Оптимістичний Rollup: Технічний аналіз

Абстрактне поняття

Rollup — це рішення для масштабування Ethereum Layer 2. Його розробили для підвищення пропускної здатності Ethereum шляхом обробки транзакцій поза основним ланцюгом. Optimistic Rollup припускає, що всі транзакції Layer 2 є дійсними, і стискає кілька транзакцій у одну, яку подає до Ethereum. Після подання діє тижневий період, коли будь-який учасник мережі може оскаржити справжність транзакцій. Якщо під час оновлення стану виявлять шахрайство, оскаржувач отримує винагороду.

Як працює Optimistic Rollup

На Layer 2 транзакції користувачів надходять до операторів вузлів Optimistic Rollup. Такі вузли виконують ролі "валідаторів" і "агрегаторів", відповідають за об'єднання та перевірку транзакцій. Вузли стискають кілька транзакцій у одну, яка потрапляє в пул транзакцій Ethereum Layer 1.

Стати вузлом Optimistic Rollup може будь-хто. Проте вузли мають внести гарантійний депозит у мережу для підтвердження своєї доброчесності. Під час публікації блоку вузли надають тижневий період "fraud proof". Якщо за цей час ніхто не оскаржить легітимність блоку, блок підтверджують.

Техніки стиснення даних

Звичайна транзакція Ethereum займає близько 110 байтів. Надсилання ETH через Optimistic Rollup потребує лише приблизно 12 байтів. Методи стиснення:

• Nonce повністю опускається та відновлюється з попереднього стану
• Інформацію про gas виносять за межі транзакцій Layer 2
• Замість адрес Ethereum у полях "To" і "From" використовують індекси
• Значення фіксують у науковому форматі
• Транзакції агрегують через BLS aggregate signatures
• Дані транзакцій зберігають у полі Calldata на ланцюгу

Передача даних до Ethereum

Optimistic Rollup розгортає спеціальний смартконтракт Rollup contract на Ethereum Layer 1. Цей контракт керує станом Rollup: відстежує баланси користувачів, обробляє депозити, виконує виведення коштів і вирішує спори.

Позаланцюгові вузли збирають і агрегують транзакції, об'єднуючи їх у "Rollup block". Далі вузли публікують агреговані дані як calldata в Ethereum. Calldata є більш економічним способом зберігання даних на ланцюгу.

Фіксація стану

Передані дані містять зміст транзакції і корінь дерева Меркла до та після транзакції. Корінь дерева Меркла відображає стан Optimistic Rollup у будь-який момент, включаючи рахунки, баланси й коди контрактів.

Оператор Layer 2 локально підтримує дерево стану рахунків Layer 2, фіксуючи root-хеш до і після виконання групи транзакцій. Цей root стану вказує на поточний стан Rollup і зберігається у Rollup contract.

Механізм fraud proof

Optimistic Rollup встановлює тижневе вікно, під час якого користувачі можуть оскаржувати блоки. У разі скарги протокол ініціює обчислення fraud proof.

Після повторного виконання транзакцій обчислюють новий root стану й порівнюють його з root, запропонованим вузлом. За невідповідності транзакцію скасовують, депозит вузла конфіскують і передають оскаржувачу.

Віртуальна машина OVM

Optimistic Rollup інтегрує всі функції смартконтрактів Ethereum у Layer 2. Це забезпечує повністю Турінг-повну віртуальну машину OVM для розробки і розгортання dApps.

Віртуальна машина OVM цілком сумісна з Ethereum EVM. Це спрощує перенесення dApps на Layer 2.

Висновок

Дві Layer 2 мережі, розроблені на протоколі Optimistic Rollup, — Optimism та Arbitrum. З часом вони стали найбільшими екосистемами Layer 2 у просторі Ethereum.

Optimistic Rollup спирається на fraud proof, а ZK Rollup — на zero-knowledge proofs. Переваги кожного рішення потребують подальших тривалих досліджень.

FAQ

Що таке Optimistic Rollup? Як він забезпечує масштабування Layer 2?

Optimistic Rollup — це рішення для масштабування Layer 2, яке обробляє транзакції поза основним ланцюгом і фіксує їх на ланцюгу після перевірки. Він підвищує пропускну здатність, зменшує витрати та підвищує загальну ефективність Ethereum шляхом ефективного об'єднання транзакцій.

Який технічний принцип Optimistic Rollup? Як працює механізм fraud proof?

Optimistic Rollup застосовує sequencers для об'єднання транзакцій і зниження комісій. Механізм fraud proof перевіряє транзакції через оскарження, даючи користувачам змогу заперечувати недійсні переходи стану на ланцюгу для безпеки.

Які відмінності між Optimistic Rollup і ZK-Rollup? Які їхні переваги й недоліки?

Optimistic Rollup вважає транзакції дійсними, доки не буде доведено протилежне, що дає нижчу складність і вартість, але призводить до довших термінів виведення коштів. ZK-Rollup використовує zero-knowledge proofs для миттєвої перевірки, забезпечує швидші транзакції й вищу безпеку, але вимагає більшої складності й обчислювальних ресурсів.

Як забезпечується безпека Optimistic Rollup? Які можливі ризики?

Безпека Optimistic Rollup гарантується періодами оскарження, механізмами fraud proof і можливістю вирішення спорів. До можливих ризиків відносять централізовані sequencers, затримки фіналізації транзакцій і залежність від добросовісних валідаторів. Подальші вдосконалення спрямовані на відкриту перевірку та децентралізацію.

Яке покращення продуктивності дає Optimistic Rollup? Наскільки знижуються комісії?

Optimistic Rollup значно підвищує пропускну здатність транзакцій у 10–100 разів і скорочує комісії до 90% у порівнянні з мережами Layer 1, що забезпечує швидші й дешевші транзакції.

Які проєкти вже впровадили технологію Optimistic Rollup? Як порівняти Arbitrum та Optimism?

Arbitrum та Optimism — провідні рішення Optimistic Rollup. Arbitrum має більшу екосистему з понад 442 застосунками і раніше вийшов на ринок (2021). Optimism акцентує на модульному дизайні через OP Stack. Обидва рішення масштабують Layer 2 для Ethereum із різними технічними підходами та зростаючим впровадженням.

Який Challenge Period для виведення коштів у Optimistic Rollup і чому цей механізм потрібен?

Challenge Period для виведення коштів у Optimistic Rollup зазвичай становить 7 днів. Механізм дає змогу валідаторам оскаржити недійсні заявки на виведення у цей період, запобігаючи шахрайству. Це гарантує фіналізацію транзакцій і безпеку, забезпечуючи час для перевірки перед виведенням коштів.