Vitalik:Rollupt不完指南

Vitalik:Rollupt不完指南。

Rollup最近在Ethereum社区很受欢迎，预计将来会成为Ethereum的主要扩张解决方案。但是这个技术到底是怎样的呢？它能给我们带来哪些变化？如何使用该技术？本文将试图回答一些关键问题。

目前主要有两种块链扩展方式。

首先，可以直接提高块链交易的吞吐量，但这种技术主要挑战块容量越大，块链就越难验证，逐渐中心化的可能性越高。为了避免这样的风险，开发者可以提高客户端软件的效率(译者注:比如Turbogeth)，或者使用Sharding的技术将构筑验证分散到很多节点，现在通过Ethereum准备通过Eth2升级引进Sharding的技术。

其次，也可以改变使用块链的方法。用户不需要将所有交易放在块链上，而是通过Layer2的协议可以在链下执行大部分交易。也就是说，链条上的智能合同只需执行两项任务:处理存取款和验证链条下交易的有效性。从而减轻链条上的负担，提高交易处理效率。

目前主要有Statechannels、Plasma和Rollups三种扩容方案。

译者注:译文中省略的State.channels和Plasma科普内容，主要讲述Rollups。

术语是明确的。

Batch:批量处理交易是指将Layer2交易批量包装提交给Layr1的Rollup合同。

Sequencer:排名者是指在Layer2上打包排名交易的作用，类似于Layer1的矿工。

Stateroot:状态根指Layer2的所有状态(账户馀额、合同代码等)通过MerkleTree出生的哈希值。

Rollups。

参考:Optimisticrollups、ozkrollups。

Plasma和StateChannels是完整的Layer2。因为想把数据和计算转移到链下。但是，由于存在数据可用性游戏问题，这意味着这两种方案无法安全满足所有应用场景。

Plasma和State。Channels通过依赖所有权的owner(译者注:提交欺诈性证明书需要证明资产所有权，为什么Plasma采用UTXO方案，无法解决Uniswapp所有权场的问题。感谢Chih、Cheng、Liang的指导)解决了这个问题，但是不能完全通用。

另一方面，Rollups是混合的Layer2。Rollups将计算(状态存储)转移到链接下，但同时将各交易的一部分数据留在链接上。

Diginex与Itiviti扩大合作，采用后者Tbricks自动化解决方案:全球金融机构技术和服务提供商Itiviti宣布扩大与数字资产金融服务和咨询公司Diginex的合作关系，后者实施Itiviti的Tbricks自动化解决方案。Diginex选择Tbricks为其机构客户提供风险、盈亏表和作品集管理。值得一提的是，该公司将使用Tbricks推出DiginexAccess，是针对数字资产的多地方交易、作品集和风险管理服务，由Tbricks自动化技术提供支持。(FinanceMagnates)[2020/7/16]

为了提高效率，他们使用了很多fancy的压缩技术，尽量用计算代替数据。其结果是，系统的扩张仍限于基础块链的数据带宽，但效率相当高:EtheumermerC20的代币转移成本约为45，000gas，Rollup中的ERC20代币转移只使用16个字节的链上空间，成本低于下降300gas。

事实上，数据链是关键(注意:将数据放在IPFS上是不可能的，因为IPFS没有提供给定数据是否可用的共识，所以数据必须放在块链上)。将数据放在链条上获得共识，如果有人愿意，他们可以在当地处理rollup中的所有操作，允许他们监控欺诈交易，要求退款，或者自己生成授权书。

由于没有数据可用性问题，恶意或离线运营者造成的损失会更少(例如无法延迟1周)，因此有权向谁发布更大的设计空间，简化rollups系统。最重要的是，没有数据的可用性也意味着没有必要向owners反映资产。

这是Ethereum，社区对rollups的兴奋比以往的Layer2更加兴奋的原因:Rollups是完全通用的我们可以在rollup中运行初级EVM，现有的Ethereum应用程序不需要制作太多新代码

链上有智能合同来维护state。root:rollup状态的Merkleroot(即rollup内部的账户馀额、合同代码等信息的Merkle化)。

每个人都可以发表batch交易。这是一个高压缩的交易集合，包括旧的stateroot和新的stateroot。合同会检查batch中的旧state，root是否与现在的staterroot，如果符合的话，state，root会更新到新的stateroot。

Verofax完成Pre-Seed轮融资，Privity参与投资:VerofaxLimited完成Pre-Seeed轮融资，PrivityFZLE收购部分股票。Verofax是应用块链构建创新跟踪服务的创业公司。PrivityFZLE是阿拉伯联合酋长国专注于风险投资的独立咨询公司。(Scoop)[2020/7/6]

为了支持存款和提款，我们增加了交易能力，其输入或输出是外部的rollup状态。如果一个batch来自外部的输入，提交这个batch的交易也需要把这些资产转移到rollup合同上。如果batch有对外输出，处理该batch时，智能合同将实施提示操作。

这一切都这么简单！除了主要细节之外，如何知道batch中的post-stateroots。如果有人可以任意post-state，root提交一个batch，没有任何惩罚，他们可以直接将rollup中的所有资产转让给自己。这个问题有两种完全不同的解决想法，产生了两种味道的rollup方案。

以下是这两种味道的rollups方案的说明

Optimisticrollups采用欺诈证明书:rollup合同会追踪历史的stateroots和每个batch的哈希值。如果发现某个batch的post-stateroot不正确，可以向合同提交证明书，证明该batch的计算错误。合同验证这个证明书有效后，这个batch和之后所有的batch都会回来。

ZKrollups采用有效证明书:每个batch都包括一个个名为ZK-SNARK的密码学证明书(例如，采用的是tost-stateroot，是执行该batch的正确结果。无论计算量如何，合同都可以立即在链上验证证明。

但是，两种味道的rollup之间有着复杂的权衡

计划的权利是平衡的。

一般来说，我的意见是:

在短期内，Optimistic.ollups很有可能在通用的EVM计算中获胜，而ZKrollups则可能在简单的支付交易和其他特定的应用场景中获胜，但最终从中长期来看，随着ZK-SNARK技术的改进，ZKrollups将在所有场景中获胜。

Optimisticrollup的安全性主要取决于，如果有人将无效的batch投稿到rollup的合同中，就可以保持跟踪链上的信息，发现欺诈的人发行欺诈证明书，向合同证明该batch无效，滚动。

声音|Vitalik:Libra短期内不足以影响以太网广场DeFi的生态。传统领域不是以太网广场的强为基础的创始人VitalikButerin回答Facebook区块链项目Libra会影响以太网广场DeFi的态度吗？他认为短期内没什么影响，结果Libra明年发售，发售后也只发表代币，之后发表智能合同。现在以太网广场的DeFi规模相当大，而且这两年只会越来越大，以太网广场的生态也会向更多的方向发展。如果Libra和以太网坊建立了桥梁，以太网坊也进行了相应的开发，Libra的用户进入了以太网坊的生态。总的来说，参加Facebook的Libra生态成员的类型当然比较保守，所以在Libra生态中建立传统设施，不是以太网坊的优势。[2019/6/29]

如图所示，主张某batch无效的欺诈性证明书包括这些绿色数据。本batch本身(对照保存在链条上的哈希值进行核对)和Merkletree的一部分内容，证明该batch读取或修改特定账户。

这棵树的黄色节点可以从绿色节点重建，所以没有必要提供。这些数据足以执行此batch，计算post-stateroot(注:statelessclients如何验证单一块)。如果计算的post-stateroot和这个batch中提供的post-stateroot不同，那么这个batch是欺诈性的。

如果batch是错误的，但以前所有的batches都是正确的，那么可以制作欺诈证明书来表示batch是错误的。

请注意旧的batches。声称无效的处理:如果有多笔无效的batches提交给rollup，最好尽快证明无效的batch。当然，如果batch是正确的，就不能制作欺诈证明书来表示无效。

简单的Ethereum交易(发送ETH等)通常消耗约110个。但是，在Rollup上发送ETH的只有约12个字。

字节的消耗是正确的。

为了达到这样的压缩效果，一方面采用用了更简单的高级代码，现在Ethreum的关注度RLP在各值的长度上浪费了1。另一方面，还有巧妙的压缩技术

Nonce:该参数的目的是防止重放。如果账户之前的nonce，是5，那么这个账户的下一笔交易必须使用nonce5，但是一旦交易被处理，那么账户中的nonce就会增加到6，这样采用nonce5的交易就不会被执行。在rollup中，我们可以完全省略nonce。因为我们只是从pre-state中恢复nonce。与此同时，由于签名将使用最新的nonce进行检查，如果有人试图使用旧的nonce进行重新交易，签名将无法通过验证。

动态|Vitalik，Buterin反驳，Tuurdemester对以太网坊的批评以太网坊创始人，Vitalik，Buttrin在Reddit上逐条评论，反驳以太网坊创始人。VitalikButerin表示，这些批评意见忽视了以太网坊在研发方面取得的进展，忽视了以太网坊社区过去一年规模的扩张和专业度的提高。迄今为止，TuurDemester连发50条推文，历来他眼中以太网网网网网网网网网网网网网网网网网网网网网网网网网网网网网网网网网网网网网网网网网网网网网网网网网网网网网[2019/1/1]

Gasprice:允许用户使用固定范围的gasprices进行支付。例如，两个小米的16小米(译者注:主要是为了节约打工)。或者，我们也可以在每笔batch中收取固定费用，甚至可以将gas的支付完全转移到rollup购买协议外，让交易者通过特定渠道向batch建立者支付费用。

Gas:我们也可以把Gas设置为2次以上。此外，我们还可以在batch层面设置gas限制。

To:我们可以用索引代替20个字节的地址(例如，一个地址是树中的第4、527个地址，我们可以用索引4、527分钟表示，同时在状态下增加子树来保存索引到地址的映射)。

Value:可以用科学的数法保存value。大多数情况下，转账只有1、~3有效。

Signature:我们可以使用BLS聚合签名。那个允许很多签名聚集在一起。签名(根据协议)。然后，这个签名可以一次性检查整个信息集和发送者。表中的~0.5分钟表中可以验证的集合签名数量有限。因为需要在欺诈证明书上验证签名。

ZKrollups特有的重要压缩技术:交易的一部分仅用于验证，与计算状态的更新无关，这部分可以省略。这是在Optimistic上不能做到的，因为这个数据还要包含在链上，所以为了防止将来的欺诈性证明检查所需要的东西，ZKrollup上提供了证明数据正确性的SNARK。

一个重要的例子是隐私保护。rollups:在Optimisticrollup中，每笔交易中~5000个字节用于隐私。ZKSNARK需要上链，在ZKrollup中，复盖整个batch的ZK-SNARK足以表明内部的所有ZK-SNARKS都是有效的。

这些压缩技术是rollup扩张的关键，如果没有这些技术，rollup可能只能在基础链的扩张上提高约10倍(在特定计算量大的应用中，简单的rollup也已经强大)，但是有了这些压缩技术，几乎所有的应用扩张系数都能超过100倍

以太网广场创始人Vitalik。Buterin捐赠价值240万美元的以太网广场用于抗衰老研究:慈善机构网站2月1日的新闻稿显示，SENS研究基金会已经收到了以太网广场创始人Vitalik对Buterin的240万美元捐赠。该基金会于2009年由老年医学专家Aubrey、Grey联合成立，他正在研究延长人们生物年龄的治疗方法，希望人类比以往任何时候都能长寿。[2018/2/5]

关于哪些人可以在Optimististic，rollupllup中提交batch的问题有很多流派。一般来说，提交给batch的用户必须首先支付大量押金。如果该用户提交欺诈性的batch(例如采用无效的stateroot)，则该押金的一部分被烧毁，另一部分作为提交欺诈性证明书的用户获得报酬。但是，此外，还有很多可能性

Totalanarchy:任何人都可以随时提交batch。这是最简单的方法，但有很多参加者同时生成并试图提交bath，其中只有一个batch可以收录。这将导致许多浪费，如无意义的生成batch证书或提交batch证书。

中心化的Sequencer:通过Sequencer这样的角色提交batch(除了提交操作以外，首先用户自己提交提交请求，如果Sequencer在下一个通过batch中没有处理这个提交交易的话，用户可以自己提交)。这是最高效的，但依赖于中心化的角色。

Sequencer拍卖:拍卖(例如每天)决定谁有权成为第二天的Sequencer。该方案的优点是可以筹集资金，这些资金可以通过rollup的DAO分配(参考:MEV拍卖)。

从PoS集合中随机选择:每个人都可以将ETH(或者在线协议中的代币)存入到rollup合同中，每个投资者的投资都会从其中一个投资者中随机选择，被选中的概率与存款成正比。该方案的主要缺点是大量资产被锁定，资金效率低。

DPoS投票:Sequencer通过了拍卖选举，但如果他们表现不好，代币所有者可以投票踢出去，进行新的拍卖代替他们。

目前正在开发的rollup方案采用splitbatch模即提交layer2batch的动作和提交stateroot的动作分别执行，具有重要优势

允许许许多sequencers并行发表。为了提高抗审查能力，不必担心其他batch被包装而无效。

如果一个stateroot存在欺诈，就不必回到所有的batch，只要恢复这个stateroot，等待有人为这个batch提供新的stateroot。这样可以更好地保证交易者的交易不会被转移。

一般来说，这是一个相当复杂的技术组合，试图在效率、简单性、抗审查和其他目标的复杂权衡中取得平衡。但是，现在哪个组合最有效，时间过早，时间证明一切。

目前，每个字节的数据需要消耗16个字节。那么，如果一个块只包括一个。batch(假设使用ZK。如果用于验证证证明，将消耗50万美元的金属。那么，这个batch(1，200万/116)=75万字节。如上图所示，每个用户转账的ETH只消耗了12个字节，这个batch最多可以包括62，500笔交易。

在平均块时间为13秒的情况下，这相当于达到约4、807TPS(与Ethereum相比，与ETH转账的1、250万/21、000/3约为45TPS)。

部分用例子扩大规模。

扩张的上限可以这样计算

(L1gascost)............................................................。

现在值得注意的是，这些数字太乐观了，原因有几个

首先，最重要的是，块几乎不仅仅是一个。因为可能存在多个文件。第二，存款和提款将继续存在。第三，短期内使用量低，固定成本成为主要消耗。但是，即使考虑到这些因素，扩大规模也会超过100倍。

现在我们想要超级TPS~1000，-------4000，怎么办？这就是ETH数据片段的意义，sharding建议每次12秒开辟16MB的空间，该空间可以填充任何数据，系统保证这些数据的可用性达成共识，这些数据空间可以使用。

这个大约1，398，kB/s的数据量比现在的EthereumbokB/s提高了23倍。从长远来看，数据容量有望进一步增加。因此，使用Eth2分片数据的rollup可以处理高达100k的TPS，将来会更多。

现在Rollup的基本概念已经所周知的，但我们也确认了从根本上可行的安全性，并且已经将多个长期的长期的长期的长期的长期的长期的长期的长期的长期的长期的长期的长期的长期的长期的长期的长期的长期的长期的长期的长期的长期的长期的长期的长期的长期的长期的长期的长期的长期的长期的长期的长期的长期的长期的长期的长期的长期的长期的长期的长期的长期的长期的长期的长期的长期的长期的长期长期的长期的长期长期的长期的长期长期的长期长期的长期的长期的长期长期长期的长期的长期的长期长期的长期的长期长期的长期长期的长期的长期的长期长期长期长期的长期的长期的长期的长期长期的长期的长期长期的长期的长期长期的长期的长期长期长期的长期长期的长期的长期的长期的长期长期的长期的长期长期的长期长期的长期长期的长期的长期的长期的长期的长期的长期长期长期长期长期的长期的长期的长期的长期的长期长期长期的长期长期长期长期长期的长期的长期的长期长期长期长期短期长期的长期的长期长期的长期的长期的长期的长期长期长期长期长期长期长期长期的长期长期长期的长期的长期长期的长期的长期长期长期长期的长期的长期长期长期长期长期的长期的长期长期长期长期长期长期长期长期长期长期的长期的长期的长期的长期长期长期长期长期长期的长期长期长期长期长期长期的长期的长期的长期短期短期短期短期短期长期长期短期短期短期的长期短期短期短期短期短期短期短期短期短期短期短期

Userandecosystem，onboarding-使用rollups的应用很少，用户对rollups也不熟悉，现在很少有钱包开始整合rollups，商家和慈善机构还不接受。

Cross-rollup.transactions-有效地输出资产和数据(例如，从一个rollup转移到另一个rollup，而不是Layer1的费用。

Auditingincentives。如何最大限度地提高至少一个诚实的节点，真正全面验证Optimisticrollup的概率，在错误时发表欺诈证明书。对于小规模的rollup(数百个TPS以下)来说，这不是重要的问题，可以简单地利用他的主义，但对于更大规模的rollup，有必要更加严格地推理这个问题。

Exploring.thedesign.space.the.the.the.the.the.the.the.the.the.the.the.the.the.the.the.the.the.the.the.the.the.the.the.the.the.the.the.the.the.the.the.the.the.the................................................................................................................................................................................................................................

Maximizingsecurityoffpre-confirmations-许多rollup为更快的用户体验提供了预先确认的概念，即sequencer立即承诺，交易包括在下一个batch中但是，该方案的经济安全性有限。因为可能同时向很多用户约定，所以这个机制能改善吗？

Improvingspedof，responsequencer突然离线，快速经济地从这种情况中恢复是非常有价值的。快速经济地大规模退出或更换sequencer是非常有价值的。

Efficient:ZK-VM-通用EVM代码出生的ZK-SNARK证明书(或现有的智能合同编译适合其他的VM)正确执行，有明确的结果。

Rollups是强大的Layer2扩张范围，预计将成为Ethereum短期和中期扩张的基础。我们已经看到Ethereum了，社区因为和之前的Layer2拓展方案不一样，能够支持通用的EVM代码，让现有的智能合同轻松转移。

这是通过重要的妥协实现的:放弃将数据和计算完全放在链接下面，并将每笔交易的少量数据留在链接上。

Rollups方案有很多种类，设计空间有很多选择。可以采用欺诈性证明书的optimistic，或者采用有效性证明书的ZKrollup。Sequencer(将交易的batch发布在链上的用户)可以是中心化的角色，也可以是中心化的角色，也可以是两者之间的其他选择。

总的来说，Rollup还是早期阶段的技术，一切都还在快速发展，特别是Loopring，ZKSync和DDeversiFio运营了几个月。

期待在未来的几年里，Rollup领域会出现更多令人兴奋的工作成果。

原文:Anincomplete，Guide，Rollups。

作者:vitalik。

译者:阿木。

原文:Anincomplete，Guide，Rollups。

作者:vitalik。

译者:阿树。

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