ROL:Rollup 即服务挑战与机会：从多链到多 Rollup_TROLLER

原文标题：《DAOrayaki ｜Rollup 即服务（RaaS）的机会：从多链到 multi-rollup》

撰文：nanfengpo

编译：Xinyang

Cosmos 和 Polkadot 采用多链结构的扩展方案。他们的区块链 SDK，Tendermint 和 Substrate，被许多项目用于定制自己的区块链。这些区块链使用跨链协议，如 Cosmos IBC、Polkadot XCM 和 bridges?来进行互动。然而，这些协议很难保证高安全性，这导致了频繁的黑客窃取。因此，跨链协议没有带来预期的效果，区块链之间仍保持相对独立。

From Cosmos Network - Internet of Blockchains and Getting Started · Polkadot Wiki

后来，出现了一种更安全的扩展技术，称为 rollup。rollup 将第 2 层的交易压缩成一个「批次」，上传到第 1 层，并通过欺诈证明（如 Optimistic-rollup）或有效性证明（如 ZK-rollup）证明第 1 层的状态转换的有效性。由于数据的可用性和状态的有效性在第 1 层得到验证，rollup 获得了与第 1 层相同的安全水平，确保资产可以在第 1 层和第 2 层之间安全转移。

Compound将于今年第二季度上线Aztec旗下隐私Rollup网络zk.money:2月28日消息，去中心化借贷市场 Compound 将于今年第二季度在以太坊Layer2 隐私协议 Aztec 旗下隐私 Rollup 网络 zk.money 主网上线，用户可以通过使用 Aztec Connect 在 Compound 中存款和借款，与主网相比节省 95% 以上的 gas，并且默认情况下具有隐私性。具体而言，用户可以将 ERC20 代币存入 Aztec，并通过 zk.money 发起 Compound 存款或借款请求。Aztec 的 zkrollup 将跨用户批量交易，并通过桥接合约与 Compound 的 L1 合约进行交互。用户将在 Aztec 上收到一个 cToken 或他们借用的任何资产，可以在 Aztec 上的其他 DeFi 协议中使用。目前，Aztec 在compound治理论坛发起提案，申请 10 万美元的赠款来补贴用户在 Compound 的存款和借款相关gas费，以启动此集成的网络效应。

另据 DeFi Liama 数据显示，Compound 目前总锁仓量为 67.2 亿美元，仅支持以太坊主网。[2022/3/1 13:28:32]

到目前为止，许多 rollup 项目，如 Arbitrum、Optimism、ZkSync 和 StarkNet 都已经在使用。除了这些通用的 rollup，还出现了一些特定应用的 rollup，包括基于 StarkEx rollup SDK?的 dYdX（订单簿 DEX）和 DeversiFi（AMM DEX）等。虽然 rollup 技术还没有完全发展起来，掌握这种技术的团队也不多，但市场上对这种技术的需求仍然很强烈。

Chainlink预言机现已在Arbitrum Rollup测试网上线:据官方消息，Chainlink预言机网络已正式在Arbitrum测试网上线，初步将发布Chainlink的ETH/USD、LINK/USD、SNX/USD、AAVE/USD以及BTC/USD参考喂价，开发者可以将这些喂价集成至其layer 2智能合约，以获取链下价格数据。

Chainlink是第一个集成至Arbitrum的预言机解决方案，将帮助开发者在Arbitrum上开发并测试一系列可扩展的DeFi应用，其中包括借贷协议、去中心化交易平台、衍生品平台、合成资产以及预测市场等。Offchain Labs团队也推荐所有需要接入链下数据的应用接入Chainlink预言机。[2021/3/11 18:36:48]

通用型和特定应用型 rollup 来自 https://l2beat.com/

rollup 提供了一个独立的执行环境，具有高 TPS、低 Gas 和从第 1 层访问所有资产的能力，这有助于区块链上的应用从 DeFi 扩展到更普遍的领域，如游戏和社交网络。我们预计 rollup 将逐渐成为一种提供给 Web3 应用程序的服务，即 Rollup as a Service（Raas）。一些项目现在正朝着这个方向发展。以太坊 以 rollup 为中心的路线图 和 StarkNet 的 Layer 3 架构都展示了特定应用的 multi-rollup 未来。

以太坊ZK Rollup扩容方案Hermez发布白皮书:由以太坊扩容解决方案技术团队iden3推出基于ZK Rollup概念的扩容网络Hermez发布白皮书，据白皮书介绍，Hermez允许在以太坊公共区块链之上扩展支付和代币转移，它的设计考虑了ETH、DAI、USDT和WBTC等代币。Hermez通过将每笔交易压缩到约10个字节来改善区块链的可扩展性，预估可以提升到2000 笔每秒的交易速度。[2020/10/10]

StarkNet 的架构描述，采用了 特定应用的 multiple rollup 作为 Layer 3，来源 Medium

rollup 在提供 RaaS 方面仍然面临以下挑战。

首先，让我们来谈一谈 rollup SDK。人们可以在 SDK 的基础上快速部署一些配置和启动 rollup。为避免重新发明车轮，开源的 rollup 是 SDK 开发的更好选择。对于 Optimistic-rollup，Arbitrum 和 Optimism 都是开源的。从 L2beat 那里，我们可以看到 Metis 和 Boba 都是在 Optimism 的代码基础上开发的。相比之下，ZK-rollup 的开源程度不高。ZkSync 发布了 v1 版的完整代码，但 v2 版只有合约代码（嵌入了 zkEVM）。StarkEx 只发布了合约代码，并通过一个封闭的源代码向第三方提供其他模块。StartNet 只提供 Cairo 的代码。

V神：Rollups成为新的执行环境:刚刚V神发推称，Rollups成为新的执行环境。就在该推文之前，V神刚刚更新以太坊路线图，表明以rollup构建为中心。[2020/10/2]

尽管 Optimistic-rollup 系统拥有更成熟的代码库和对 EVM 更好的支持，但欺诈证明的固有特性使它们在最终性和安全性方面远远落后于 ZK-rollup 系统。ZK-rollup 第 2 层的交易在第 1 层被证明后立即完成，而 Optimistic-rollup 第 2 层的交易由于有挑战期，需要几天时间才能完成。另一方面，Optimistic-rollup 需要更多的安全假设：至少 1-out-of-N 诚实操作者来保证欺诈证明提交，有一个抗审查的第 1 层来保证欺诈证明接受。

总而言之，我们现在就可以在现有的开源代码基础上快速建立一个 Optimistic-rollup SDK，但从长远来看，ZK-rollup SDK 似乎更有吸引力。当然，除了代码库的问题，ZKVM 的设计，即 ZKP 可验证的智能合约，也是迫切需要的。目前，各种 ZKVM 解决方案正在开发中。每个解决方案的方法仍然不统一。

动态 | 以太坊扩容方案Arbitrum Rollup测试网上线并开源:Offchain Labs 宣布以太坊扩容方案 Arbitrum Rollup 测试网上线，并对其进行开源。Arbitrum Rollup 未来计划上线以太坊主网，并预计在年末上线 Arbitrum 侧链和状态通道，因为在多种类型合约存在的情况下，向链下迁移可实现更高的扩展性和更低的成本。[2020/2/12]

一图比较 ZKVM，来源：Ye Zhang’s talk「An overview of zkEVM 」

如前所述，分批交易需要以 rollup 方式发送到第 1 层，因此 rollup 的 TPS 受限于第 1 层的存储空间，也就是数据可用性（DA）问题。以太坊已经提出了一系列的第 1 层存储扩展解决方案，包括 EIP-4488、Proto-Danksharding 和完整的 Danksharding（目前正在寻求提案）。除了第 1 层的扩展，许多项目如 Celestia 和 Polygon Avail 也在尝试扩大第 2 层的存储容量。然而，这些解决方案的安全性和易用性仍需进一步研究。

EIP-4488 和 Proto-danksharding 将如何增加区块大小，来源：Vitalik’s 「Proto-Danksharding FAQ 」

在 ZK-rollup 方面，TPS 还受到 ZKP 计算速度的限制。Paradigm 和 6block 在 GPU、FPGA 和 ASIC 上有不同的硬件选择来加速计算。此外，6block 比较了几种 ZKP 分布式计算的软件架构，包括矿池、证明聚合和 DIZK。ZPrize ，一个即将到来的竞赛，也激励开发者找到有价值的解决方案来加速 ZKP 计算。

确保 rollup 服务的高可用性是另一个关键问题。目前市场上的 rollup 服务几乎都是中心化的，也就是说，只有特定的运营商可以向第 1 层提交批次和证明。这是一个脆弱的设计，因为 SPOF（单点故障）将很容易导致服务不可用。由于软件错误和硬件故障，Arbitrum 已经多次遭受了数小时的停机。许多项目都在致力于去中心化 rollup 以避免 SPOF，包括 zkSync、StarkNet、Polygon Hermes、PoVP 和 taikocha.in。

RaaS 正在考虑应用一个好的经济模式。目前，服务提供商的利润主要来自于第 1 层和第 2 层之间的交易费差距，即从第 2 层收取费用作为收入，向第 1 层支付费用作为成本。Optimism 已经发行了治理代币，但收入仍不足以维持开支。

rollup 和它们的费用，来自 https://l2fees.info/

现有的大多数 rollup 是建立在区块链上的第三方服务，所以它们的主要收入仅仅来自于交易费。然而，我们可以跳出这种思维模式，将 rollup 视为区块链提供的原生服务。就像 Cosmos 和 Polkadot 的设计一样，整个系统包含一个区块链和附着在区块链上的多个 rollup，形成一个具有无限可扩展性的去中心化网络。通过这种方式，网络可以用相同的原生代币奖励第 1 层区块链验证者和第 2 层 rollup 运营商。这个想法类似于 Polynya 提出的 shrined rollup，值得进一步研究。

与 Cosmos 和 Polkadot 的跨链协议一样，当一个区块链上部署了多个 rollup 时，cross-rollup 协议是必要的。用户也可以从第 1 层提取他们的资产，并将其存入另一个 rollup，但这个过程需要在第 1 层支付额外的费用和更多的操作步骤。一些第三方 cross-rollup 桥利用流动性池来帮助用户在 rollup 之间即时转移，但这些桥和跨链桥一样容易被窃取。

Vitalik 在《终局》中描述的一个未来区块链架构，当中有 multiple rollup 和 cross-rollup 桥

理想情况下，区块链应该提供一个原生的 cross-rollup 桥，由其验证者维护以保证安全。此外，这样的桥最好支持从一个 rollup 到另一个 rollup 的同步消息调用，也就是说，一个 rollup 上的用户可以直接调用另一个 rollup 上的合约。这将最大限度地提高 multi-rollup 架构中的用户体验。这里的底层技术很复杂，但我们期待着它的出现。

这篇文章描述了 RaaS，即为 DApps 提供 rollup 服务。显然，区块链将迎来 Web3 的 multi-rollup 未来。任何人都可以通过 SDK 快速启动他们的 rollup，并以高性能和低成本在 rollup 上运行应用程序。在讨论了 RaaS 可能面临的所有挑战后，我们最终提出了原生 rollup 的想法，这将有助于区块链用其原生代币奖励 rollup 验证者，并提供一个由其验证者维护的 cross-rollup 桥。我们计划进一步仔细研究，并在未来的文章中详尽阐述。

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