ARB собирается выйти в онлайн, и L2 (Rollup) также получил больше внимания. В последнее время все больше споров о превосходстве решений OP и ZK. Некоторые говорят, что OP является ортодоксальным, а другие говорят, что ZK является ортодоксальным. безопаснее. В этой статье мы более подробно обсудим два популярных решения для расширения уровня 2, а также недавно привлекший внимание Arbitrum. Это статья, ориентированная на технологии, я сосредоточусь на их принципах работы и характеристиках и объясню их доступным языком, чтобы помочь каждому лучше понять и оценить эти решения по расширению.

1. Обзор плана расширения

С быстрым развитием технологии блокчейна проблемы масштабируемости стали одним из основных препятствий, препятствующих широкому применению блокчейна. Чтобы улучшить пропускную способность сети и снизить комиссию за транзакции, необходимо решить вопрос расширения емкости. Решения по расширению обычно делятся на две категории: одно — расширение вне цепочки (уровень 2), которое достигается за счет создания нового уровня протокола поверх базовой цепочки блоков, другое — расширение внутри цепочки (уровень 1); достигается за счет оптимизации самого базового протокола блокчейна для повышения пропускной способности.

Решения по расширению внутри цепочки можно разделить на сегментирование, выбор более эффективного алгоритма консенсуса и оптимизацию протокола. Шардинг заключается в разделении сети блокчейна на несколько независимых подцепей, и каждая подцепь может обрабатывать транзакции параллельно. Таким образом, пропускная способность всей сети будет линейно увеличиваться по мере увеличения количества подцепей. Шардинг также является ключевым шагом в дорожной карте Ethereum 2.0. Только после шардинга TPS и Gas могут быть по-настоящему оптимизированы. Инновации в алгоритмах консенсуса в последние годы были редкостью. Ранее предложенные POS, DPOS, DAG и т. д. являются инновациями по сравнению с POW, они могут снизить потребление сетевых ресурсов и повысить скорость обработки транзакций. выбрал этот путь. Третий вариант — оптимизировать базовый протокол блокчейна, например, отрегулировать размер блока, время генерации блока и т. д., что может в определенной степени улучшить пропускную способность сети, например, обновление раздельного свидетеля Биткойна (SegWit).

Решения для расширения вне сети можно разделить на государственные каналы, плазму и накопительные пакеты. Каналы состояний позволяют пользователям проводить транзакции вне цепочки и взаимодействовать с основной цепочкой только тогда, когда канал открыт и закрыт. Это значительно уменьшает количество транзакций в цепочке и, таким образом, увеличивает пропускную способность, как в случае с сетью Raiden и каналом состояния Lightning. продукты расширения для Ethereum и Bitcoin соответственно. Plasma — это решение для боковой цепи, которое позволяет пользователям переносить активы из основной цепочки в подцепь и проводить транзакции в подцепи. Субцепочка периодически отправляет обновления своего статуса в основную цепочку для обеспечения безопасности, например, в сеть OMG. Rollups объединяет несколько транзакций в одно доказательство (zk-SNARK или доказательство мошенничества Optimistic Rollup) и отправляет его в основную цепочку. Таким образом, основной цепочке нужно только проверить доказательство без обработки каждой транзакции, что увеличивает пропускную способность. Типичными примерами являются zkSync (на основе zkRollup) и Optimism (на основе Optimistic Rollup). Arbitrum также является продуктом на основе OP.

2. Оптимистичные свертки и zk-роллапы

2.1 zk-роллапы

zk-Rollups — это решение расширения второго уровня, основанное на доказательстве с нулевым разглашением. Сначала компонент оператора свертки объединяет несколько оффчейн-транзакций в пакет, а затем использует доказательства с нулевым разглашением (например, zk-SNARK или zk-STARK) для создания краткого файла доказательства. Это доказательство может проверить достоверность всего. пакет транзакций нет необходимости проверять каждую транзакцию одну за другой; затем сертификат и данные, относящиеся к пакету, передаются в основную цепочку, и основная цепочка проверяет правильность сертификата, чтобы убедиться в том, что транзакция действительна; после прохождения основной проверки цепочки контракт обновит состояние цепочки на основе данных в доказательстве. Это означает, что хотя транзакция выполняется вне цепочки, состояние внутри цепочки по-прежнему обновляется, обеспечивая согласованность данных.

Примечание. Доказательство с нулевым разглашением (ZKP) — это криптографическая концепция, которая позволяет доказывающему доказать проверяющему, что определенное утверждение истинно, не раскрывая никакой другой информации об этом утверждении. Короче говоря, доказательство с нулевым разглашением позволяет человеку доказать, что он или она обладает определенной информацией, не раскрывая саму информацию.

2.2 Оптимистичные сводные данные

Оптимистические накопительные пакеты — это решение для расширения второго уровня, основанное на оптимистической проверке, то есть блоки, представленные по умолчанию, являются правильными, если кто-то не ставит это под сомнение. Также требуется, чтобы оператор свертки объединил множество оффчейн-транзакций в пакет, а затем вычислил новый статус (например, баланс, статус контракта и т. д.), сгенерированный пакетной транзакцией, и сгенерировал обновление офчейн-статуса, а затем обновил его; статус вне сети и связанные с ним данные передаются в основную цепочку. Этот статус верен по умолчанию и не требует дополнительной проверки, однако после отправки обновления статуса будет установлен фиксированный период проверки, в течение которого каждый может оспорить; отправленный статус путем предоставления доказательства мошенничества. Действительность обновления, вся транзакция, связанная с сомнительным состоянием, будет проверена операцией EVM. Если обновление состояния окажется неправильным, отправитель будет наказан (вычет депозита). , и состояние в цепочке будет возвращено в правильное состояние. Если никто не оспаривает обновление статуса в течение периода проверки или запрос оказывается неправильным, статус в цепочке обновляется на основе отправленного обновления статуса;

2.3 Сравнение ЗК и ОП

У ZK и OP есть свои особенности. Я проанализировал их со следующих 5 разных точек зрения, чтобы вы могли судить в соответствии со своими предпочтениями:

1. Метод проверки транзакции:

ОП: Подтверждайте транзакции с помощью доказательств мошенничества. ОП предполагает, что транзакции действительны по умолчанию, если кто-то не предоставит доказательства того, что транзакция недействительна. Это требует постоянного мониторинга со стороны пользователей и узлов вне сети, чтобы гарантировать, что оператор объединения не делает зла.

ZK: Подтверждайте транзакции с помощью доказательств с нулевым разглашением, таких как zk-SNARK или zk-STARK. ZK генерирует краткое доказательство, чтобы гарантировать достоверность транзакций в пакете без необходимости проверять каждую транзакцию по отдельности.

2. Безопасность:

ОП: Поскольку по умолчанию транзакции считаются действительными, могут существовать определенные риски безопасности, а пользователям и узлам вне сети необходимо активно отслеживать транзакции для обеспечения безопасности.

ZK: метод проверки, основанный на доказательстве с нулевым разглашением, обеспечивает высокий уровень безопасности для ZK, поскольку требует создания доказательства для обеспечения действительности транзакции.

3.Пропускная способность и производительность:

OP: По сравнению с ZK, OP обычно имеет более высокую скорость обработки транзакций вне цепочки, но проверка внутри цепочки может занять больше времени из-за необходимости ждать цикла проверки доказательства мошенничества.

ЗК: Хотя для генерации доказательств с нулевым разглашением требуются определенные вычислительные ресурсы, внутрицепная проверка ZK происходит быстрее, поскольку как только доказательство сгенерировано, основная цепочка может быстро его проверить.

4.Универсальность

OP: OP полностью совместим с EVM, и многие DAPP можно напрямую перенести. Общая вычислительная сложность решения невелика, и оно больше подходит для общего выполнения смарт-контрактов и сложных вычислений.

ЗК: Хотя технология доказательства с нулевым разглашением развивается, ее применение в общих смарт-контрактах и ​​сложных вычислениях в настоящее время ограничено.

5. Стоимость:

ОП: Обычно имеет более низкие транзакционные издержки вне сети.

ЗК: Генерация доказательств с нулевым разглашением требует определенных вычислительных ресурсов, что может привести к более высоким затратам на транзакции вне цепочки.

В целом, Optimistic Rollups и zk-Rollups имеют свои преимущества и недостатки соответственно. Optimistic Rollups больше подходит для обработки сложных сценариев смарт-контрактов и имеет лучшую совместимость с Ethereum, в то время как zk-Rollups имеет лучшее преимущество в области безопасности и конфиденциальности.

3. Решение

Arbitrum — это двухуровневое решение расширения, основанное на оптимистических сводных данных. Оно сочетает в себе преимущества оптимистических сводных пакетов, а также внедряет инновации и оптимизирует процесс арбитража. Оно использует технологию двоичного поиска при обработке вызовов и арбитража, что снижает стоимость сложности и стоимости арбитража. Процесс.

Как упоминалось выше, в системе оптимистической верификации, когда кто-то оспаривает отправленный блок, инициируется арбитражный процесс. Претенденту необходимо указать конкретную ошибку в блоке, например неверные результаты выполнения транзакции, некорректное обновление статуса и т. д.

Чтобы эффективно найти место ошибки, двоичный поиск делит диапазон, в котором может возникнуть ошибка, на две половины. Задающему вопросы необходимо выбрать, в какой половине появляется ошибка, и продолжить поиск вниз. Например, если претендент считает, что ошибка возникает в первой половине блока, то ему необходимо предоставить доказательство обновления состояния этой части, на каждой итерации претендент и верификатор продолжают делить возможный диапазон; ошибку на две половины. Заявитель должен указать на каждой итерации, какая половина ошибки произошла, и предоставить соответствующие доказательства, а проверяющий должен предоставить соответствующие доказательства опровержения посредством непрерывных итераций двоичного поиска, заявитель и проверяющий постепенно сужают ошибку; возможный диапазон ошибок; Наконец, когда объем сужается до конкретной транзакции или обновления статуса, претендент должен предоставить подробные доказательства, подтверждающие наличие ошибки, а проверяющий должен предоставить соответствующие доказательства опровержения после серии; итераций двоичного поиска и обмена доказательствами. Если претендент сможет успешно доказать наличие ошибки в блоке, блок будет считаться недействительным, а если валидатор сможет успешно опровергнуть доказательства претендента, блок будет считаться действительным. При этом не та сторона потеряет свой депозит, а победившая сторона может получить вознаграждение.

Подводя итог, можно сказать, что арбитраж двоичного поиска может уменьшить количество ошибок. Этот процесс выполняется вне цепочки, и в цепочке необходимо проверять только последнюю спорную часть, тем самым снижая стоимость обработки транзакций в цепочке, но также и этот процесс. увеличивает время обработки. Таким образом, Arbitrum дешевле, чем Optimistic в случае арбитража, но и медленнее.

4. Резюме

У многих конкурентов в одном и том же треке один ориентирован на технологии, а другой на экологию, что-то вроде Aptos и SUI. Какой из них в итоге победит, зависит от голосов пользователей.