ARB está prestes a ficar online, e L2 (Rollup) também recebeu mais atenção. Recentemente, tem havido cada vez mais debates sobre a superioridade das soluções OP e ZK. Algumas pessoas dizem que OP é ortodoxo, enquanto outras dizem que ZK é mais seguro. Este artigo será mais aprofundado. Discuta duas soluções populares de expansão da camada 2, bem como o recentemente atraído atenção Arbitrum. Este é um artigo voltado para a tecnologia, vou me concentrar em seus princípios e características de funcionamento e explicá-los em uma linguagem de fácil compreensão para ajudar todos a entender e avaliar melhor essas soluções de expansão.
1. Visão geral do plano de expansão
Com o rápido desenvolvimento da tecnologia blockchain, os problemas de escalabilidade tornaram-se um dos principais obstáculos que impedem a aplicação generalizada do blockchain. Para melhorar o rendimento da rede e reduzir as taxas de transação, a expansão da capacidade é uma questão que deve ser resolvida. As soluções de expansão são geralmente divididas em duas categorias: uma é a expansão fora da cadeia (Camada 2), que alcança a expansão através da construção de uma nova camada de protocolo no topo do blockchain subjacente; a outra é a expansão na cadeia (Camada 1), que é alcançado por meio da otimização do próprio protocolo blockchain subjacente para melhorar o rendimento.
As soluções de expansão on-chain podem ser divididas em fragmentação, escolha de um algoritmo de consenso mais eficiente e otimização de protocolo. Sharding consiste em dividir a rede blockchain em múltiplas subcadeias independentes, e cada subcadeia pode processar transações em paralelo. Dessa forma, o rendimento de toda a rede aumentará linearmente à medida que o número de subcadeias aumentar. A fragmentação também é uma etapa fundamental no roteiro do Ethereum 2.0. Somente após a fragmentação o TPS e o Gás podem ser verdadeiramente otimizados. Inovações em algoritmos de consenso têm sido raras nos últimos anos. Os POS, DPOS, DAG, etc. propostos anteriormente são todos inovações em relação ao POW, eles podem reduzir o consumo de recursos da rede e melhorar a velocidade de processamento de transações. escolheu este caminho. A terceira opção é otimizar o protocolo blockchain subjacente, como ajustar o tamanho do bloco, o tempo de geração do bloco, etc., o que pode melhorar o rendimento da rede até certo ponto, como a atualização Segregated Witness (SegWit) do Bitcoin.
As soluções de expansão fora da cadeia podem ser divididas em canais estaduais, Plasma e Rollups. Os Canais Estaduais permitem que os usuários realizem transações fora da cadeia e só interajam com a cadeia principal quando o canal é aberto e fechado. Isso reduz bastante o número de transações na cadeia e, portanto, aumenta o rendimento, como o canal Raiden Network e Lightning State. produtos de expansão para Ethereum e Bitcoin respectivamente. Plasma é uma solução de cadeia lateral que permite aos usuários migrar ativos da cadeia principal para a subcadeia e realizar transações na subcadeia. A subcadeia envia periodicamente suas atualizações de status para a cadeia principal para garantir a segurança, como a OMG Network. Rollups empacotam múltiplas transações em uma única prova (zk-SNARKs ou prova de fraude do Optimistic Rollup) e as enviam para a cadeia principal. Dessa forma, a cadeia principal só precisa verificar a prova sem processar todas as transações, aumentando assim o rendimento. Exemplos típicos são zkSync (baseado em zkRollup) e Optimism (baseado em Optimistic Rollup).
2. Rollups otimistas e zk-Rollups
2.1 zk-Rollups
zk-Rollups é uma solução de expansão de camada 2 baseada na prova de conhecimento zero. Primeiro, o componente Rollup Operator agrega várias transações fora da cadeia em um lote e, em seguida, usa provas de conhecimento zero (como zk-SNARKs ou zk-STARKs) para gerar um arquivo de prova conciso. lote de transações.Não há necessidade de verificar cada transação uma por uma; então o certificado e os dados relacionados ao lote são enviados à cadeia principal, e a cadeia principal verifica a exatidão do certificado para garantir que a transação é válida; após a verificação da cadeia principal ser aprovada, o contrato da cadeia atualizará o estado da cadeia com base nos dados da prova. Isto significa que embora a transação seja realizada fora da cadeia, o estado da cadeia ainda é atualizado, garantindo a consistência dos dados.
Nota: Prova de Conhecimento Zero (ZKP) é um conceito criptográfico que permite a um provador provar a um verificador que uma determinada afirmação é verdadeira sem revelar qualquer outra informação sobre a afirmação. Resumindo, uma prova de conhecimento zero permite que uma pessoa prove que possui certas informações sem revelar a informação em si.
2.2 Rollups otimistas
Optimistic Rollups é uma solução de expansão de segunda camada baseada na verificação otimista, ou seja, os blocos enviados por padrão estão corretos, a menos que alguém questione. Também exige que o operador de rollup agregue muitas transações fora da cadeia em um lote e, em seguida, calcule o novo status (como saldo, status do contrato, etc.) gerado pela transação em lote e gere uma atualização de status fora da cadeia; o status fora da cadeia e os dados relacionados são enviados à cadeia principal. Este status é correto por padrão e não requer verificação adicional, no entanto, após o envio da atualização do status, haverá um período de contestação fixo, durante o qual qualquer pessoa poderá contestar; o status enviado mediante comprovação de fraude A validade da atualização, toda a transação relacionada ao estado questionado será verificada pela operação EVM. Caso a atualização do estado seja comprovadamente errada, o remetente será punido (dedução do depósito). , e o estado na cadeia será revertido para o estado correto. Se ninguém contestar a atualização de status durante o período de desafio, ou se o desafio for comprovado como errado, o status na cadeia será atualizado com base na atualização de status enviada;
2.3 Comparação entre ZK e OP
ZK e OP têm características próprias. Analisei-os dos seguintes 5 ângulos diferentes para você julgar de acordo com suas próprias tendências:
1. Método de verificação de transação:
OP: Verifique as transações através de provas de fraude. OP está assumindo que as transações são válidas por padrão, a menos que alguém envie evidências de que uma transação é inválida. Isso requer monitoramento contínuo por usuários e nós fora da cadeia para garantir que o Operador Rollup não esteja fazendo o mal.
ZK: Verifique transações por meio de provas de conhecimento zero, como zk-SNARKs ou zk-STARKs. ZK gera uma prova concisa para garantir a validade das transações em lote sem a necessidade de verificar cada transação individualmente.
2. Segurança:
OP: Como as transações são consideradas válidas por padrão, pode haver certos riscos de segurança, e os usuários e nós fora da cadeia precisam monitorar ativamente as transações para garantir a segurança.
ZK: O método de verificação baseado em prova de conhecimento zero oferece alta segurança para ZK porque requer a geração de uma prova para garantir a validade da transação.
3. Rendimento e desempenho:
OP: Comparado ao ZK, o OP geralmente tem velocidades de processamento de transações fora da cadeia mais rápidas, mas a verificação na cadeia pode demorar mais devido à necessidade de aguardar o ciclo de desafio à prova de fraude.
ZK: Embora a geração de provas de conhecimento zero exija certos recursos computacionais, a verificação on-chain do ZK é mais rápida porque, uma vez gerada a prova, a cadeia principal pode verificá-la rapidamente.
4.Versatilidade
OP: OP é totalmente compatível com EVM e muitos DAPPs podem ser migrados diretamente. A complexidade computacional geral da solução é baixa e é mais adequada para execução geral de contratos inteligentes e cálculos complexos.
ZK: Embora a tecnologia à prova de conhecimento zero esteja em desenvolvimento, a sua aplicação em contratos inteligentes gerais e cálculos complexos é atualmente limitada.
5. Custo:
OP: Normalmente tem custos de transação fora da cadeia mais baixos.
ZK: A geração de provas de conhecimento zero requer certos recursos computacionais, o que pode resultar em custos de transação fora da cadeia mais elevados.
Em geral, Optimistic Rollups e zk-Rollups têm suas próprias vantagens e desvantagens, respectivamente. Optimistic Rollups é mais adequado para lidar com cenários complexos de contratos inteligentes e tem melhor compatibilidade com Ethereum, enquanto zk-Rollups tem melhor segurança e proteção de privacidade.
3. Decisão
Arbitrum é uma solução de expansão de duas camadas baseada em Optimistic Rollups. Combina as vantagens dos Optimistic Rollups e inova e otimiza o processo de arbitragem. Utiliza a tecnologia Binary Search no tratamento de desafios e arbitragem, o que reduz o custo de complexidade e custo da arbitragem. Processo.
Conforme mencionado acima, no sistema de verificação otimista, quando alguém contesta um bloco submetido, é iniciado um processo de arbitragem. O desafiante precisa apontar um erro específico no bloco, como resultados incorretos de execução de transação, atualizações de status incorretas, etc.
Para encontrar a localização do erro de forma eficiente, a pesquisa binária divide o intervalo onde o erro pode ocorrer em duas metades. O questionador precisa escolher em qual metade o erro aparece e continuar a pesquisa para baixo. Por exemplo, se o desafiante acredita que o erro ocorre na primeira metade do bloco, então ele precisa fornecer uma prova da atualização do estado dessa parte em cada iteração, o desafiante e o verificador continuam a dividir o intervalo possível de; o erro em duas metades, o desafiante precisa apontar em cada iteração qual metade do erro ocorre e fornecer a prova correspondente, e o verificador precisa fornecer a evidência de refutação correspondente por meio de iterações de pesquisa binária contínuas, o desafiante e o verificador gradualmente restringem o erro; possível gama de erros; Finalmente, quando o âmbito é reduzido a uma transação específica ou atualização de estado, o desafiante precisa de fornecer provas detalhadas para provar a existência do erro, e o verificador precisa de fornecer provas de refutação correspondentes após uma série; de iterações de pesquisa binária e troca de evidências, se o desafiante conseguir provar com sucesso que há um erro no bloco, o bloco será considerado inválido, e se o validador puder refutar com sucesso a evidência do desafiante, o bloco será considerado válido. No processo, a parte errada perderá o depósito, enquanto a parte vencedora poderá receber uma recompensa.
Resumindo, a arbitragem de busca binária pode reduzir o escopo de erros. Este processo é executado fora da cadeia, e apenas a última parte contestada precisa ser verificada na cadeia, reduzindo assim o custo de processamento da transação na cadeia, mas este processo também. estende o tempo de processamento. Portanto, o Arbitrum é mais barato que o Optimistic no caso de arbitragem, mas também é mais lento.
4. Resumo
Muitos concorrentes na mesma faixa têm um padrão de foco em tecnologia e outro em ecologia, sendo um pouco como Aptos e SUI. Qual deles vence no final depende dos votos dos usuários.