什么是Rollup?

想象一下,我们回到了初中数学课堂上。「残忍」的初中数学老师给我们每人发了一张卷子,上面列了 100 道数字很大的除法题。我们的任务是解出尽可能多的题。但是,这里面有个陷阱:我们只能将最终的解和每个计算步骤写在一张答题纸上。几分钟后,我们有了一种不祥之感,越想越觉得这个任务荒谬至极。算完几道题之后,这张答题纸就已经满满当当了。

这个噩梦般的故事与 Rollup 有什么关系呢。

在这个故事里,答题纸就是以太坊区块,算术题就是智能合约交易。以太坊目前非常拥堵。每个区块内要包含的交易太多了。更糟糕的是,绝大多数交易都是计算密集型的,例如闪电贷和通过聚合器路由的交易。随着 DeFi 兴起,简单转账和支付已经成了过去时。

这就是问题的关键所在。就像数学老师要求我们将每个计算步骤都写在一张答题纸上那样,以太坊也必须处理并记录每个事务的每一笔计算。

Tether首席技术官:如果在30天内发行和赎回的总和为0并不能证明什么:金色财经报道,Tether首席技术官Paolo Ardoino在社交媒体上称,关于稳定币的稳定性和流动性。如果在30天内,发行和赎回的总和为0,只是意味着发行的资金流入会覆盖赎回的资金,并不能证明什么。而如果在同一时间段内,净余额为负150亿,这意味着稳定币能够在不使用其他客户的钱的情况下将钱还给要求赎回的客户,并且可以真实地声称它具有很大的流动性并且是安全的。[2022/7/6 1:55:10]

直到 Rollup 出现。

Rollup 将计算转移到链下,只将最少的事务数据存储在链上。从这个基本意义上来讲,Rollup 就是以太坊的草稿纸。Rollup 负责所有复杂的数据处理,让每个以太坊区块都能容纳(叠卷)成倍多的智能合约事务。

“虚拟的NFT凭什么那么贵”登上微博热搜榜第45位:金色财经报道,微博热搜数据显示,“虚拟的NFT凭什么那么贵”登上微博热搜榜,目前排名第45位,当前热度为145279。[2022/4/14 14:24:26]

这个比喻不仅直观呈现了 Rollup 旨在解决的问题(「因计算过载而导致的网络拥堵」),还让我们大概了解了 Rollup 解决方案需要做到什么(「将计算转移到链下」)。但是,Rollup 的实际运作方式、呈现形式以及魅力所在都是我们需要深入研究的。

Rollup 本质上是一条独立的区块链,但是进行了一些修改。和以太坊一样,Rollup 协议也使用「虚拟机」来执行智能合约代码。Rollup 的虚拟机独立于以太坊自己的虚拟机(EVM)运行,但是由以太坊上的智能合约管理。因此,这种联系可以让 Rollup 和以太坊之间进行通信。Rollup 负责执行事务并处理数据,以太坊负责接收并存储结果(译者注:其实以太坊还储存 Rollup 事务的数据,不仅只储存结果)。

动态 | 央行研究论文:区块链能做什么不能做什么?:中国人民银行发布工作论文称:目前真正落地并产生社会效益的区块链项目很少,除了区块链物理性能不高以外,区块链经济功能的短板也是重要原因。应在持续研究和试验的基础上,理性客观评估区块链能做什么、不能做什么。不要夸大或迷信区块链的功能。区块链应用要立足实际情况。目前区块链投融资领域泡沫明显。[2018/11/6]

从技术层面来说,Rollup 链和传统区块链之间的主要区别在于出块方式。

通常来说,区块链由一个分布式参与者网络(「矿工」或「验证者」,具体取决于链的类型)维护。这些参与方通过共识创建区块。简单来说,参与方通过投票决定如何处理一组交易(如何创建下一个区块)。获得多数支持的区块将被永远写到区块链上。

相比之下,Rollup 链不按多数原则运行。监控 Rollup 状态的一方可以将「断言」发送至以太坊,来说明交易是如何处理的。重要的是,以太坊将决定是否接受这个断言,无论这个断言是否获得了 Rollup 上多数参与方的支持。这通常意味着,在 Rollup 上,实际只有一方负责处理交易和生成区块。(译者注:这一点也不是绝对的)

蔡文胜:我为什么看好区块链?:今日凌晨,知名投资人隆领资本蔡文胜在“三点钟无眠区块链”社群内分享观点,整理如下:1.区块链是一场大变革,目前只有小部分人先知先觉。 2.区块链是人类有史以来最大的泡沫,但泡沫刚刚开始,同时也能助推技术革命。 3.现在进场比特币仍是先行者,最后观望者进场才是韭菜。 4.区块链代表未来,投资区块链就是投资价值。 5.目前政策是鼓励区块链技术发展的。 6.区块链技术的发展一日千里,一天不学习就会落后。 7.未来会继续分叉,但最终只会留存几个主链,形成基础货币;但应用数字货币不会比基础货币价值低。 8.区块链不是互联网的升级版本,不单是技术的创新,更是商业逻辑的改革。 9.区块链可参考互联网的发展路线,从基础设施、工具软件,到最后和传统行业结合。[2018/2/19]

Rollup 之所以能够如此高效地处理交易,一部分原因就在于它在出块方面的中心化特性。但是,这也提出了一个令人担忧的问题:在缺乏多数决共识的情况下,Rollup 如何确保出块的正确性——如果区块创建者作恶怎么办。

用户提交的韩币退款申请一周还未到账,Bithumb表示由于内部问题,但不知道什么时候处理:1月11日,一韩国用户向韩国最大的虚拟货币交易所Bithumb提交韩币退款申请,但是已经过了1周都未到账。对于这个问题Bithumb交易所表示 :“是由于内部问题导致延迟,但是什么时候会处理还不知道”。 现在有很多用户都提交了韩币退款申请,但都得不到处理。[2018/1/17]

由于密码学货币用户已经习惯了基于共识的区块链,这种中心化会令他们感到困惑。确实,如果这篇文章到此结束,我们可能会误以为 Rollup 只是「由单个参与方复制的数据库」,就像 Avalanche 的联合创始人 Kevin Seqniqi 最近在推特上所言。

实际上,我们很快就会明白,与其说人们对 Rollup 的中心化特性的担忧是错误的,不如说是一种逻辑误导。通常情况下,缺乏强大共识机制的中心化区块链确实容易遭到破坏和恶意操控。但是,就 Rollup 解决方案而言,缺乏去中心化并不会影响它们的安全性和完整性。为了弄清楚背后的原因,我们需要更深入理解 Rollup 的原理。

回想一下文章开头提到的数学试卷。草稿纸就是我们的救命稻草。只要将计算过程写在草稿纸上,我们就只需在答题纸上写下问题和解。Rollup 就好比是草稿纸,「将智能合约计算转移到链下,只将最少的事务数据存储在链上」。

事实上,后半句话(将事务数据存储在链上)对于 Rollup 的运作方式来说至关重要。就 Rollup 而言,只有计算(数据处理)会被转移到链下。Rollup 所处理的每笔事务的输入数据(即「调用数据」)仍存储在以太坊上。

将事务数据保存在链上为何如此重要?再拿数学试卷的例子来看,我们最后交给老师的答题纸上只有数学题和解。这样一来,即使我们没有将每个计算步骤写上去,老师也可以检查我们的作业情况。同理,永恒链上数据可得性意味着,Rollup 上的任何一个计算都可由以太坊基础层重复执行(译者注:吹毛求疵来说,这话是不对的。以太坊单笔事务可执行的计算量是有上限的)。

简而言之,Rollup 的链上数据可得性引入了内置审查流程。在将事务永久写入账本之前,以太坊可以再次确认 Rollup 上处理的事务的完整性——就像是美国最高法院的司法审查权。

Rollup 的主要优势就是其局限性。Rollup 只能将交易发送至基础层,不能强制基础层接受,因为以太坊可以在必要时推翻任何 Rollup 事务。由于存在审查过程,Rollup 事务不具备真正的终局性。

了解了 Rollup 的局限性后,我们回到上文提出的中心化问题。Rollup 的单方出块机制确实存在做恶的可能性。然而,一旦出现这种情况,以太坊会在完成审查流程后拒绝相关交易,并惩罚出块者。

对于 Optimistic Rollup 和 ZK Rollup 来说,「审查流程」的具体运作方式不同(详情请参见此处)。然而,无论是哪种 Rollup,审查流程远比以太坊自己处理交易(不依赖于 Rollup)高效得多。

总之,Rollup 系统以「制衡」为基础,从而保证以太坊的主权链地位。以太坊的共识是事实的最终仲裁者。请注意,侧链的情况完全不同。侧链不像 Rollup 那样存在审查流程,而是另有一套独立的共识机制来处理交易。侧链可以直接赋予交易终局性,而 Rollup 上的交易要等到以太坊确认后才能获得终局性。因此,侧链需要更多信任假设,因为它们无法从以太坊的去中心化安全性中受益。事实上,我认为侧链更像是兼容 EVM 的 Layer 1,而非 Rollup。

总的来说:Rollup 将计算转移到链下,从而释放更多链上空间。链上数据可得性很重要,因为它使得以太坊可以复核 Rollup 交易的完整性。反之,审查流程可以检查 Rollup 出块,免去对共识机制的需求。

Rollup 最终可以让以太坊鱼和熊掌兼得:在释放成倍多链上空间的同时不破坏网络的去中心化安全性。至少在我看来,这正是我们所期望的优雅的可扩展性方案。

感谢 t11s 和 Hasu 富有见地的评论和建议。

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