ROLL:观点 | ETH 2.0本就是一种形式的rollup_ETH

当我们向一种新的扩容范式转变时，回顾被抛弃的旧范式是一种很好的做法。

这篇文章旨在让读者相信，“以rollup为中心”的方法并不会背离分片，并且有望构建对整个系统更直观的理解。

OptimisticRollup的定义

出于本文的目的，我们先详细说明最简单的OptimisticRollup(ORU)实现。

ORU需要具备以下几个特性：

将所有交易数据提交到链上

将状态根提交到链上

假设状态根是正确的

一些节点负责验证ORU的状态转换

设有链上欺诈证明执行程序，可以撤销无效状态转换

分片为什么不可行

在证明ETH2.0分片只是一种复杂的ORU系统之前，我们先来探究一下为什么原生分片系统并非安全的可扩展性解决方案。其背后原因不是特别直观。

观点：目前行业内是一个沉淀期，builders应该更多去focus在如何解决问题:近日，BeWater DevCon 2022 全球开发者大会在硅谷湾区成功举办，来自Polychain Capital, Uphonest Capital, DFG Capital, Foresight Ventures的嘉宾进行了圆桌讨论，围绕“VC如何在熊市中投资和支持Builders”。Polychain Capital的Jacob Philips表示，目前行业内是一个沉淀期，builders 应该更多去focus在如何解决问题。Uphonest Capital的KJ表示，VC应该作为共同创业的伙伴，而不仅仅是投资就不管事儿了。DFG Capital的Joanna表示，这个熊市的基本面已经和18年19年的熊市大不一样，基础设施得到大量发展，让大家多多探索

Foresight Ventures的Suning表示，builder可以在熊市多做一些新尝试，比如在开发语言方面，尝试Move或Cairo，探索全新生态的可能性。同时作为Foresight Ventures也会更多关注真正颠覆性的创新，以及围绕DAO或者NFT等的crypto-native的文化发展。[2022/6/24 1:29:46]

从数学角度证明分片的安全性

观点：牛市尚未结束，比特币不久或达7万美元:12月24日消息，彭博高级商品策略师Mike McGlone表示，比特币牛市尚未结束，在不久的将来，比特币可能会达到7万美元。Mike McGlone预计，最早在明年，美国监管机构将尝试数字资产的日益普及合法化，并为加密货币制定必要的监管框架。（thec rypto）[2021/12/24 8:01:20]

假设

一条区块链上有16384个验证者和64条分片链，每条分片链都由128名验证者组成的委员会负责验证。委员会成员选举是不可预见的：每个slot结束后，所有委员会都会解散，并随机从全体验证者中重新选出64个委员会，因此每个验证者都不知道其他验证者所在的委员会。假设一个区块需要获得委员会中2/3成员的认可才能被添加到分片链上，这就意味着在全体验证者中包含1/3恶意验证者的情况下，通过随机的方式选出恶意委员会的概率是：

观点：交易所头部效应将会进一步加剧:1月28日消息，TokenInsight指出：目前市面上的期货交易所主要可分为：大型综合交易所、大型期货交易所、合规交易所和新兴交易所。其中新兴交易所如Bitcoinwin为增长迅速和具备创新特色的新生力量。数字资产期货交易量不断攀升，其中大型综合交易所市场份额发生较大变化。未来交易所之间的竞争将会围绕三类交易所之间进行：现有大型数字资产交易所，传统机构在获得牌照之后成立的交易所，以及去中心化交易所。[2021/1/28 14:13:44]

b)哈希承诺。

关于该技术的详解，可以参见这篇文章。

分片就是Rollup

ETH2.0的分片设计模糊了它们是信标链的ORU这样一个事实。如果将重点从分布式处理转向有序的数据可用性层，就变得一目了然了。

观点：以太坊1.0正面临负面网络效应 急需解决扩展问题:近日，对冲基金Multicoin Capital执行合伙人Tushar Jain发推称，以太坊1.0现在正面临着“负面”网络效应。每个新用户都会增加其他用户的交易成本。以太坊现在需要扩展解决方案，否则负面的网络效应将会赶走许多开发者和用户。[2020/7/30]

如上图所示，验证者集起到以下4种作用：

验证并执行信标链

对分片所提供的数据进行抽样验证

组成分片委员会

提交关于无效状态转换的欺诈证明

我们已经作了两个假设：i)数据具有可用性，ii）区块链会从最近一个具有数据可用性的区块开始进行分叉。则要么人们可以构建欺诈证明，要么系统将缺乏数据可用性归咎于签署该区块的分片委员会，并回滚状态转换。

从定义上来说，ETH2.0是一种ORU

这时，考虑到我们之前对ORU的定义，我们应该能够证明分片实际上就是rollup：

观点：矿机行业竞争加剧 比特大陆仍将担当市场领导者:新的比特币矿机生产商正带着新产品进入市场，试图削弱比特大陆和嘉楠耘智等主要矿企的主导地位。随着比特币5月完成减半，矿机生产商正越来越多地推出效率更高的矿机，从而进一步加剧了该行业内部的竞争。像MicroBT等较新的矿机生产公司可能会获得更大的市场份额。

业内专家预测，在可预见的未来，像比特大陆这样的公司仍将引领市场。无论如何，该行业竞争的加剧将有利于矿工，也有利于比特币的价格，因为有了更高效的矿机，矿工出售比特币的压力将减轻。Greenidge Generation首席财务官Tim Rainey表示，虽然比特大陆的市场份额在过去一年有所下降，但其市场规模同期增加了一倍多，目前的算力是2019年6月的两倍多，而且比特大陆仍然保持着全球市场的大部分份额。Rainey同意MicroBT的市场份额似乎是其他制造商中增长最快的。不过，他预计“在可预见的未来，由于蚂蚁矿机在性能、可靠性和售后支持方面的优势，比特大陆将继续成为市场的领导者。”（Cryptonews）[2020/6/14]

1.所有交易数据都提交到链上

分片区块数据被集中到数据可用性层上，在一定概率上会由全网进行验证。

2.状态根被提交到链上

分片委员会为包含在信标链区块中的分片状态根提供证明。

3.状态根被假定为有效的

信标链在没有进行额外验证的情况下，假定分片委员会的证明是有效的

4.一些节点负责验证ORU的状态转换

分片委员会验证分片的状态转换。

5.有一个可以撤销无效状态转换的链上欺诈证明执行器

信标链支持分片状态转换欺诈证明。

解构ETH2.0

既然我们已经解释了ETH2.0和ORU系统之间不可思议的相似性，我们能够如何利用这一信息来更好地理解整个系统的设计？让我们通过ORU系统的角度来探索ETH2.0的一些设计决定：

数据吞吐量

在当前设计中，系统的数据吞吐量与分片机制紧密耦合。

这里可以采用的一种方法是，将数据可用性检查视为协议中的头等公民。这样可以对数据层进行独立优化，执行层也可以更细的粒度控制硬件要求。

例如，ETH2.0可以提供64个数据中心和一个在信标链上的ORU合约，以此代替分片链。ORU合约可以让rollup决定领导者选举机制，它们想要将数据发送到多少个数据中心上，以及它们是否想与其它rollup绑定。使用的数据中心越多，验证rollup所需的硬件要求就越高。

严格来说，上述系统是当前分片设计的超集。除了由协议定义的64个分片之外，还会有其它具有自己特征的rollup构建在安全数据层上，并且独立于协议分片。

回滚最小化

在简单的ORU中，当选的领导者有权提交无效状态转换。虽然这不会影响系统的安全性，因为无效状态转换是可以通过欺诈证明撤销的，但这确实会破坏rollup的进程。单独来看，这种破坏对作恶者来说通常是不划算的。然而，在ETH2.0中，跨分片通信让这个问题变得特别棘手。处于slotN的分片预期自己可以获得其它分片在slotN-1时的状态。假设分片S~i~提交了一个无效的状态转换，除了单方面发起回滚之外没有其它合理的方法来撤销该状态对分片S~j~的负面影响。

为避免灾难性事件，必须有适当的机制来防止这类回滚。其中最明显的两个机制是分片委员会和托管比特检查。正如“从数学角度证明分片的安全性”一节中所述，即使考虑到各种攻击向量，贿赂分片委员会中2/3以上成员的概率也很低。托管比特可以确保诚实的验证者不会因为懒惰而被签署无效的状态转换。

如果我们认为这些机制的目的是防止无效状态转换，而非维护系统安全，就能选择既有实用价值，又能实现相同效果的参数。例如，将分片委员会的规模减少到64人，随机组成恶意委员会的概率依然低至3.1×10-8。但是从网络和签名聚合的角度来看，这样能够极大减轻负担。

以rollup为中心的以太坊路线图

本文最初撰写于斯坦福区块链大会2020期间。那时，我开始充分领会到ETH2.0和ORU之间的相似性。在看过Vitalik的

文章后，我决定发布这篇文章，来表示对以太坊将来采用以rollup为中心的扩容方案的支持。但是，如本文所述，“以rollup为中心”的扩容方案没有让我们偏离方向，而是一个超集。我们在分片设计中遇到的问题与我们在整合跨rollup通信时遇到的问题是同构的。这就意味着，已经开展的大部分工作都可以继续进行，不会被中断。

以rollup为中心的路线图会降低分片执行所必需的协议复杂性。这使得我们能够不断迭代类似分片的复杂的rollup机制。这样可以让更多开发者为不同的rollup格式做贡献，让现有核心开发者和研究者可以专注于构建一个健壮的数据可用性层。

可以说，通往功能完善的ETH2.0的道路从未如此清晰。

如果你对文中所述内容感兴趣，想要进行深入讨论，请在推特上联系我?@lightclients。我也在将帮助各种有影响力的项目寻找优秀的研究者和工程师。如果你需要帮助，请私信我。

原文链接:?https://lightclient.io/blog/eth2-is-a-rollup/作者:?lightclient翻译&校对:?闵敏&阿剑

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