详解以太坊扩容方案 Scroll 的技术与架构设计

Scroll近期在一级市场的表现非常好,所以我们今天来深入了解一下Scroll的技术与架构设计。

Scroll是一个EVM等效的zkRollup以太坊扩容方案,核心的模块是zkEVM,用于证明EVM在Layer2中执行的正确性。目前已经开发了一年的时间,并与以太坊基金会的隐私小组进行了深入的合作。

为了使得zkEVM变成一个完整的zkRollup,Scroll围绕zkEVM构建了一个完整的Layer2架构。

目前的架构包含了中心化的排序节点与去中心化的证明网络,但未来Scroll将会把排序节点也去中心化,使得整个网络更加健壮。

Scroll的架构

目前的Scroll架构包含三个主要的组件:

Scroll节点:从用户交易中构建L2的区块,提交到以太坊主网,并在L1和L2之间传递信息。Roller网络:生成zkEVM的证明,确保交易被正确执行。Rollup和桥合约:为Scroll交易提供数据可用性,验证zkEVM证明,允许用户在以太坊网络和Scroll之间转移资产。这些组件的角色关系我们可以从下图中得出:

日本Web3公司HashPort完成超12亿日元融资,前泽友作参投:4月19日消息,日本Web3公司Hash Port通过第三方配股的方式完成超12 亿日元(890万美元)C轮融资,投资方包括有着日本马斯克之称的 usaku Maezawa(前泽友作),Shizuoka Capital,Venture Labo Investment 、东急不动产控股株式会社控股的CVC基金、三井住友银行等。目前HashPort的融资总额约为20亿日元(1480万美元)。

据悉,HashPort集团自2018年开始致力于区块链技术的研发,旗下包括从事区块链相关咨询和系统解决方案业务的HashPort、从事NFT相关业务的Hash Palette、以及从事金融基础设施业务的 Hash Bank。[2023/4/19 14:13:08]

数据:今年2月NFT交易量突破20亿美元,创Terra崩盘以来新高:3月3日消息,DappRadar的最新报告显示,今年2月份NFT交易量突破20亿美元,创2022年5月Terra及其UST和LUNA代币崩盘以来的新高。这在很大程度上与2月中旬Blur原生代币空投前的激励交易有关。[2023/3/3 12:39:43]

Scroll节点

Scroll节点是应用和用户与Scroll网络交互的主要方式,Scroll节点包含了三个模块:

Sequencer

Sequencer提供了一个JSON-RPC接口从而获得Layer2上的转账信息。每隔几秒,Sequencer会从L2的内存池中获得一系列转账记录,执行这些转账并生成新的L2区块与新的状态根。

Scroll上的Sequencer是基于经过时间验证的Geth开发的,目的是为了保证兼容性和安全性。

以太坊软件公司ConsenSys裁员100人以上:金色财经报道,据一位知情人士透露,加密钱包MetaMask的开发商ConsenSys计划裁员100名或更多。总部位于纽约市的以太坊工作室目前拥有约900名员工。据了解,裁员计划正在最后敲定过程中,具体数字目前尚不清楚,消息人士称,后来该公司证实了这一消息。美国交易所Coinbase周二还宣布裁员20%,即裁员约950人,这让加密就业本已糟糕的一周雪上加霜。估计,自去年4月以来,整个行业已经失去了近27,000个工作岗位。[2023/1/11 11:05:06]

Coordinator

当新的L2区块被生成之后,Coordinator会从Sequencer中获得交易执行记录。然后Coordinator将执行记录分派到从roller池中随机选择的roller以生成证明。

Relayer

StarkNet已启动治理第一阶段的“协议变更投票”:12月15日消息,StarkWare旗下L2解决方案StarkNet已启动治理的第一阶段“协议变更投票”,投票过程为:基金会向Goerli部署StarkNet更新版本;选民有6天的时间来检查在Goerli上运行的升级版本;如果提案被选民批准,那么在将升级应用于主网之前将有24小时以上的延迟。

此外第一次对StarkNet协议的修改提议将很快进行表决,将涉及是否将StarkNet Alpha升级到0.11版本。投票的参与者为:代币持有者、愿意委托其投票权的代币持有者选择的代表、StarkNet基金会选出行使部分表决权的代表、StarkNet基金会设立的专业建设者委员会。[2022/12/15 21:45:52]

Relayer会监视部署在以太坊和Scroll上的Rollup和桥合约,这主要有两个作用。

首先是监控Rollup合约以跟踪L2块的状态,包括数据可用性和有效性证明。

南华早报:STEPN宣布将在香港开设办事处:金色财经报道,在接受《南华早报》采访时,STEPN联合创始人黄仁杰(Jerry Huang)证实,该公司将把地区总部迁至香港政府所有的数码港(Cyberport)。该公司尚未给出搬迁的日期。

今年7月,STEPN关闭了在中国的GPS服务,导致该应用程序的代币GST在声明发布后下跌了10%。(the block)[2022/9/6 13:10:29]

其次,Relayer监视部署在以太坊和Scroll上的桥合约的存取款事件,并将消息在两条链之间中继。

Roller网络

Rollers在网络中充当证明者,负责为zkRollup生成有效性证明。Rollers有望利用GPU、FPGA和ASIC等加速器来减少验证时间和验证成本。下图显示了Roller如何为每个块生成有效性证明:

Roller首先将从Coordinator接收到的执行序列转换为circuitwitnesses。其次,Roller为每个zkEVM电路生成证明。最后,Roller使用证明聚合方法将来自多个zkEVM电路的证明组合成一个块证明。Rollup和桥合约

Scroll通过Rollup和桥合约来连接以太坊主网和Scoll网络,保证L2交易的数据可用性,并使用户可以在L1和L2之间转移资产。

Rollup合约从Sequencer中获取L2的状态根作为calldata。这为Scroll块提供了数据可用性,并利用以太坊的安全性来确保包括ScrollRelayer在内的索引可以重建L2块。一旦建立L2区块有效性的区块证明已被Rollup合约验证,相应的区块将被视为在Scroll上最终确定。

部署在以太坊和Scroll上的Bridge合约允许用户在L1和L2之间传递任意消息。在这个消息传递协议之上,Scroll还构建了一个去信任桥接协议,允许用户双向桥接ERC-20资产。

要从以太坊向Scroll发送消息或资金,用户需要在Bridge合约上调用sendMessage。

Relayer将在L1上索引,并将其发送到Sequencer以包含在L2块中。从Scroll发送回以太坊的消息在L2Bridge合约上使用了类似的过程。

Scroll的zkRollup是如何工作的

将上述的三个模块放在一起,我们就可以知道ScrollzkRollup的整个工作流程了,如下图所示:

Scroll中的L2区块生成之后,将提交给以太坊主网,具体的过程如下:

1.Sequencer生成了一系列的块,对于第i个块,Sequencer执行追踪T,并将其发送给Coordinator。同时,Sequencer将交易数据D作为calldata提交给以太坊上的Rollup合约以获得数据可用性,再将由此产生的状态根和交易数据作为状态提交给Rollup合约。

2.Coordinator随机选择一个Roller为每个块生成有效性证明。为了加快证明的生成过程,可以在不同的Roller上并行生成不同的区块证明。

3.在为第i个块生成证明P后,Roller将其发送回Coordinator。每隔k个块,Coordinator向另一个Roller派发一个聚合任务,将k个块的证明聚合成一个证明A。

4.最后,Coordinator将聚合证明A提交给Rollup合约,通过对照先前提交给Rollup合约的状态根和交易数据承诺来验证聚合证明,最后确定L2上的之间的块。

经过这样的过程Scroll上的区块会被最终确定下来,每个L2的区块在这一过程中会经历三个过程,其分别为:

Precommitted:表示一个区块已经被Sequencer提交并发送给Rollers。Committed:表示区块的交易数据已经被发布到了以太坊网络的Rollup合约上。Finalized:表示此区块的交易已经被正确地执行。综上所述,Scroll能够在L2上执行EVM字节码,同时从以太坊主网继承强大的安全性保证。这也是Scroll这种EVM等效和其他EVM兼容方案的最大不同点。

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