ROL:Vitalik：用 calldata 擴展和分片降低以太坊rollup成本

注：原文作者是以太坊聯合創始人vitalikbuterin。

Rollup是以太坊唯一的去信任擴容解決方案，它是短期和中期的解決方案，也可能會是長期的解決方案。幾個月來，以太坊L1上的交易費用一直居高不下，而且我們迫切需要做任何必要的事情來幫助促進整個生態系統向rollup的遷移。Rollup已經幫助很多以太坊用戶顯著降低了費用：根據l2fees.info顯示，Optimism和Arbitrum提供的費用比以太坊基礎層本身低約3-8倍，而ZKrollup方案具有更好的數據壓縮，并且可以避免包含簽名，因此這些L2的費用比基礎層低約40-100倍。

然而，這樣的費用對很多用戶來說還是太貴了。長期以來，人們一直認為改善目前形式rollup的解決方案是數據分片，這將為鏈中的rollup增加約1-2MB/s的專用數據空間。本文描述了實現該解決方案的實用途徑，以盡快為rollup打開數據空間，并隨著時間的推移增加額外的空間及安全性。

步驟1:txcalldata擴展

Web3加速器GRAVITON公布首批入圍隊列，每個項目將獲5萬美元投資:5月9日消息，專注于新興市場的Web3加速器GRAVITON 已公布首批入圍隊列，覆蓋DeFi 支付、去中心化身份、現實世界資產標記化、NFT交易、GameFi等領域，其中包括Spydra、Strive、Zoth、Wall、GETSecured、Fetcch等七個印度項目。每個入圍項目將從Graviton獲得高達50,000美元的初始投資和來自全球Web3品牌的技術資助，以及與全球風險投資公司建立聯系并獲得未來機構資金的機會。[2023/5/9 14:52:57]

今天現有的rollup使用了txcalldata，因此，如果我們想在不要求rollup團隊做任何額外工作的情況下，短期提升rollup容量并降低成本，我們只需降低txcalldata的成本。今天的平均區塊大小遠不會威脅到網絡穩定性，因此可以安全地做到這一點，盡管它可能需要一些額外的邏輯來防止非常不安全的邊緣情況。

請參閱：EIP4488，或替代方案EIP4490?。

Gravity Finance項目Discord服務器已被入侵:金色財經報道，據CertiK監測，Gravity Finance項目Discord服務器已被入侵，黑客發布了虛假空投鏈接。在團隊確認他們已經恢復服務器的控制權之前，請勿點擊任何鏈接。[2023/4/6 13:47:37]

EIP4488應將可用于rollup的的數據空間增加到每個slot約1MB的理論最大值，并將rollup成本降低至原來的1/5，它可以比后面的步驟更快地實施。

步驟2:一些分片

同時，我們可開展工作以推出“適當的”分片。以完整形式實現適當的分片需要很長時間，但我們可以做的是一點一點地實現它，并從每個部分中受益。要實現的第一個自然部分是分片規范的“業務邏輯”，通過將分片的初始數量保持在非常低的水平，以避免大部分與網絡相關的困難。每個分片都將在其自己的子網上廣播。默認情況下，驗證者會信任委員會，但如果他們愿意，他們可以選擇在每個子網上，并且只有在他們看到信標區塊確認的任何分片區塊的完整body主體后才接受一個信標區塊。

Terra Classic獨立開發團隊TerraCVita完成100萬美元融資:1月10日消息，Terra Classic獨立開發團隊TerraCVita宣布完成100萬美元融資，投資者未知。本輪融資旨在推動旗下去中心化金融項目Terraport發展，該項目計劃推出一個社區去中心化交易平臺Terra Community DEX，預計將在2023年一季度上線。[2023/1/10 11:04:30]

分片規范本身并不是特別困難，這是一個與最近發布的Altair硬分叉類似的樣板代碼更改，因此可以合理地期望它可實現與Altair的實施和部署相似的時間范圍內。

為了使分片數據真正可用于rollup，rollup需要能將證明放入分片數據中，這有兩種選擇：

添加BEACONBLOCKROOT操作碼，rollup將添加代碼來驗證植根于歷史信標鏈區塊根的Merkle證明。添加面向未來的狀態和歷史訪問預編譯，以便在未來承諾方案發生變化時，rollup不需要更改其代碼。這會將rollup數據空間增加到每個slot約2MB。

Vitalik：以太坊2.0或需多年才能解決擴容問題:以太坊聯合創始人Vitalik Buterin表示，以太坊基礎層可擴展性還有很長路要走，很可能在很多年之后都無法實現區塊鏈基礎層擴容。按照Vitalik說法，基于應用程序基礎層擴容或許會在以太坊2.0最后一個主要階段完成之后才會出現，所以可能需要等待幾年。Vitalik表示，他鑒于當前情況建議將以太坊擴容工作全部放在二層Layer 2解決方案上，同時他建議一旦「以太坊1.5階段」完全通過權益證明，那么基本上就不會關注擴容問題了。如果用戶不確信「以太坊1.5階段」能夠解決容量問題，那么還可以采取折衷方法，即：擁有少量執行分片（比如4-8個）和更多數據分片。Vitalik建議在錢包中直接構建二層協議，比如MetaMask或Status，他也強調在「跨二層協議傳輸」方面需要做更多工作，二層解決方案可以某種方式成為協議本身一部分，而以太坊1.0則可以用作為Optimistic Rollup客戶端。[2020/10/3]

第3步：N個分片，受委員會保護

花花公子宣布推出加密貨幣VIT:花花公子公司宣布將推出自己的加密貨幣VIT，作為其正在開發的在線支付錢包的一部分。該錢包將為該公司的數字媒體和休閑游戲業務提供服務，并將接受除自己以外的其他加密貨幣。昨日，花花公子宣布允許用戶使用加密貨幣支付成人內容。[2018/3/16]

這一步將活動分片的數量從4個增加到64個，分片數據現在將進入子網，因此此時P2P層必須已經足夠穩固，可以拆分成更多的子網。數據可用性的安全性將基于誠實多數，依賴于委員會的安全性。

這會將rollup數據空間增加到每個slot約16MB，我們假設此時rollup已經從執行鏈中遷移出來。

第4步：數據可用性抽樣(DAS)

到了這一步，我們會添加數據可用性采樣以確保更高級別的安全性，即使在發生不誠實的多數攻擊時也能保護用戶。數據可用性采樣可以分階段推出：首先，以非綁定方式允許網絡對其進行測試，然后作為接受信標區塊的要求，甚至可能在其他客戶端之前在某些客戶端上進行。

一旦完全引入數據可用性采樣，分片部署就完成了。

分片環境下的Optimistic和ZKrollup

分片世界和現狀之間的一個主要區別是，在分片世界中，rollup數據實際上不可能成為將rollup區塊提交到智能合約的交易的一部分。相反，數據發布步驟和rollup區塊提交步驟必須分開：

首先，數據發布步驟將數據放在鏈上，然后提交步驟提交其header，以及指向基礎數據。

Optimism和Arbitrum已經為rollup區塊提交使用了一個兩步設計，因此這對兩者來說都是一個小的代碼更改。

而對于ZKrollup而言，事情有點棘手，因為提交交易需要提供直接對數據進行操作的證明。他們可以做一個ZK-SNARK的證明，證明分片中的數據與信標鏈上的承諾相匹配，但這非常昂貴。幸運的是，還有更便宜的選擇。

如果ZK-SNARK是基于BLS12-381的PLONK證明，那么他們可以直接將分片數據提交作為輸入。BLS12-381分片數據承諾是KZG承諾，與PLONK中的承諾類型相同，因此它可以作為公共輸入直接傳遞到證明中。

如果ZK-SNARK使用一些不同的方案，則它可以包括自己對數據的承諾，并使用等價性證明來驗證證明中的承諾和信標鏈中的承諾是否承諾了相同的數據。

誰將在分片環境下存儲歷史數據？

增加數據空間的一個必要條件，是刪除以太坊核心協議負責永久維護所有達成共識的數據的屬性。數據量太大，不需要這樣做。例如：

1、EIP4488導致理論上的最大鏈大小為每12秒大約1,262,861字節，或每年~3.0TB，但實際上每年~250-1000GB更有可能，尤其是在開始時。

2、4個分片每年增加大約2.5TB；

3、64個分片導致每年總共約40TB存儲；

大多數用戶的硬盤大小在256GB到2TB之間，1TB似乎是中位數。根據一組區塊鏈研究人員的內部民意調查顯示：

這意味著用戶可以負擔得起目前運行節點的費用，但如果該路線圖的任何部分在沒有進一步修改的情況下實施，則用戶將無法負擔。可以使用更大的硬盤，但用戶必須竭盡全力購買它們，這顯著增加了運行節點的復雜性。關于這個問題，領先的解決方案是EIP-4444，它消除了節點運營商存儲超過1年的區塊或收據的責任。在分片的環境下，這個時間段可能會進一步縮短，節點將只負責他們積極參與的子網上的分片。

這留下了一個問題：如果以太坊核心協議不存儲這些數據，那誰來存儲？

首先，重要的是要記住，即使使用分片，數據量也不會那么大。是的，對于運行“默認”消費硬件的個人來說，每年40TB是不可接受的。然而，它完全在愿意投入一些資源和工作來存儲數據的專職個人的范圍內。舉例來說，一個48TB硬盤的售價是1729美元，14TB硬盤的售價約420美元。

那么誰來存儲這些數據呢？一些想法：

個人和機構志愿者；區塊鏈瀏覽器肯定會存儲所有的數據，因為向用戶提供數據是他們的商業模式。RollupDAO提名和支付參與者，以存儲和提供與其rollup相關的歷史記錄；歷史數據可以通過torrents上傳和共享；客戶端可自愿選擇存儲隨機的0.05%的鏈歷史記錄。PortalNetwork中的客戶端可以存儲鏈歷史的隨機部分，PortalNetwork將自動將數據請求定向到擁有數據的節點。可以在協議內激勵歷史數據存儲。像TheGraph這樣的協議可以創建激勵市場，客戶端可通過其正確性的Merkle證明來向服務器支付歷史數據。這促使人們和機構運行存儲歷史數據并按需提供的服務器。其中一些解決方案已經存在，特別是p2pTorrent場景是一個很好的例子，它是一個主要由志愿者驅動的生態系統。剩下的基于協議的解決方案更強大，因為它們提供了激勵，但需要更長的時間來開發。從長遠來看，通過這些第二層協議訪問歷史記錄很可能比今天通過以太坊協議更有效。

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