时间：2021-12-13|浏览：376
所有区块链网络都存在可扩展性不可能三角问题。 L1 网络推动可扩展性的难度越大，运行完整节点的最低硬件要求就越高。 当无法轻松运行完整节点时，网络会变得更加中心化。 很明显，以太坊长期以来一直将安全性和去中心化放在基础层的可扩展性之上。 随着转向以Rollup为中心的路线图，以太坊正在利用其基础层（特别是其庞大的全节点网络）来提供强大的数据可用性来代替 L1 可扩展性，同时保持安全性和去中心化。
可扩展性的不可能三角。
我们今天习惯使用的以太坊网络上的大部分执行（DeFi、NFT 等）未来将转移到Rollup而不是发生在主网上。虽然 L1 专注于速度和安全性而不是去中心化有悖于这个行业的精神，但同样的不可能三角问题不适用于Rollup。Rollup继承了主网以太坊的安全性。通过以太坊处理的困难部分，Rollup能够专注于成为可能的最佳执行层。
您现在可能已经听说过 Optimism 和 Arbitrum，它们都属于Optimistic Rollup。即将出现的另一种Rollup是ZK-rollup。目前已经有一些 ZK-rollup 实例，但它们都没有提供通用的计算 EVM 兼容性或 zkEVM。这种情况不会持续太久，因为 zkSync 2.0、Scroll、StarkNet 和其他公司都在处理这种情况并且进展很快。
那么为什么这很重要呢？当以太坊从单一链转变为模块化系统时，它改变了扩容竞争的态势。正如 polynya 之前所说，L1 智能合约区块链不再直接与以太坊竞争；他们正在与Rollup竞争。我相信与 EVM 兼容的通用 ZK-rollup 的出现不仅会导致Optimistic Rollup被淘汰，还会导致所有其他 L1 智能合约区块链被淘汰。
现实情况是，随着竞争的实现和专注于执行效率的自由，Rollup将以极快的速度迭代到自己的最佳版本。由于它们都可能经历快速变化，因此在本文中，我不会尝试支持某一特定的 ZK Rollup。相反，我将在合并后、分片后的以太坊世界中强调 ZK-rollup 的功能和可能性。
安全
Rollup的丰富安全保证实现了一些有趣的动态。
escapeHatch()
如果您将资金放在 Polygon PoS 或 Solana 上，并且网络离线了数小时，那么在停机期间您将对自己深陷其中的资金无能为力。 与使用“侧链”或替代智能合约链不同，主网Rollup合约包含“逃生舱口”——escapeHatch()，这是不可更改的函数，即使Rollup网络离线，用户也可以将Rollup 资金退出回主网。 您始终可以根据需要手动向主网以太坊Rollup合约提交交易，包括使用您的资金退出Rollup。
理想情况下，退出Rollup不会感觉像在飞行途中逃出飞机……这应该是一个相对舒适的过程。
中心化排序器和证明器（为什么它们不那么可怕）
我知道在我的介绍中我说过我会涵盖Rollup必须提供的“最好的”部分......在有人在这里吹嘘之前，我会澄清一个显而易见的问题：理想的情况是排序器和证明器的完全去中心化。但是，最初情况并非如此。大多数Rollup将以不同程度的中心化启动，并从那里开始逐步去中心化 。也就是说，Rollup中的中心化排序器比 L1 链中的中心化要安全得多，这一事实值得强调。
当使用中心化排序器或证明器的Rollup时，您会在信任和抗审查方面做出妥协，但不会影响安全性。排序器运营商无法窃取您的资金，您可以随时撤回到主网以太坊。实际上，您主要依赖中央排序器来保持活力。
我们之前都听过关于某某区块链是“数据中心链”的笑话。使用 ZK-rollups，您实际上可以拥有一个充满超高规格机器的数据中心，专门用于证明，并且这不会对网络构成生存风险。
去中心化排序器和证明器
值得庆幸的是，由于能够在需要时触发逃生舱口并且无法窃取资金，因此Rollup开发人员可以尝试各种方案而不必担心灾难性后果。去中心化排序器和证明器的设计空间相当大。在最终形式中，我希望排序器和证明器对公众普遍开放，并采取各种形式的经济激励措施（代币、股权、惩罚等）来确保理性行为。我们可以支持多个，而不是只有一个装满证明者的中央仓库！更重要的是，我们将拥有一个由企业、Rollup开发人员和业余爱好者组成的分布式网络，运行证明器。
数据可用性
数据可用性是指每个以太坊节点需要维护的数据。在需要不可更改性的情况下，链上数据存储很有价值，但是，以太坊上的数据容量是有限的且需要大量资源来维护；存储不便宜！
一旦以太坊转向具有数据分片的模块化系统，Rollup将享受大量的数据容量，并且只会随着时间的推移而增加。完整节点和验证器的绝对数量意味着以太坊将拥有最高容量的数据可用性。
以太坊数据分片
分片是对以太坊的多阶段升级。分片将充当网络数据存储需求的负载平衡器，从而在Rollup执行层获得巨大的可扩展性好处。重要的是，这也避免了对全节点的高要求，从而使网络保持去中心化。
最初，将有 64 个数据分片或“分片链”。最终，将有 1,024 个数据分片。数据分片不处理交易或智能合约；相反，它们将为Rollup提供额外的数据容量。
后分片时代的以太坊，
Rollup 充当交易压缩的一种形式，偶尔会向主网以太坊发布单个状态根更新，其中包含在 rollup 层发生的许多不同交易的结果。因为他们必须将这些状态根更新发布到主网上，所以Rollup gas 费用会受到区块空间需求的波动；通常会转嫁给Rollup用户的成本（更多内容会在Amortization章节中介绍）。一旦分片生效，网络容量将增加近 20 倍。这将使Rollup操作更便宜、更快。
协同地，作为Rollup的最终链意味着以太坊用户也可以从只有 ZK-rollup 可以提供的替代数据可用性解决方案中受益。
Volitions
Volitions 属于 ZK-rollup，包含一个 rollup 链和一个 validium 实例。 Volitions 像 ZK-rollups 一样将状态根和证明提交给以太坊，但它们的不同之处在于它们允许用户选择他们是否想要或需要通过 Volition 的 rollup 来利用链上数据可用性或通过 Volition 的链下数据可用性有效性。这是一种权衡，仅适用于 ZK-rollup ；Optimistic Rollup中没有Volitions。
意志的一个例子是 zkSync 2.0：
zkSync volition，来自：Matter Labs
zkSync 的 validium 称为 zkPorter。在此方案中，数据可用性由 zkPorter 验证器保护。 Matter Labs 声称这可以实现超过 20,000 tp/s 的速度，并将gas成本降低 100 倍。值得记住的是，ZK-rollup 上交易容量的最终上限实际上是一个受其证明者计算和存储能力限制的函数。我敢打赌，从长远来看，20,000 tp/s 实际上可能是一个保守的估计。
Adamantium
这里还有像 Adamantium 这样的提议，一种去信任的链下数据可用性解决方案，或 TODA，它们进一步寻求创新数据可用性空间。 可以说，他们属于一种volition的范畴。 该提案中的一个片段：
“……Adamantium，一种自治数据可用性协议……保留了链下数据可用性的扩展优势，同时消除了对任何愿意用户的所有信任假设。愿意做什么？就选择在线；如果他们不在线，他们的资金不会被盗，也不会被冻结——相反，资金会从 L2 转移回用户控制下的以太坊地址。”
与 volitions 一样，此解决方案仅适用于 ZK-rollups。
交易成本和吞吐量
Rollup的交易成本已经相当低，但还不够低。值得庆幸的是，在此过程中还有更多优化，这将大大降低 gas 成本。此外，还将部署许多技术来提高交易吞吐量。
Rollup军队
鉴于主网上Rollup的轻量级性质，可能会有数百个Rollup并行运行，每个Rollup都能够支持数十万用户，每个用户都有自己巨大的吞吐量，所有这些都由以太坊提供支持和保护。如果一个Rollup已饱和（RPC 或排序器在负载下屈曲等），就会跳到另一个Rollup并开始交易。如果您需要，也可以分叉一个Rollup并自己部署它的副本。
有效性证明摊销（Validity Proof Amortization）
有效性证明摊销是指 ZK-rollup 上每批交易中的交易数量，因为它与验证的 gas 总成本有关。
在这种情况下，我将为您提供一种快速内化摊销概念的方法。请记住，为简单起见，这个例子在数学上并不准确。我提供的公式只是为了说明；实际上，Rollup交易成本的细分并不是那么简单。也就是说，在我们想象的场景中：
更新状态根需要累积 5,000,000 gas
就像主网一样，用户在进行Rollup交易时需要支付 gas 费
每笔交易的价格遵循一个公式 x = 5000000 / y，其中 x 是每笔交易的价格，y 是任何给定批次中的交易数量
你应该能够推断出：
200 批交易的单笔交易成本为 25,000 gas
100,000 批交易的单笔交易成本为 50 gas，基本上可以忽略不计
随着越来越多的人提交批次，交易的摊销成本变得更便宜。这与整体区块链完全相反，比如今天的以太坊，随着活跃用户数量的增加，对区块空间的需求也会增加，从而导致gas价格飙升。
摊销的一个例子：StarkEx 提供了一种称为 SHARP 的机制，是“Shared Prover”的缩写，它在所有 StarkEx 部署中摊销成本。
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