行和數(shù)據(jù)庫優(yōu)化，執(zhí)行過程受到了限制。然而，像MegaETH和Heiko這樣的項(xiàng)目正在構(gòu)建并行執(zhí)行環(huán)境，使用optimistic證明系統(tǒng)。

此外，rollup正試圖通過更短的區(qū)塊時(shí)間來更快地存儲交易包。對于Arbitrum來說，通過每250毫秒生成一個(gè)區(qū)塊，或者在可配置的Orbit鏈上每100毫秒生成一個(gè)區(qū)塊，Arbitrum確保了快速的交易確認(rèn)。此外，Arbitrum的設(shè)計(jì)利用了一種獨(dú)特的“排序”模型，而非傳統(tǒng)的“區(qū)塊構(gòu)建”方法，這種獨(dú)特的排序模型通過消除交易在內(nèi)存池中等待的需要，實(shí)現(xiàn)了更快的處理速度。同時(shí)還可以移除不良MEV。

4.3.2 解決方案2：混合證明系統(tǒng)

混合證明系統(tǒng)，特別是那些結(jié)合使用ZK證明與optimistic rollup的混合證明系統(tǒng)，通過減少結(jié)論驗(yàn)證所需的時(shí)間，顯著提高了區(qū)塊鏈交易的最終確定性。Optimistic rollup（例如在Optimism的OP Stack中使用的那些）本質(zhì)上依賴于這樣一個(gè)假設(shè)：除非受到挑戰(zhàn)，否則交易就是有效的。這讓爭議或挑戰(zhàn)窗口必不可少，可以對潛在無效的交易進(jìn)行爭議處理。然而，這個(gè)挑戰(zhàn)期會(huì)導(dǎo)致交易確定性的延遲，因?yàn)樘魬?zhàn)期必須足夠長，才能確?？煽框?yàn)證并支持任何潛在挑戰(zhàn)。

Zeth是一個(gè)建立在RISC Zero zkVM上的ZK區(qū)塊prover，它通過提供加密證據(jù)來證明交易區(qū)塊是正確的，而不會(huì)透露關(guān)于交易本身的任何細(xì)節(jié)信息，從而支持對交易進(jìn)行即時(shí)的有效性檢查。這減少了對optimistic rollup所需的長期爭議窗口的依賴，并大大縮短了最終確定時(shí)間。

像Zeth這樣的工具確保了交易排序和數(shù)據(jù)可用性機(jī)制得到可靠的維護(hù)，并且通過將挑戰(zhàn)期從可能幾天減少到幾小時(shí)甚至幾分鐘，提高L2解決方案（如Optimism）的效率。像ZKM這樣的項(xiàng)目也為Metis開發(fā)了混合證明系統(tǒng)。

5、展望未來—Optimistic Rollup會(huì)被取代嗎？

在我看來，Optimistic Rollup不會(huì)很快被取代。有許多改進(jìn)正在進(jìn)行中，并且出于簡潔性它也可能被其他生態(tài)系統(tǒng)所采用。在以后的文章中，我將嘗試深入研究“ZK證明系統(tǒng)的狀態(tài)”，討論其最近的發(fā)展和即將發(fā)布的版本，并與optimistic rollup進(jìn)行對比。然而，像Arbitrum Orbit和OP-Stack這樣的框架的采用之勢正在加速，我希望每個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中都有更好的基礎(chǔ)設(shè)施和工具，它們之間有更好的協(xié)調(diào)。

我在rollup領(lǐng)域看到的一個(gè)問題是就擴(kuò)容問題。像Sei、Sui和Solana這樣的L1項(xiàng)目正在開發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施，以實(shí)現(xiàn)可靠的并行交易執(zhí)行和數(shù)據(jù)庫優(yōu)化，旨在使區(qū)塊鏈更容易被大眾使用。當(dāng)前的rollup可能無法處理像Sui那樣多的交易量并實(shí)現(xiàn)快速的最終確定性。然而，隨著像Fuel Network、MegaETH和Heiko這樣的項(xiàng)目使并行執(zhí)行成為可能，我們可以期待很快就會(huì)在rollup領(lǐng)域看到性能改進(jìn)。

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