零知識會取代樂觀證明狀態嗎?

進階6/21/2024, 6:23:24 AM
樂觀證明系統目前是匯總(Rollup)生態系統中最常見的,但目前尚不確定這種主導地位是否會在未來持續下去。Four Pillars 撰文對樂觀證明的市場現狀及存在的挑戰和解決方案進行了分析解讀。

1. 證明系統和樂觀證明

讓我們先回顧區塊鏈的基礎知識。區塊鏈本質上是一個狀態機。它的狀態通過交易而改變,並且這種改變的共享狀態由參與者使用。確保所有參與者就共享狀態達成一致至關重要。爲了讓協議變得更好並消除對特定各方的信任的需要,區塊鏈注重去中心化。然而,這種去中心化會限制可擴展性,使其難以容納更多交易。這些問題構成了區塊鏈的三難困境。

以太坊作爲最早的智能合約區塊鏈之一,引領了匯總(Rollup)的創建。在這個匯總模型中,執行與以太坊分離,但仍存在一個檢查有效性和懲罰惡意活動的系統。構建該系統的方法是雙重的。第一種方法是樂觀的,其中下一個狀態是預先確認的,並通過質疑期的緩衝區來最終確定。第二種方法是利用 zk 的有效性證明,可以在低成本驗證過程中使用鏈上的 zk 證明來驗證狀態變化。雖然側鏈是另一種選擇,但我排除了側鏈,因爲它們對以太坊結算的依賴程度較低。

由於實現簡單,樂觀證明(又稱欺詐證明、故障證明)在生產中被用作解決匯總狀態變化的主要方法。

1.1 證明系統的現狀——ZK 和 OP

人們一度認爲 zk 證明系統很快就會佔據主導地位,而樂觀證明系統會逐漸失勢。人們普遍期望 zk 證明系統能夠爲匯總提供更低的成本和更快的終局性。通過基於 MIPS、RISC-V 和 Wasm 構建通用 zkVM 的實驗,在證明生成方面取得了重大進展,這包括 ZKM、RiscZero、Succint Labs 和 Fluent 等項目。盡管 zk rollups 具有明顯的優勢,但開發具有成本效益且安全的版本面臨着巨大的挑戰。更新 EVM 等虛擬機也成了挑戰,因爲很難在不造成重大更改的情況下合並新功能。

由於這些挑戰,樂觀證明系統目前在匯總生態系統中最常見,佔據了大部分 TVL,約爲L2 TVL 總量的75%。這種主導地位是否會在未來持續下去仍不確定。然而,有很多提高方面的進展,有許多旨在改進證明系統的舉措。


來源: 區塊鏈(L2)|市場 |代幣終端

1.2 樂觀證明系統的未來如何?

爲了改進樂觀證明系統,人們正在積極進行研究和開發,這些工作主要分爲以下三個要點:

  1. 降低成本
  2. 去中心化排序、質疑和終局性過程
  3. 減少軟終結和硬終結性

我們在這三個領域都做出了重大努力,最近的 Dencun 升級就是代表案例,其中納入了 EIP-4844、改進的數據壓縮以及交互式證明系統的開發。Arbitrum 有他們的新計劃。

在深入探討“第四部分”的最新進展之前,要徹底了解既定概念和當前形勢,這一點至關重要。首先,我們應該看看“2.發展 - 樂觀證明系統的歷史”章節中該領域的演變,並在“3.樂觀證明項目的現狀”中深入探討樂觀證明項目的當前情況。

2. 發展——樂觀證明系統的歷史

樂觀證明系統並不是一夜之間開發出來的。許多研究人員和開發人員爲構建機器人證明系統做出了貢獻,以確保其在生產中的無縫運行,目前已獲得180 億美元的資金。讓我們回顧一下過去取得的裏程碑。

2.1 過往——回顧歷史

2019,以太坊研究人員 John Adler 首先提出樂觀匯總作爲以太坊的第 2 層擴展解決方案。樂觀匯總背後的核心思想是將計算和數據存儲從以太坊主網轉移到單獨的第 2 層鏈,同時仍然繼承以太坊的安全保證。開發樂觀匯總的主要動機是以太坊主網上的擁堵和高額交易費用。隨着 DeFi 協議和 NFT 的日益普及,以太坊面臨着可擴展性問題,它們影響了用戶體驗和經濟效率。

樂觀匯總主要由 Arbitrum 和 Optimism 兩個團隊發起實驗並進行開發。這些匯總旨在通過處理鏈下交易並在以太坊主網上發布壓縮交易數據和輸出根來爲以太坊提供可擴展性。由於它們爲用戶和 dapp 提供了較低的成本,以太坊社區很快就採用了它。(可訪問此連結閱讀關於 Arbitrum 的早期論文)


來源: Arbitrum 的 TVL(美元)

樂觀匯總的重要特徵是它們的“樂觀”方法——在對交易進行簡單的有效性檢查後,它們默認所有交易都是有效的,並且它們依賴於欺詐證明機制,質疑者可以在設定的時間段(通常爲 7 天)內在該機制中質疑交易的有效性。如果檢測到欺詐交易,則會在鏈上執行欺詐證明,以正確地重新處理交易。這種樂觀的方法使得樂觀匯總能夠在以太坊主網上明顯實現可擴展性改進。

過往面臨許多挑戰。最初,像 Optimism 這樣的項目使用了自己修改過的 EVM(稱爲 OVM),這限制了它與 EVM 的兼容性。修改的詳細分析可以參見這篇富有洞察力的文章,由Paradigm 的 Georgios Konstantopoulos 撰寫。這些項目還擁有並將繼續擁有中心化的方法來解決恢復和質疑機制。這種方法提出了安全權衡,因爲交易不會立即最終確定,並且如果有限數量的參與者在質疑窗口內檢測到欺詐行爲,則交易可能會被還原。

2.2 現在——取得進步但面臨挑戰

樂觀證明系統的最新發展顯著提高了以太坊第 2 層解決方案(例如 Arbitrum 和 Optimism)的效率和可擴展性。除了以太坊的 Dencun 升級之外,樂觀匯總中的其他優化也爲其效率做出了貢獻。例如,Arbitrum 專注於完善其防錯系統,以確保數據完整性和安全性。

Optimism 還通過其超級鏈戰略取得了實質性進展,該戰略旨在使用 OP Stack 創建多個 L2 的一致生態系統。超級鏈正在利用定制和替代 DA 解決方案、跨鏈消息傳遞和共享排序來促進無縫互操作性和改進的可擴展性。

樂觀匯總生態系統最近的增強功能已經從非交互式欺詐證明轉變爲交互式欺詐證明。交互式證明涉及來回對話,以有效識別和糾正錯誤交易。這一變化旨在降低鏈上驗證的計算成本和復雜性。

3.技術現狀

讓我們來看看匯總的現狀,重點關注在樂觀證明系統下運行的項目及其發展。

目前,Arbitrum 和 Optimism 兩個實體主要致力於增強樂觀證明系統。其他項目,例如 Initia、Dymension 和 Rollkit,正在爲其匯總生態系統開發框架。

Arbitrum 和 Optimism 正在努力改進防欺詐的技術方面,而其他項目也在實施有趣的方法。我們來簡要了解一下他們當前的活動和正在進行的發展。

3.1 Arbitrum——多輪證明和BoLD

3.1.1 多輪證明

Arbitrum的證明系統採用“多輪欺詐證明”方法來驗證交易。這個過程主要發生在鏈下,最終狀態記錄在以太坊的區塊鏈上以提高透明度。

該系統的核心特徵是“斷言樹(assertion tree)”。使用以太幣發布債券的驗證者對 Arbitrum 的狀態做出聲明(或“斷言”)。這些斷言形成一條鏈條,每一個斷言都建立在上一個斷言的基礎上。然而,當出現相互矛盾的斷言時,樹就會分裂成分支,表明可能存在欺詐行爲。

解決這些爭議需要一種稱爲“解剖(dissection)”的交互式證明技術。參與爭議的驗證者系統地縮小分歧範圍,直到只剩下一個操作。然後,該操作在以太坊的第 1 層上運行以確定其有效性。

步驟如下:

  1. 兩名驗證者對 Arbitrum 的狀態存在分歧。
  2. 他們逐漸將爭論減少到只有一個計算步驟。
  3. 然後,此步驟在以太坊的第 1 層協議上運行,旨在驗證哪個驗證者是正確的。

Arbitrum 的方法以其效率而著稱。通過僅隔離和檢查有爭議的計算,它避免了需要花費更高成本的、在以太坊上重新運行整個交易的過程,就像 Optimism 的單輪欺詐證明中所做的那樣。由於單輪欺詐證明需要在L1鏈上進行整個計算。

3.1.2 Arbitrum BoLD


來源:簡要介紹: BOLD | Arbitrum Docs

有界流動性延遲(Bounded Liquidity Delay,簡稱BoLD)是一種新的爭議解決協議,專門爲 Arbitrum 鏈上的樂觀匯總量身定制,旨在促進非需許可的驗證。該機制通過確保爭議在預定時間窗口內得到解決來減輕與延遲攻擊相關的風險。

BoLD 提供了對其功能不可或缺的幾個重要功能。首先,它引入了非許可的驗證,允許任何誠實的一方驗證並保證其資金,以發布正確的 L2 狀態斷言。此功能使誠實的驗證者能夠質疑並贏得針對惡意行爲者的爭議。其次,BoLD 保證爭議將在固定的時間窗口內得到解決,目前 Arbitrum One 和 Nova 均設置爲一個質疑期(約 6.4 天)。此外,解決爭端的最長總時間包括最多兩個質疑期以及安理會可能幹預的兩天寬限期。最後,BoLD 支持 Arbitrum 進入第 2 階段匯總,確保任何人都可以驗證 L2 狀態並向以太坊提交欺詐證明,從而增強了平台的去中心化和安全性。

至關重要的是,BoLD 提倡非許可的參與,鼓勵任何誠實的一方參與驗證過程。這種包容性旨在通過多樣化參與和減少中心故障點,以增強網路內的彈性。目前,BoLD 處於 alpha 發布階段並部署在公共測試網上。它還經過了兩次審計(由 TrailofbitsCode4rena 報道)。

3.2 樂觀——Cannon、故障證明VM


來源: 故障證明VM - Cannon |樂觀文檔

OP-Stack 中的故障證明系統旨在質疑並減輕網路內的惡意活動。即將推出的故障證明虛擬機將是重要的改進。該系統由三個主要組件組成:故障證明程序(FPP)、故障證明虛擬機(FPVM)和爭議遊戲協議。FPP 檢查匯總狀態轉換,以驗證 L1 輸入的 L2 輸出,並解決有關 L1 輸出的任何爭議。這種模塊化架構允許獨立開發和部署多個證明系統和獨特的爭議遊戲,顯著增強了系統的靈活性和安全性。

FPVM 是該架構中的最小可組合單元,由於與 FPP 分離,它執行用於證明交易的指令週期,同時不受以太坊協議變化的影響。爭議遊戲協議通過平分狀態轉換來協調質疑機制,將爭議範圍縮小到單指令驗證,從而在 L1 EVM 上進行有效的證明。該系統促進了多重證明的未來,包括 ZK 證明和聚合證明系統等各種證明方法。

3.3 Initia - 封裝的OP-Stack,OPinit


來源: OPinit 堆棧 |初始文檔

Initia 是一個 Comsos L1 區塊鏈,它正在構建一個統一的、交織的 Rollup 生態系統。它與以太坊中的匯總生態系統非常相似,但是是從下往上爲匯總設計的。initia L1 的驗證者運行匯總的排序器,並且基於樂觀證明的結算嵌入在 L1 區塊鏈中。讓我們看看匯總是如何運作的,它們是由 OPinit Stack 構建的,支持 EVM、WasmVM、MoveVM,並具有 IBC 的本機互操作性。

OPinit Stack 是一個框架,旨在在 Initia L1 區塊鏈之上啓動 Minitia L2。該堆棧是使用 CosmosSDK 專門構建的,有助於構建與 vm 無關的樂觀匯總,並且緊密模仿樂觀的 Bedrock 界面。通過利用Initia L1治理模型,它可以有效處理防欺詐糾紛,確保可靠的交易驗證和糾紛解決。質疑的發生就像Bedrock中的質疑系統一樣,獲得許可的質疑者可以刪除未最終確定的輸出。此外,通過 L1 提案,可以更改輸出提交者。

OPinit 堆棧的核心是它的兩個主要模塊:OPHost 和 OPChild:

  1. OPHost 模塊專爲 Initia 生態系統內的第 1 層操作而設計,利用了 Cosmos SDK 功能。它包括各種消息類型和 RPC 處理程序方法,以促進批量提交、橋創建、輸出數據建議和輸出刪除等核心活動。
  2. OPChild 模塊專注於第 2 層協議操作,提供支持代幣傳輸和費用池管理的機制。它還包括特定的消息類型和 RPC 處理程序,用於執行消息、完成代幣存款以及啓動從 L2 到 L1 的代幣提取,從而確保 Initia 架構內的 L2 功能得到簡化。

3.4 Taiko - 多重防護系統


來源: Taiko 協議概述 — Taiko Labs

Taiko 默認爲樂觀匯總,通過多重證明系統進行。該系統將樂觀方法與 ZK 證明的使用相結合。

該過程從提議者開始,他們從 L2 交易構建匯總區塊,並將其建議給以太坊上的 L1 Taiko 合約。這些提議的區塊被添加到 L1 合約中,最初不需要任何有效性證明。然後,證明者有機會通過提供債券來質疑提議區塊的有效性,其中涉及質押 TAIKO 代幣。如果一個區塊在質疑期內沒有受到質疑,則該區塊被視爲有效並在 L1 上最終確定,並返還證明者的保證金。如果某個區塊受到質疑,則需要 ZK 證明來確認該區塊的有效性。正確的證明者,無論是最初的證明者還是質疑者,都會收到他們的保證金和獎勵。與此同時,錯誤一方的債券被罰沒,導致部分債券被銷毀。

值得注意的是,Taiko 估計大約 1% 的區塊需要 ZK 證明,這有助於減少計算開銷,同時仍然提供有效性保證。爲了提高其彈性,Taiko 支持多種證明後端,例如 PLONK、Halo2 和 SGX,以防止潛在的錯誤或漏洞。這種方法允許 dApp 設置自己的信任假設和安全級別,展示了 Taiko 對區塊鏈可擴展性和安全性的貢獻。

3.5 其他 - Dymension 和 Rollkit

3.5.1 Dymension

欺詐證明是 Dymension 生態系統必不可少的一部分,以確保區塊鏈狀態轉換的完整性。當 RollApp(Dymension L1 中的匯總)排序器發布狀態根時,RollApp 全節點會監視這些轉換。如果檢測到無效的狀態轉換,這些節點會通過收集塊內所有狀態轉換的列表(直到欺詐狀態轉換)來生成唯一的欺詐證明交易。

然後,這個打包好的交易包括區塊高度、交易索引、blob 份額、blob 包含證明和狀態見證等詳細信息,然後發送到 Dymension 進行驗證。提交後,Dymension全節點會驗證數據並重新計算狀態轉換。如果計算的轉換結果產生一個與已發布的臨時狀態根(ISR)不同的 ISR,則欺詐證明得到驗證,有爭議的狀態得以恢復並且負責的排序器得到削減。

目前 Dymension 主網上的爭議期約爲 120,000 個區塊。由於當前區塊每 6 秒生成一次,最終確定期約爲 8 天。

3.5.2 Rollkit


來源:rollkit/specs/lazy-adr/adr-009-state-fraud-proofs.md at main · rollkit/rollkit

Rollkit 的狀態欺詐證明會識別欺詐交易,以此幫助減少區塊鏈網路中的信任問題。當全節點和排序器生成的狀態根之間不匹配時,將使用它們。完整節點創建一個在網路上共享的證明以進行驗證。如果確認不匹配,則需要採取糾正措施,增強安全性並將監督去中心化。

4. 未來發展:問題和解決方案

許多人過去認爲樂觀匯總不如零知識匯總。隨着零知識匯總變得更加適合生產,並擁有安全互操作性和更快的終局性等優勢,人們想知道樂觀證明系統是否會失勢。我不這麼認爲,因爲有許多積極的進展在致力於解決樂觀證明系統中的主要問題。

在本節中,我們將研究其中一些主要問題和潛在的解決方案:

  1. 中心化運營
  2. 高成本運營
  3. 完成速度慢

4.1 去中心化——非許可驗證

樂觀匯總項目中排序器的中心化是一個重要問題,因爲它與系統內的控制和信任集中點有關,該系統本意是中心化的。在樂觀匯總中,排序器負責對交易進行排序,在鏈下將它們聚合,並將它們提交到以太坊。這一核心角色賦予排序器相當大的權力和控制權,這可能會帶來一些與中心化相關的風險。

如今,大多數匯總都使用中心化排序器。在此設置中,單個實體或組織通常運行排序器,這可能會導致多個潛在問題。當前的大多數匯總(包括 OP-Mainnet 和 Arbitrum)都沒有完全去中心化的系統。他們依賴一些中心化實體來提交交易批次以及參與欺詐質疑系統。然而,Arbitrum 有一種內置方法,可以讓用戶在排序器離線或惡意行爲時繞過排序器。

最近的Blast回滾事件引起了爭議,這是理解中心化優缺點的一個很好案例。這一事件凸顯了中心化第 2 層解決方案在沒有足夠的用戶退出策略情況下的風險。當 Blast 停止並且與黑客攻擊相關的交易被刪除時,這一點就很明顯了。運營匯總的中央實體可能會影響整個生態系統,但在本例中,它幫助收回了 6250 萬美元。此外由 Galaxy 的 Charles Yu 撰寫的此文是一份重要的資料,有助於是了解 Arbitrum 和 Optimism 的去中心化過程。

4.1.2 解決方案

  1. 非許可驗證

領先的樂觀匯總框架構建者 Arbitrum 和 Optimism 現在正在考慮將非許可驗證作爲使匯總更加去中心化的下一步舉措。他們都計劃在今年發布更新,從而使驗證過程變得非許可。

  • Arbitrum Arbitrum 正致力於通過其名爲 BoLD(有界流動性延遲)的新驗證協議來實現非許可的驗證。BOLD 專門設計用於使 Arbitrum 鏈的驗證安全且是非許可的,該協議允許任何誠實方通過綁定其資金來發布正確的第 2 層 (L2) 狀態斷言,以此參與驗證過程。這無需使用中心化機構管理驗證者,並且能夠根據狀態的正確性而不是驗證者的身分來解決爭議。您可以在“Part3.1 Arbitrum”中找到更詳細的解釋。
  • Optimism Optimism旨在通過過渡到去中心化的防錯系統來實現非需許可驗證。最初,Optimism 依賴於由 Optimism 安全委員會和 Optimism 基金會管理的多重籤名錢包。爲了進一步去中心化,Optimism 引入了 Cannon,一個目前部署在 OP Sepolia 上進行測試的鏈下防錯系統。通過使用 Cannon,Optimism 試圖從一個需要明確權限的系統過渡到任何參與者都可以參與交易驗證和衝突解決的系統。該系統允許任何人通過提交由債券支持的提款索賠來參與驗證過程。(如今它已在主網上上線

4.1.3 解決方案2:排序器去中心化

排序器負責構建和提議區塊,它的中心化性質引起了中心化的擔憂。爲了應對這些挑戰,匯總的目標是從單個排序器模型過渡到多排序器設置,從而將塊驗證和提案的責任分配給多個獨立實體。以下是一些可將排序器去中心化的可行的方法:

  1. 共享測序儀:將測序外包給第三方服務,例如 Espresso 和 Radius。
  2. 分布式排序器技術 (DST):利用機器集羣來分配排序器任務,提供高容錯能力。這可以被認爲類似於 Obol 網路爲 PoS 驗證者構建的 DVT 解決方案。

不同的匯總可能會根據其特定用例優先考慮各個方面,例如最大程度的去中心化、靈活性或地理分布。例如,像 Optimism 這樣的通用匯總可能會採用更加去中心化的方法,但具有一組專用的排序器(例如 DST)而特定於應用程序的匯總(例如爲遊戲設計的匯總)可能傾向於中心化模型,同時會使用共享排序器來確保可靠性並減少停機時間。該領域正處於早期發展階段。


來源: 分布式測序儀技術——通往分散式測序的道路 |通過 Figment Capital |中等的

4.2 更低的成本——DA和交互式證明系統

樂觀匯總需要存儲事務來重建質疑過程的狀態。這可能會導致高昂的數據存儲成本,而這構成了樂觀匯總的大部分運營成本。然而,人們正在積極研究這個問題,並提供諸如應用更多壓縮技術或使用替代 DA 等解決方案。此外,交互式證明系統還有助於降低質疑成本,因爲質疑的計算量明顯減少。

4.2.1 解決方案1:成本更低的 DA

樂觀匯總正在有效地利用以太坊 blob 和 Celestia 等數據可用性 (DA) 替代解決方案來解決與交易批量數據發布相關的高成本問題。

在以太坊的背景下,樂觀匯總過去常常將交易數據作爲調用數據(calldata)發布到主網,這是一個巨大的成本。然而,隨着 Dencun 的升級,他們現在使用稱爲 blob 的新數據存儲格式,將總體成本降低了 90% 以上。


來源: Optimism: OP Chains (Superchain) - L2 活動,鏈經濟學,L1 DA 成本

除了利用以太坊自身的進步之外,樂觀匯總還與 Avail 和 Celestia 等替代 DA 解決方案集成。通過將交易批量數據卸載到 Celestia,樂觀匯總可以減少對以太坊更昂貴的存儲的依賴,從而進一步降低與數據發布相關的成本。這種集成允許匯總保持高水平的吞吐量和交易速度,同時保持成本可控。

隨着越來越多的匯總與樂觀證明系統一起啓動,這種替代 DA 景觀現在越來越受關注。隨着更多匯總準備推出,替代 DA 空間也將有更多增強功能。目前來看,DA既不是運營成本的瓶頸,也不是可擴展性的瓶頸。

4.2.2 解決方案2:交互式證明系統

在樂觀匯總中,如果懷疑交易存在欺詐,網路上的質疑者可以質疑輸出根的有效性。在質疑期間,必須提供欺詐證明以證明交易的不正確性。如果交易被證明是欺詐性的,則會在鏈上驗證證據,從而導致交易無效。這種方法確保只有有爭議的交易才會受到鏈上驗證,從而使大多數交易保持在鏈外。

如果參與者懷疑存在欺詐行爲,交互式證明系統會邀請參與者生成並提交欺詐證明。管理匯總的智能合約根據排序器提交的狀態根評估這些證明。如果發現差異,則丟棄不正確的狀態,並且系統恢復到之前的有效狀態。這種方法可確保有效的驗證,而不會因不必要的計算而使以太坊網路超載。目前,這種計算是在鏈上執行的,成本可能很高。對於 Arbitrum 來說,質疑中所需的計算是在鏈外完成的,最終結果發布在鏈上。然而,這個成本可能很小,因爲當前的樂觀匯總幾乎沒有什麼挑戰。唯一已知的案例由Kroma 在 2024 年 4 月完成

4.3 緩慢的終局性 - 更快的執行和混合證明系統

樂觀匯總有兩種終局性類型 - 軟終局性和快速終局性。軟終局性是指排序器執行狀態轉換時的初始狀態,以及在以太坊上發布一批交易。此時,交易被認爲是“軟終局”的,並且可以被匯總上的用戶和應用程序安全地依賴。然而,有一個質疑期(通常爲 7 天左右),在此期間任何人都可以提交“欺詐證據”來質疑該批次交易的有效性。如果在質疑期內沒有提交欺詐證明,則該批次交易達到硬終局性,並且不能再恢復或受到質疑。通常,本機橋鏈需要資產轉移的硬終局性。

在構建橋梁或多鏈 dapp 時,軟終局性和硬終局性的緩慢可能會導致問題。這個問題正在通過更快的執行和混合證明系統得到解決。

4.3.1 解決方案1:執行速度更快

就軟終局性而言,該過程是執行狀態轉換並將交易批次存儲在以太坊中。由於 EVM 規範不支持並行執行或數據庫優化,執行過程受到限制。然而,有一些項目,比如 MegaETHHeiko 正在構建具有樂觀證明系統的並行執行環境。

此外,匯總試圖通過縮短區塊時間來更快地存儲交易批次。對於 Arbitrun,通過每 250 毫秒生成區塊,或者在可配置的 Orbit 鏈上低至 100 毫秒,Arbitrum 確保快速交易確認。此外,Arbitrum 的設計利用獨特的“排序”模型,而不是傳統的“區塊構建”方法,通過消除交易在內存池中等待的需要來更快處理交易。這也可以消除不良 MEV。

4.3.2 解決方案2:混合驗證系統

混合證明系統,特別是那些利用與樂觀匯總集成的 ZK 證明的系統,可以通過減少結論性驗證所需的時間來大大增強區塊鏈交易的終局性。樂觀匯總(例如 Optimism OP Stack 中使用的匯總)本質上依賴於交易有效(除非受到質疑)的假設。這讓爭議或質疑窗口成爲必要,可以對潛在無效的交易提出質疑。然而,這個質疑期會導致交易最終結果的延遲,因爲它必須足夠長才能確保可靠的驗證並考慮到任何潛在的挑戰。

Zeth 是基於 RISC Zero zkVM 構建的 ZK 區塊證明者,可通過提供交易區塊正確性的加密證據來立即檢查交易的有效性,而無需透露交易本身的細節。這減少了樂觀匯總所需的延長爭議窗口的依賴,並大大縮短了最終確定時間。

Zeth 等工具可確保事務順序和數據可用性機制得到可靠維護,並且通過將質疑期從可能的幾天縮短到幾小時甚至幾分鍾,提高了 Optimism 等第 2 層解決方案的效率。 ZKM等項目也已開發用於 @benjamin.wynn_45604/fusing-metis-zkm-the-first-hybrid-roll-up-on-ethereum-3cd896130f9">Metis 的混合證明系統。

來源: Zerokn0ledge 的推文

5. 展望未來 - 樂觀匯總會被取代嗎?

我認爲,樂觀匯總不會很快被取代。人們正在對其進行多項改進,並且其簡單性也可能會在其他生態系統中採用。在以後的文章中,我將嘗試深入研究“ZK 證明系統的現狀”,討論最近的發展和即將發布的版本,並與樂觀匯總進行比較。然而,人們正在加速採用 Arbitrum Orbit 和 OP-Stack 等框架,我希望每個生態系統中能夠更好地協調,打造更好的基礎設施和工具。

我在匯總領域看到的一個問題是可擴展性。Sei、Sui 和 Solana 等 Layer1 項目正在開發基礎設施,以實現強大的並行交易執行和數據庫優化,旨在讓區塊鏈變得更易於爲大衆所使用。 (在SeiSui 的平行執行上查閱我們的“Four Pillars”文章)當前的匯總可能無法像 Sui 那樣處理那麼多交易並達到快速終局性。然而,對於像 Fuel NetworkMegaETHHeiko 這樣使並行執行成爲可能的項目,我們可以期待匯總的性能不久就會提高。

聲明:

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零知識會取代樂觀證明狀態嗎?

進階6/21/2024, 6:23:24 AM
樂觀證明系統目前是匯總(Rollup)生態系統中最常見的,但目前尚不確定這種主導地位是否會在未來持續下去。Four Pillars 撰文對樂觀證明的市場現狀及存在的挑戰和解決方案進行了分析解讀。

1. 證明系統和樂觀證明

讓我們先回顧區塊鏈的基礎知識。區塊鏈本質上是一個狀態機。它的狀態通過交易而改變,並且這種改變的共享狀態由參與者使用。確保所有參與者就共享狀態達成一致至關重要。爲了讓協議變得更好並消除對特定各方的信任的需要,區塊鏈注重去中心化。然而,這種去中心化會限制可擴展性,使其難以容納更多交易。這些問題構成了區塊鏈的三難困境。

以太坊作爲最早的智能合約區塊鏈之一,引領了匯總(Rollup)的創建。在這個匯總模型中,執行與以太坊分離,但仍存在一個檢查有效性和懲罰惡意活動的系統。構建該系統的方法是雙重的。第一種方法是樂觀的,其中下一個狀態是預先確認的,並通過質疑期的緩衝區來最終確定。第二種方法是利用 zk 的有效性證明,可以在低成本驗證過程中使用鏈上的 zk 證明來驗證狀態變化。雖然側鏈是另一種選擇,但我排除了側鏈,因爲它們對以太坊結算的依賴程度較低。

由於實現簡單,樂觀證明(又稱欺詐證明、故障證明)在生產中被用作解決匯總狀態變化的主要方法。

1.1 證明系統的現狀——ZK 和 OP

人們一度認爲 zk 證明系統很快就會佔據主導地位,而樂觀證明系統會逐漸失勢。人們普遍期望 zk 證明系統能夠爲匯總提供更低的成本和更快的終局性。通過基於 MIPS、RISC-V 和 Wasm 構建通用 zkVM 的實驗,在證明生成方面取得了重大進展,這包括 ZKM、RiscZero、Succint Labs 和 Fluent 等項目。盡管 zk rollups 具有明顯的優勢,但開發具有成本效益且安全的版本面臨着巨大的挑戰。更新 EVM 等虛擬機也成了挑戰,因爲很難在不造成重大更改的情況下合並新功能。

由於這些挑戰,樂觀證明系統目前在匯總生態系統中最常見,佔據了大部分 TVL,約爲L2 TVL 總量的75%。這種主導地位是否會在未來持續下去仍不確定。然而,有很多提高方面的進展,有許多旨在改進證明系統的舉措。


來源: 區塊鏈(L2)|市場 |代幣終端

1.2 樂觀證明系統的未來如何?

爲了改進樂觀證明系統,人們正在積極進行研究和開發,這些工作主要分爲以下三個要點:

  1. 降低成本
  2. 去中心化排序、質疑和終局性過程
  3. 減少軟終結和硬終結性

我們在這三個領域都做出了重大努力,最近的 Dencun 升級就是代表案例,其中納入了 EIP-4844、改進的數據壓縮以及交互式證明系統的開發。Arbitrum 有他們的新計劃。

在深入探討“第四部分”的最新進展之前,要徹底了解既定概念和當前形勢,這一點至關重要。首先,我們應該看看“2.發展 - 樂觀證明系統的歷史”章節中該領域的演變,並在“3.樂觀證明項目的現狀”中深入探討樂觀證明項目的當前情況。

2. 發展——樂觀證明系統的歷史

樂觀證明系統並不是一夜之間開發出來的。許多研究人員和開發人員爲構建機器人證明系統做出了貢獻,以確保其在生產中的無縫運行,目前已獲得180 億美元的資金。讓我們回顧一下過去取得的裏程碑。

2.1 過往——回顧歷史

2019,以太坊研究人員 John Adler 首先提出樂觀匯總作爲以太坊的第 2 層擴展解決方案。樂觀匯總背後的核心思想是將計算和數據存儲從以太坊主網轉移到單獨的第 2 層鏈,同時仍然繼承以太坊的安全保證。開發樂觀匯總的主要動機是以太坊主網上的擁堵和高額交易費用。隨着 DeFi 協議和 NFT 的日益普及,以太坊面臨着可擴展性問題,它們影響了用戶體驗和經濟效率。

樂觀匯總主要由 Arbitrum 和 Optimism 兩個團隊發起實驗並進行開發。這些匯總旨在通過處理鏈下交易並在以太坊主網上發布壓縮交易數據和輸出根來爲以太坊提供可擴展性。由於它們爲用戶和 dapp 提供了較低的成本,以太坊社區很快就採用了它。(可訪問此連結閱讀關於 Arbitrum 的早期論文)


來源: Arbitrum 的 TVL(美元)

樂觀匯總的重要特徵是它們的“樂觀”方法——在對交易進行簡單的有效性檢查後,它們默認所有交易都是有效的,並且它們依賴於欺詐證明機制,質疑者可以在設定的時間段(通常爲 7 天)內在該機制中質疑交易的有效性。如果檢測到欺詐交易,則會在鏈上執行欺詐證明,以正確地重新處理交易。這種樂觀的方法使得樂觀匯總能夠在以太坊主網上明顯實現可擴展性改進。

過往面臨許多挑戰。最初,像 Optimism 這樣的項目使用了自己修改過的 EVM(稱爲 OVM),這限制了它與 EVM 的兼容性。修改的詳細分析可以參見這篇富有洞察力的文章,由Paradigm 的 Georgios Konstantopoulos 撰寫。這些項目還擁有並將繼續擁有中心化的方法來解決恢復和質疑機制。這種方法提出了安全權衡,因爲交易不會立即最終確定,並且如果有限數量的參與者在質疑窗口內檢測到欺詐行爲,則交易可能會被還原。

2.2 現在——取得進步但面臨挑戰

樂觀證明系統的最新發展顯著提高了以太坊第 2 層解決方案(例如 Arbitrum 和 Optimism)的效率和可擴展性。除了以太坊的 Dencun 升級之外,樂觀匯總中的其他優化也爲其效率做出了貢獻。例如,Arbitrum 專注於完善其防錯系統,以確保數據完整性和安全性。

Optimism 還通過其超級鏈戰略取得了實質性進展,該戰略旨在使用 OP Stack 創建多個 L2 的一致生態系統。超級鏈正在利用定制和替代 DA 解決方案、跨鏈消息傳遞和共享排序來促進無縫互操作性和改進的可擴展性。

樂觀匯總生態系統最近的增強功能已經從非交互式欺詐證明轉變爲交互式欺詐證明。交互式證明涉及來回對話,以有效識別和糾正錯誤交易。這一變化旨在降低鏈上驗證的計算成本和復雜性。

3.技術現狀

讓我們來看看匯總的現狀,重點關注在樂觀證明系統下運行的項目及其發展。

目前,Arbitrum 和 Optimism 兩個實體主要致力於增強樂觀證明系統。其他項目,例如 Initia、Dymension 和 Rollkit,正在爲其匯總生態系統開發框架。

Arbitrum 和 Optimism 正在努力改進防欺詐的技術方面,而其他項目也在實施有趣的方法。我們來簡要了解一下他們當前的活動和正在進行的發展。

3.1 Arbitrum——多輪證明和BoLD

3.1.1 多輪證明

Arbitrum的證明系統採用“多輪欺詐證明”方法來驗證交易。這個過程主要發生在鏈下,最終狀態記錄在以太坊的區塊鏈上以提高透明度。

該系統的核心特徵是“斷言樹(assertion tree)”。使用以太幣發布債券的驗證者對 Arbitrum 的狀態做出聲明(或“斷言”)。這些斷言形成一條鏈條,每一個斷言都建立在上一個斷言的基礎上。然而,當出現相互矛盾的斷言時,樹就會分裂成分支,表明可能存在欺詐行爲。

解決這些爭議需要一種稱爲“解剖(dissection)”的交互式證明技術。參與爭議的驗證者系統地縮小分歧範圍,直到只剩下一個操作。然後,該操作在以太坊的第 1 層上運行以確定其有效性。

步驟如下:

  1. 兩名驗證者對 Arbitrum 的狀態存在分歧。
  2. 他們逐漸將爭論減少到只有一個計算步驟。
  3. 然後,此步驟在以太坊的第 1 層協議上運行,旨在驗證哪個驗證者是正確的。

Arbitrum 的方法以其效率而著稱。通過僅隔離和檢查有爭議的計算,它避免了需要花費更高成本的、在以太坊上重新運行整個交易的過程,就像 Optimism 的單輪欺詐證明中所做的那樣。由於單輪欺詐證明需要在L1鏈上進行整個計算。

3.1.2 Arbitrum BoLD


來源:簡要介紹: BOLD | Arbitrum Docs

有界流動性延遲(Bounded Liquidity Delay,簡稱BoLD)是一種新的爭議解決協議,專門爲 Arbitrum 鏈上的樂觀匯總量身定制,旨在促進非需許可的驗證。該機制通過確保爭議在預定時間窗口內得到解決來減輕與延遲攻擊相關的風險。

BoLD 提供了對其功能不可或缺的幾個重要功能。首先,它引入了非許可的驗證,允許任何誠實的一方驗證並保證其資金,以發布正確的 L2 狀態斷言。此功能使誠實的驗證者能夠質疑並贏得針對惡意行爲者的爭議。其次,BoLD 保證爭議將在固定的時間窗口內得到解決,目前 Arbitrum One 和 Nova 均設置爲一個質疑期(約 6.4 天)。此外,解決爭端的最長總時間包括最多兩個質疑期以及安理會可能幹預的兩天寬限期。最後,BoLD 支持 Arbitrum 進入第 2 階段匯總,確保任何人都可以驗證 L2 狀態並向以太坊提交欺詐證明,從而增強了平台的去中心化和安全性。

至關重要的是,BoLD 提倡非許可的參與,鼓勵任何誠實的一方參與驗證過程。這種包容性旨在通過多樣化參與和減少中心故障點,以增強網路內的彈性。目前,BoLD 處於 alpha 發布階段並部署在公共測試網上。它還經過了兩次審計(由 TrailofbitsCode4rena 報道)。

3.2 樂觀——Cannon、故障證明VM


來源: 故障證明VM - Cannon |樂觀文檔

OP-Stack 中的故障證明系統旨在質疑並減輕網路內的惡意活動。即將推出的故障證明虛擬機將是重要的改進。該系統由三個主要組件組成:故障證明程序(FPP)、故障證明虛擬機(FPVM)和爭議遊戲協議。FPP 檢查匯總狀態轉換,以驗證 L1 輸入的 L2 輸出,並解決有關 L1 輸出的任何爭議。這種模塊化架構允許獨立開發和部署多個證明系統和獨特的爭議遊戲,顯著增強了系統的靈活性和安全性。

FPVM 是該架構中的最小可組合單元,由於與 FPP 分離,它執行用於證明交易的指令週期,同時不受以太坊協議變化的影響。爭議遊戲協議通過平分狀態轉換來協調質疑機制,將爭議範圍縮小到單指令驗證,從而在 L1 EVM 上進行有效的證明。該系統促進了多重證明的未來,包括 ZK 證明和聚合證明系統等各種證明方法。

3.3 Initia - 封裝的OP-Stack,OPinit


來源: OPinit 堆棧 |初始文檔

Initia 是一個 Comsos L1 區塊鏈,它正在構建一個統一的、交織的 Rollup 生態系統。它與以太坊中的匯總生態系統非常相似,但是是從下往上爲匯總設計的。initia L1 的驗證者運行匯總的排序器,並且基於樂觀證明的結算嵌入在 L1 區塊鏈中。讓我們看看匯總是如何運作的,它們是由 OPinit Stack 構建的,支持 EVM、WasmVM、MoveVM,並具有 IBC 的本機互操作性。

OPinit Stack 是一個框架,旨在在 Initia L1 區塊鏈之上啓動 Minitia L2。該堆棧是使用 CosmosSDK 專門構建的,有助於構建與 vm 無關的樂觀匯總,並且緊密模仿樂觀的 Bedrock 界面。通過利用Initia L1治理模型,它可以有效處理防欺詐糾紛,確保可靠的交易驗證和糾紛解決。質疑的發生就像Bedrock中的質疑系統一樣,獲得許可的質疑者可以刪除未最終確定的輸出。此外,通過 L1 提案,可以更改輸出提交者。

OPinit 堆棧的核心是它的兩個主要模塊:OPHost 和 OPChild:

  1. OPHost 模塊專爲 Initia 生態系統內的第 1 層操作而設計,利用了 Cosmos SDK 功能。它包括各種消息類型和 RPC 處理程序方法,以促進批量提交、橋創建、輸出數據建議和輸出刪除等核心活動。
  2. OPChild 模塊專注於第 2 層協議操作,提供支持代幣傳輸和費用池管理的機制。它還包括特定的消息類型和 RPC 處理程序,用於執行消息、完成代幣存款以及啓動從 L2 到 L1 的代幣提取,從而確保 Initia 架構內的 L2 功能得到簡化。

3.4 Taiko - 多重防護系統


來源: Taiko 協議概述 — Taiko Labs

Taiko 默認爲樂觀匯總,通過多重證明系統進行。該系統將樂觀方法與 ZK 證明的使用相結合。

該過程從提議者開始,他們從 L2 交易構建匯總區塊,並將其建議給以太坊上的 L1 Taiko 合約。這些提議的區塊被添加到 L1 合約中,最初不需要任何有效性證明。然後,證明者有機會通過提供債券來質疑提議區塊的有效性,其中涉及質押 TAIKO 代幣。如果一個區塊在質疑期內沒有受到質疑,則該區塊被視爲有效並在 L1 上最終確定,並返還證明者的保證金。如果某個區塊受到質疑,則需要 ZK 證明來確認該區塊的有效性。正確的證明者,無論是最初的證明者還是質疑者,都會收到他們的保證金和獎勵。與此同時,錯誤一方的債券被罰沒,導致部分債券被銷毀。

值得注意的是,Taiko 估計大約 1% 的區塊需要 ZK 證明,這有助於減少計算開銷,同時仍然提供有效性保證。爲了提高其彈性,Taiko 支持多種證明後端,例如 PLONK、Halo2 和 SGX,以防止潛在的錯誤或漏洞。這種方法允許 dApp 設置自己的信任假設和安全級別,展示了 Taiko 對區塊鏈可擴展性和安全性的貢獻。

3.5 其他 - Dymension 和 Rollkit

3.5.1 Dymension

欺詐證明是 Dymension 生態系統必不可少的一部分,以確保區塊鏈狀態轉換的完整性。當 RollApp(Dymension L1 中的匯總)排序器發布狀態根時,RollApp 全節點會監視這些轉換。如果檢測到無效的狀態轉換,這些節點會通過收集塊內所有狀態轉換的列表(直到欺詐狀態轉換)來生成唯一的欺詐證明交易。

然後,這個打包好的交易包括區塊高度、交易索引、blob 份額、blob 包含證明和狀態見證等詳細信息,然後發送到 Dymension 進行驗證。提交後,Dymension全節點會驗證數據並重新計算狀態轉換。如果計算的轉換結果產生一個與已發布的臨時狀態根(ISR)不同的 ISR,則欺詐證明得到驗證,有爭議的狀態得以恢復並且負責的排序器得到削減。

目前 Dymension 主網上的爭議期約爲 120,000 個區塊。由於當前區塊每 6 秒生成一次,最終確定期約爲 8 天。

3.5.2 Rollkit


來源:rollkit/specs/lazy-adr/adr-009-state-fraud-proofs.md at main · rollkit/rollkit

Rollkit 的狀態欺詐證明會識別欺詐交易,以此幫助減少區塊鏈網路中的信任問題。當全節點和排序器生成的狀態根之間不匹配時,將使用它們。完整節點創建一個在網路上共享的證明以進行驗證。如果確認不匹配,則需要採取糾正措施,增強安全性並將監督去中心化。

4. 未來發展:問題和解決方案

許多人過去認爲樂觀匯總不如零知識匯總。隨着零知識匯總變得更加適合生產,並擁有安全互操作性和更快的終局性等優勢,人們想知道樂觀證明系統是否會失勢。我不這麼認爲,因爲有許多積極的進展在致力於解決樂觀證明系統中的主要問題。

在本節中,我們將研究其中一些主要問題和潛在的解決方案:

  1. 中心化運營
  2. 高成本運營
  3. 完成速度慢

4.1 去中心化——非許可驗證

樂觀匯總項目中排序器的中心化是一個重要問題,因爲它與系統內的控制和信任集中點有關,該系統本意是中心化的。在樂觀匯總中,排序器負責對交易進行排序,在鏈下將它們聚合,並將它們提交到以太坊。這一核心角色賦予排序器相當大的權力和控制權,這可能會帶來一些與中心化相關的風險。

如今,大多數匯總都使用中心化排序器。在此設置中,單個實體或組織通常運行排序器,這可能會導致多個潛在問題。當前的大多數匯總(包括 OP-Mainnet 和 Arbitrum)都沒有完全去中心化的系統。他們依賴一些中心化實體來提交交易批次以及參與欺詐質疑系統。然而,Arbitrum 有一種內置方法,可以讓用戶在排序器離線或惡意行爲時繞過排序器。

最近的Blast回滾事件引起了爭議,這是理解中心化優缺點的一個很好案例。這一事件凸顯了中心化第 2 層解決方案在沒有足夠的用戶退出策略情況下的風險。當 Blast 停止並且與黑客攻擊相關的交易被刪除時,這一點就很明顯了。運營匯總的中央實體可能會影響整個生態系統,但在本例中,它幫助收回了 6250 萬美元。此外由 Galaxy 的 Charles Yu 撰寫的此文是一份重要的資料,有助於是了解 Arbitrum 和 Optimism 的去中心化過程。

4.1.2 解決方案

  1. 非許可驗證

領先的樂觀匯總框架構建者 Arbitrum 和 Optimism 現在正在考慮將非許可驗證作爲使匯總更加去中心化的下一步舉措。他們都計劃在今年發布更新,從而使驗證過程變得非許可。

  • Arbitrum Arbitrum 正致力於通過其名爲 BoLD(有界流動性延遲)的新驗證協議來實現非許可的驗證。BOLD 專門設計用於使 Arbitrum 鏈的驗證安全且是非許可的,該協議允許任何誠實方通過綁定其資金來發布正確的第 2 層 (L2) 狀態斷言,以此參與驗證過程。這無需使用中心化機構管理驗證者,並且能夠根據狀態的正確性而不是驗證者的身分來解決爭議。您可以在“Part3.1 Arbitrum”中找到更詳細的解釋。
  • Optimism Optimism旨在通過過渡到去中心化的防錯系統來實現非需許可驗證。最初,Optimism 依賴於由 Optimism 安全委員會和 Optimism 基金會管理的多重籤名錢包。爲了進一步去中心化,Optimism 引入了 Cannon,一個目前部署在 OP Sepolia 上進行測試的鏈下防錯系統。通過使用 Cannon,Optimism 試圖從一個需要明確權限的系統過渡到任何參與者都可以參與交易驗證和衝突解決的系統。該系統允許任何人通過提交由債券支持的提款索賠來參與驗證過程。(如今它已在主網上上線

4.1.3 解決方案2:排序器去中心化

排序器負責構建和提議區塊,它的中心化性質引起了中心化的擔憂。爲了應對這些挑戰,匯總的目標是從單個排序器模型過渡到多排序器設置,從而將塊驗證和提案的責任分配給多個獨立實體。以下是一些可將排序器去中心化的可行的方法:

  1. 共享測序儀:將測序外包給第三方服務,例如 Espresso 和 Radius。
  2. 分布式排序器技術 (DST):利用機器集羣來分配排序器任務,提供高容錯能力。這可以被認爲類似於 Obol 網路爲 PoS 驗證者構建的 DVT 解決方案。

不同的匯總可能會根據其特定用例優先考慮各個方面,例如最大程度的去中心化、靈活性或地理分布。例如,像 Optimism 這樣的通用匯總可能會採用更加去中心化的方法,但具有一組專用的排序器(例如 DST)而特定於應用程序的匯總(例如爲遊戲設計的匯總)可能傾向於中心化模型,同時會使用共享排序器來確保可靠性並減少停機時間。該領域正處於早期發展階段。


來源: 分布式測序儀技術——通往分散式測序的道路 |通過 Figment Capital |中等的

4.2 更低的成本——DA和交互式證明系統

樂觀匯總需要存儲事務來重建質疑過程的狀態。這可能會導致高昂的數據存儲成本,而這構成了樂觀匯總的大部分運營成本。然而,人們正在積極研究這個問題,並提供諸如應用更多壓縮技術或使用替代 DA 等解決方案。此外,交互式證明系統還有助於降低質疑成本,因爲質疑的計算量明顯減少。

4.2.1 解決方案1:成本更低的 DA

樂觀匯總正在有效地利用以太坊 blob 和 Celestia 等數據可用性 (DA) 替代解決方案來解決與交易批量數據發布相關的高成本問題。

在以太坊的背景下,樂觀匯總過去常常將交易數據作爲調用數據(calldata)發布到主網,這是一個巨大的成本。然而,隨着 Dencun 的升級,他們現在使用稱爲 blob 的新數據存儲格式,將總體成本降低了 90% 以上。


來源: Optimism: OP Chains (Superchain) - L2 活動,鏈經濟學,L1 DA 成本

除了利用以太坊自身的進步之外,樂觀匯總還與 Avail 和 Celestia 等替代 DA 解決方案集成。通過將交易批量數據卸載到 Celestia,樂觀匯總可以減少對以太坊更昂貴的存儲的依賴,從而進一步降低與數據發布相關的成本。這種集成允許匯總保持高水平的吞吐量和交易速度,同時保持成本可控。

隨着越來越多的匯總與樂觀證明系統一起啓動,這種替代 DA 景觀現在越來越受關注。隨着更多匯總準備推出,替代 DA 空間也將有更多增強功能。目前來看,DA既不是運營成本的瓶頸,也不是可擴展性的瓶頸。

4.2.2 解決方案2:交互式證明系統

在樂觀匯總中,如果懷疑交易存在欺詐,網路上的質疑者可以質疑輸出根的有效性。在質疑期間,必須提供欺詐證明以證明交易的不正確性。如果交易被證明是欺詐性的,則會在鏈上驗證證據,從而導致交易無效。這種方法確保只有有爭議的交易才會受到鏈上驗證,從而使大多數交易保持在鏈外。

如果參與者懷疑存在欺詐行爲,交互式證明系統會邀請參與者生成並提交欺詐證明。管理匯總的智能合約根據排序器提交的狀態根評估這些證明。如果發現差異,則丟棄不正確的狀態,並且系統恢復到之前的有效狀態。這種方法可確保有效的驗證,而不會因不必要的計算而使以太坊網路超載。目前,這種計算是在鏈上執行的,成本可能很高。對於 Arbitrum 來說,質疑中所需的計算是在鏈外完成的,最終結果發布在鏈上。然而,這個成本可能很小,因爲當前的樂觀匯總幾乎沒有什麼挑戰。唯一已知的案例由Kroma 在 2024 年 4 月完成

4.3 緩慢的終局性 - 更快的執行和混合證明系統

樂觀匯總有兩種終局性類型 - 軟終局性和快速終局性。軟終局性是指排序器執行狀態轉換時的初始狀態,以及在以太坊上發布一批交易。此時,交易被認爲是“軟終局”的,並且可以被匯總上的用戶和應用程序安全地依賴。然而,有一個質疑期(通常爲 7 天左右),在此期間任何人都可以提交“欺詐證據”來質疑該批次交易的有效性。如果在質疑期內沒有提交欺詐證明,則該批次交易達到硬終局性,並且不能再恢復或受到質疑。通常,本機橋鏈需要資產轉移的硬終局性。

在構建橋梁或多鏈 dapp 時,軟終局性和硬終局性的緩慢可能會導致問題。這個問題正在通過更快的執行和混合證明系統得到解決。

4.3.1 解決方案1:執行速度更快

就軟終局性而言,該過程是執行狀態轉換並將交易批次存儲在以太坊中。由於 EVM 規範不支持並行執行或數據庫優化,執行過程受到限制。然而,有一些項目,比如 MegaETHHeiko 正在構建具有樂觀證明系統的並行執行環境。

此外,匯總試圖通過縮短區塊時間來更快地存儲交易批次。對於 Arbitrun,通過每 250 毫秒生成區塊,或者在可配置的 Orbit 鏈上低至 100 毫秒,Arbitrum 確保快速交易確認。此外,Arbitrum 的設計利用獨特的“排序”模型,而不是傳統的“區塊構建”方法,通過消除交易在內存池中等待的需要來更快處理交易。這也可以消除不良 MEV。

4.3.2 解決方案2:混合驗證系統

混合證明系統,特別是那些利用與樂觀匯總集成的 ZK 證明的系統,可以通過減少結論性驗證所需的時間來大大增強區塊鏈交易的終局性。樂觀匯總(例如 Optimism OP Stack 中使用的匯總)本質上依賴於交易有效(除非受到質疑)的假設。這讓爭議或質疑窗口成爲必要,可以對潛在無效的交易提出質疑。然而,這個質疑期會導致交易最終結果的延遲,因爲它必須足夠長才能確保可靠的驗證並考慮到任何潛在的挑戰。

Zeth 是基於 RISC Zero zkVM 構建的 ZK 區塊證明者,可通過提供交易區塊正確性的加密證據來立即檢查交易的有效性,而無需透露交易本身的細節。這減少了樂觀匯總所需的延長爭議窗口的依賴,並大大縮短了最終確定時間。

Zeth 等工具可確保事務順序和數據可用性機制得到可靠維護,並且通過將質疑期從可能的幾天縮短到幾小時甚至幾分鍾,提高了 Optimism 等第 2 層解決方案的效率。 ZKM等項目也已開發用於 @benjamin.wynn_45604/fusing-metis-zkm-the-first-hybrid-roll-up-on-ethereum-3cd896130f9">Metis 的混合證明系統。

來源: Zerokn0ledge 的推文

5. 展望未來 - 樂觀匯總會被取代嗎?

我認爲,樂觀匯總不會很快被取代。人們正在對其進行多項改進,並且其簡單性也可能會在其他生態系統中採用。在以後的文章中,我將嘗試深入研究“ZK 證明系統的現狀”,討論最近的發展和即將發布的版本,並與樂觀匯總進行比較。然而,人們正在加速採用 Arbitrum Orbit 和 OP-Stack 等框架,我希望每個生態系統中能夠更好地協調,打造更好的基礎設施和工具。

我在匯總領域看到的一個問題是可擴展性。Sei、Sui 和 Solana 等 Layer1 項目正在開發基礎設施,以實現強大的並行交易執行和數據庫優化,旨在讓區塊鏈變得更易於爲大衆所使用。 (在SeiSui 的平行執行上查閱我們的“Four Pillars”文章)當前的匯總可能無法像 Sui 那樣處理那麼多交易並達到快速終局性。然而,對於像 Fuel NetworkMegaETHHeiko 這樣使並行執行成爲可能的項目,我們可以期待匯總的性能不久就會提高。

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