以太坊扩容Rollups或将引爆DeFi新的一轮增长

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Rollups被认为是以太坊扩容的最终解决方案。那么,Rollups表是怎么回事?Optimism和ZKRollups之间有什么区别?安必特与Optimism有什么不同?为什么在扩展以太坊时,rollups被视为圣杯?您将在本文中找到这些问题的答案。

介绍

以太坊的扩容一直是加密领域讨论最多的话题之一。在网络活动频繁的时候,扩容辩论通常会升温,如2017年的加密猫热潮、2020年的DeFi夏季或2021年初的加密货币牛市。

在这些时期,对以太坊网络前所未有的需求导致了极高的天然气成本,使得日常用户支付交易成本的成本非常高。

为了解决这个问题,找到最终的扩展解决方案一直是多个团队和整个以太坊社区的主要任务之一。

一般来说,扩展以太坊或大多数其他区块链的主要方式有三种:扩展区块链本身-第1层扩容;在第1层上构建-扩展第2层的容量,并在第1层的一侧构建侧链。

对于第1层,ETH2是扩展以太坊区块链的首选解决方案。ETH2是指一组相互关联的变化,例如迁移到兴趣证明(POS)和将工作证明(POW)区块链合并到新的POS链和片段中。

特别是,碎片化可以显著提高以太坊网络的吞吐量,尤其是与Rollups相结合时。

当涉及到第1层以外的扩展时,已经尝试了许多不同的扩展解决方案,并且取得了一些混合的结果。

一方面,我们有Layer2解决方案,如通道,以太坊完全保证这些解决方案,但仅适用于特定的应用程序集。

另一方面,侧链通常与EVM兼容,可以扩展常见应用。主要缺点是它们不依赖以太坊的安全性,而是有自己的一致性模,因此它们不如第2层解决方案那样安全。

大多数Rollups的目标是在完全依赖以太坊安全性的情况下,通过创建通用扩展解决方案在这两个方面实现最佳效果。

详解以太坊扩容“圣杯”Rollups:或触发DeFi另一个高增长期

这是扩容的圣杯,因为它允许在以太坊上部署所有现有的智能合约,而不牺牲安全性,几乎不需要更改。

难怪Rollups可能是所有解决方案中最值得期待的扩展。

但首先,什么是Rollups?

Rollups

Rollup是一种扩展的解决方案,它在第1层之外执行事务,但在第1层发布事务数据。这使得Rollup能够扩展网络,并且仍然可以从以太坊共识中获得安全性。

将计算向下移动实际上允许处理更多的事务,因为只有Rollups事务的部分数据必须适合以太坊块。

为了实现这一点,Rollups事务在单独的链上执行,该链甚至可以运行特定于Rollups的EVM版本。

Rollups事务之后的下一步是将它们批处理在一起并发布到以太坊主链。

整个过程实质上是执行事务、获取数据、压缩数据,并以单个批次的形式Rollups到主链,因此称为“Rollups”。

详解以太坊扩容“圣杯”Rollups:或触发DeFi另一个高增长期

虽然这似乎是一个潜在的好解决方案,但自然会有一个问题:

“以太坊如何知道发布的数据是有效的,而不是由试图为自己谋利的坏行为者提交的?”

确切答案取决于具体的Rollups实现,但一般来说,每个Rollups在第1层部署一组智能合约,负责处理存款和取款以及验证证书。

证明也是不同类Rollups的主要区别。

最佳Rollups使用欺诈证明。相反,ZKRollups使用有效性证明。

让我们进一步探讨这两种类的Rollups。

Optimistic与ZK Rollups比较

最优Rollups将数据发布到第1层,并假设它是正确的,因此称为“Optimistic”。如果公布的数据是有效的,我们就在通往幸福的路上,不需要做任何其他事情。在乐观的情况下,不必做任何额外的工作,就可以获得最佳Rollups。

如果交易无效,系统必须能够识别该交易,恢复正确状态并惩罚提交该交易的一方。为了实现这一点,optimal rollups实施了一个争议解决系统,该系统可以验证欺诈证书,检测欺诈交易,并禁止不良行为者提交其他无效交易或错误的欺诈证书。

在大多数最优Rollups实现中,能够向第1层提交批量事务的一方必须提供保证金,通常以ETH的形式。如果发现错误的交易,任何其他网络参与者都可以提交欺诈证书。

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提交欺诈证书后,系统进入争议解决模式。在此模式下,可疑交易将在以太坊主链上再次执行。如果执行证明交易确实具有欺诈性,则提交交易的一方将受到惩罚,通常是减少其抵押品的ETH。

为了防止不良行为者使用不正确的欺诈证书向网络发送垃圾邮件,希望提交欺诈证书的各方通常还必须提供可减少的保证金。

为了能够在第1层执行Rollups事务,最优Rollups必须实现一个系统,该系统可以在事务最初在Rollups时执行的确切状态下重播事务。这是Optimism Rollups的一个复杂部分。它通常是通过创建一个单独的管理器契约并用rollup状态替换一些函数调用来实现的。

值得注意的是,即使只有一个诚实方监控Rollups状态,并在需要时提交欺诈证书,系统也可以按预期工作并检测欺诈。

还值得一提的是,由于Rollups系统中有正确的激励机制,进入争端解决程序应该是一种特殊情况,而不是经常发生。

当涉及ZKRollups时,根本没有争议解决方案。这是通过使用一种称为“零知识证明”的智能加密技术实现的,因此它被命名为ZK ROLLUP。在这个模中,发布到Tier 1的每个批都包含一个名为zk snark的加密证书。提交交易批次时,tier 1合同可以快速验证此证书,并且可以立即拒绝无效批次。

听起来很简单,不是吗?也许是表面上。在实践中,为了使其发挥作用,许多研究人员花了无数时间重复这些巧妙的密码学和数学著作。

Optimism和ZKRollups之间还有其他区别,所以让我们逐一介绍它们。

详解以太坊扩容“圣杯”Rollups:或触发DeFi另一个高增长期

由于争议解决过程的性质,最佳Rollups必须让所有网络参与者有足够的时间在第1层完成交易之前提交欺诈证明。这段时间通常相当长,以确保即使在最坏的情况下也能对欺诈交易进行辩论。

这导致从最佳Rollups中提取资金的时间很长,因为用户必须等待一到两周才能将资金提取回第1层。

幸运的是,一些项目正试图通过提供快速的“流动性存在”来改善这种状况。这些项目几乎可以立即撤回到第1层、另一个第2层甚至一个侧链,并为此收取少量费用。Hop协议和connext是值得注意的项目。

ZK rollup不存在长期支取的问题,因为只要将rollup批次与有效期证书一起提交到第1层,就可以支取资金。

到目前为止,ZKRollups似乎只是最优Rollups的更好版本,但它们也有一些缺点。

由于该技术的复杂性,创建与EVM兼容的ZKRollups变得更加困难,这使得在不重写应用程序逻辑的情况下扩展通用应用程序变得更加困难。话虽如此,zksync在这方面正在取得重大进展,他们可能很快推出与EVM兼容的ZKRollups。

最佳Rollups程序在EVM兼容性方面更容易实现。他们仍然需要一些修改来运行自己的EVM版本,但是99%的合同可以在不做任何更改的情况下进行移植。

ZKRollups也需要比最佳Rollups更多的计算。这意味着计算ZK证明的节点必须是高规格的机器,这使得其他用户很难运行它们。

在扩展和改进方面,两种类的Rollups都应该能够将以太坊从每秒15到45个事务(取决于事务类)扩展到每秒1000到4000个事务。

值得注意的是,通过为第1层上的Rollups批次提供更多的空间,每秒可以处理更多事务。这也是为什么ETH2可以与Rollups产生巨大协同作用的原因,因为它通过创建多个切片来增加可能的数据可用性空间-每个切片可以存储大量数据。ETH2和rollup的结合可以将以太坊的事务速度提高到每秒100000个事务。

现在,让我们来谈谈所有在optimal和ZKRollups上工作的不同项目。

Optimistic Rollups

Optimism和Arbitrium是当前最流行的Optimism Rollups选项。

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Optimism已经部分扩展到以太坊主网络,与synthetix或Uniswap等有限合作伙伴合作,以确保该技术在全面推出之前按预期工作。

Arbitrum已将其版本部署到主网络,并开始将不同的项目整合到其生态系统中。他们决定为要在Rollups中启动的所有协议提供一个时间窗口,而不是只允许有限数量的合作伙伴首先部署他们的协议。当这段时间结束时,它们将同时对所有用户开放。

在Arbitrum上推出的一些最著名的项目有Uniswap、sushi、Bancor、August、chainlink、AAVE等。

Arbitrium最近还宣布与reddit合作。他们将专注于启动一个单独的Rollups链,这将允许reddit扩展他们的奖励系统。

Optimism与makerdao合作创建OptimismDai桥梁,使Dai和其他代币能够快速提取回第1层。

尽管Arbitrium和optimization都试图实现相同的目标——构建与EVM兼容的最优Rollups解决方案,但它们的设计存在一些差异。

仲裁庭有不同的纠纷解决模式。他们没有在第1层重新运行整个交易以验证欺诈证明是否有效,而是提出了一个交互式多轮模,该模允许缩小争议范围,并且可能只在第1层执行一些指令以检查可疑交易是否有效。

这还有一个很好的副作用,即部署在Arbitrum上的智能合约可能大于以太坊上允许的最大合约大小。

另一个主要区别是事务排序和MeV的方法。

Arbitrum最初将运行一个分拣机,负责分拣事务,但从长远来看,他们希望将其去中心化。

Optimism倾向于另一种方法,即交易顺序和MeV可以在一定时间内拍卖给其他方。

值得一提的是,还有其他项目致力于Optimism Rollups,例如Fuel、OMG团队、omgx、cartesi等。他们中的大多数人也在尝试开发与EVM兼容的Rollups版本。

ZKRollups

尽管以太坊社区似乎主要关注Optimism Rollups,至少在短期内,但我们不应忘记,致力于ZKRollups的项目也进展非常迅速。

详解以太坊扩容“圣杯”Rollups:或触发DeFi另一个高增长期

对于ZKRollups,我们有几个选项可用。

Loopring使用ZKRollups技术来扩展其交易和支付协议。

HERMEZ和zklube正在使用ZKRollups来扩大支付规模,HERMEZ还正在构建一个与EMV兼容的ZKRollups。

Aztec专注于将隐私功能引入其ZKRollups技术。

基于starkware的上卷技术已广泛应用于deverifi、immutable X和dydx等项目。

正如我们前面提到的,zksync正在开发一个与EMV兼容的虚拟机,它将完全支持任何以SOLid编写的智能合约。

总结

正如我们所看到的,在Optimism和ZKRollups营中有许多事情正在进行,不同Rollups之间的竞争将非常有趣。

Rollups也应该对DeFi有重大影响。以前由于交易成本高而无法在以太坊上交易的用户,在下一次网络活动频繁时将能够留在生态系统中。它们还将支持需要更便宜交易和更快确认时间的新应用程序。所有这些都受到以太坊共识的充分保护。这似乎会引发DeFi的另一个高增长期。

然而,在Rollups中仍然存在一些挑战。

详解以太坊扩容“圣杯”Rollups:或触发DeFi另一个高增长期

可组合性就是其中之一。为了使用多个协议组合事务,所有这些协议必须部署在同一个Rollups上。

另一个挑战是流动性断裂。例如,如果没有新的资金作为一个整体进入以太坊生态系统,那么协议(如Uniswap或AAVE)第1层中现有的流动性将在第1层和多个Rollups实施之间共享。较低的流动性通常意味着较高的滑动点和较差的交易执行。

这也意味着自然会有赢家和输家。目前,现有以太坊生态系统不足以利用所有扩展解决方案。从长远来看,这种情况可能会改变,但在短期内,我们可能会看到一些Rollups和其他扩展解决方案被抛弃。

在未来,我们还可能看到用户完全生活在一个Rollups生态系统中,很长一段时间内不会与以太坊主链和其他扩展解决方案交互。如果我们将看到更多的中心化交易所能够实现直接存款和取款,这一点可能尤为明显。

尽管如此,Rollups似乎是扩展以太坊的最终策略,而且这一挑战可能会以某种方式得到缓解。看到越来越多的用户采用Rollups表显然很有趣。

在讨论Rollups时,一个常见的问题是它们是否对侧链构成威胁。就我个人而言,我认为侧链仍将在以太坊生态系统中占有一席之地。这是因为,尽管第2层的交易成本远低于第1层的交易成本,但很可能高到足以为某些类的应用程序定价,例如游戏和其他高容量应用程序。

当以太坊引入碎片化时,这种情况可能会发生变化,但在那个时候,副链可能会产生足够的网络效应,从而能够长期生存。看到这在未来的发展也很有趣。

此外,Rollups的成本高于侧链,因为每个Rollups批次仍需要支付以太坊块空间的成本。

值得记住的是,以太坊社区非常关注以太坊扩张战略的Rollups——至少在短期到中期,甚至可能更长。我建议阅读vitalik buterin关于以Rollups为中心的以太坊路线图的文章。

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