UPS:用非技術語言說透 Rollup 如何實現以太坊擴容

撰文：BenjaminSimon，MechanismCapital研究員編譯：PerryWang

我們先打一個比喻。

想象一下我們又回到了中學數學課上。我們的老師，就像你曾經的中學數學老師那么殘忍，給我們列出了一百個長除法問題，每個除法都涉及很大的數字。我們被告知，任務是解答盡可能多的問題。但是有一個問題！我們必須在一張答卷紙上寫下最終解決方案和每個計算步驟。幾分鐘后，伴隨著我們胃部下沉的難受感覺，我們感覺到這項任務實在是荒謬的不可能任務。在一頁中僅僅能寫下少數完整的答案。

這個卡夫卡式的故事與Rollups有什么關系？

在這個比喻中，這張答卷紙代表一個以太坊區塊，數學問題是智能合約交易。以太坊目前非常擁擠。每個區塊中需要包含的交易太多了。更糟糕的是，這些交易中的大部分都是計算密集型的，例如閃電貸或通過聚合器路由的交易。前DeFi時代僅僅有簡單的轉賬和支付的情況已經成為歷史。

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這就是問題的關鍵。正如比喻中的數學老師要求我們把每一行艱難的長除法解題答案都塞在一張紙上一樣，以太坊也必須處理和記錄每筆交易的每一行計算。

Rollups解決方案的出現改變了這種情況。

Rollups將計算移到鏈下，同時只在鏈上存儲盡可能少的交易數據。從這個基本意義上講，它們是以太坊的演算草稿紙。Rollups處理所有雜亂的數據處理，使得指數級的智能合約交易批量匯總在單個以太坊塊內。

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這個比喻可以幫助描繪Rollups旨在解決的問題。它甚至讓我們模糊了解了Rollups解決方案具體需要什么。但至于Rollups實際上是如何工作的、它們是什么樣子、以及為什么它們讓像我這樣的人如此興奮——我們需要深入研究。

什么是Rollup？

Rollup本質上是一個單獨的區塊鏈，但有一些修改。與以太坊一樣，Rollups協議具有執行智能合約代碼的「虛擬機」。Rollup虛擬機的運行獨立于以太坊自己的虛擬機，但它們由以太坊智能合約管理。這種連接使得Rollups和以太坊進行通信。Rollups執行交易并處理數據，以太坊接收并存儲結果。

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在技術層面上，Rollup鏈與其他更傳統的區塊鏈之間的關鍵區別在于產生新區塊的方式。

通常，區塊鏈由各方的分布式網絡予以維護。這些相關各方通過共識共同生產區塊。簡單來說，相關各方就如何處理一組交易——或者說如何構建下一個區塊進行投票。獲得多數支持的區塊將成為永久寫入鏈上的區塊。

相比之下，Rollup鏈不通過少數服從多數的規則運行。相反，監控Rollup狀態的一方可以將所謂的「斷言」發送回以太坊，說明交易應該如何處理。重要的是，以太坊可以接受或拒絕此斷言，而不管Rollup其他方的大多數是否支持此斷言。在實踐中，這通常意味著Rollup中的某一方被指定為處理交易和生成區塊的任務。

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等一下……Rollups是中心化的解決方案？

Rollup區塊生產的中心化特性是Rollup能夠如此高效地處理交易的部分原因。但它也隨之產生了一個明顯且令人擔憂的問題：如果沒有多數人的共識，Rollup如何確保區塊生產是正確的——如果區塊生產者碰巧是惡意的，會發生什么？

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這種中心化特性讓習慣于基于共識的區塊鏈加密用戶感到困惑。事實上，如果故事到這里結束，我們可能會得出結論，例如Avalanche聯合創始人KevinSeqniqi最近在推特上所說的那樣——Rollup只是「由單方復制的數據庫」。

實際上，正如我們將看到的，所謂中心化的指控與其說是錯誤的，不如說是邏輯上的誤導。通常情況下，沒有強大共識機制的中心化區塊鏈很容易受到腐敗和惡意收購的影響。不過在Rollup的獨特情況下，缺乏去中心化實際上并不會造成安全性和誠信度的問題。要理解為什么會這樣，我們需要更深入地挖掘。

數據可用性的重要作用

回想一下我們開頭提到的數學作業難題。我們的救命稻草是可以用于計算的草稿紙是這樣我們只需要在答卷紙上寫下問題及其答案。Rollup就好像是草稿紙，我們說它們「將智能合約計算移到鏈下，同時僅在鏈上存儲盡可能少的交易數據。」

事實上，最后一個環節——鏈上交易數據的存儲——對于Rollup的工作方式至關重要。在Rollup中，只有計算處于鏈下狀態。Rollup處理的每筆交易仍將其輸入數據存儲在以太坊上。

將交易數據保存在鏈上的重要性是什么？在數學作業這個比喻中，我們交給老師的最后一張答卷紙包括了長除法問題及其答案。我們的老師事后可以檢查我們的成果，即使答卷中沒有包括單獨的計算步驟。同樣，鏈上數據的持續可用性意味著以太坊底層可以重復Rollup上的任何計算。

簡而言之，Rollups的鏈上數據可用性意味著可以有內置的審查過程。以太坊可以「復查」在Rollup鏈上所處理交易的誠信度，然后再將它們永久寫入分類賬——就像美國最高法院的司法審查權一樣。

受限性的力量

因此，Rollup的關鍵含金量在于其受限性。Rollups只將交易推送到底層；它們不能強制接受，因為以太坊可以在必要時推翻任何Rollup交易。因為它們受制于這個審查過程，所以說Rollup交易不具備真正的最終性。

考慮到Rollup的受限性質，我們可以回來談尚未解決的中心化指控。Rollup的單個區塊生產者可能會嘗試惡意處理交易。但如果是這樣，以太坊將在審查過程完成后簡單地拒絕該批次，并且該區塊生產者將受到懲罰。

現在，「審查過程」究竟如何運作取決于Rollup是Optimistic機制還是零知識機制。但對于兩者而言，審查過程比沒有Rollup的以太坊自行處理交易的效率會有指數級的優勢。

總之，Rollup系統依據「制衡」原則來確保以太坊依然是主權鏈；以太坊自身的共識是真相的最終仲裁者。但重要的是，這不同于側鏈解決方案。由于缺乏相同的審查流程，側鏈通過自己的、完全獨立的共識機制處理交易。側鏈交易是「最終的」，而Rollup交易則不是。因此，側鏈需要更高的信任假設，因為它們不能從以太坊自身的去中心化安全機制中受益。事實上，我認為側鏈更類似于兼容EVM的第1層解決方案，而不是Rollup。

總結

概括地說：Rollups解決方案是將計算移至鏈下以釋放更多鏈上空間。鏈上數據可用性至關重要，因為它意味著以太坊可以仔細檢查Rollup交易的誠信度。反過來，這一審查過程可作為對Rollup區塊生產的「檢查」，Rollup因此無需共識機制。

Rollups最終可以讓以太坊擁有足夠大的市場并能吃掉這一蛋糕：它們在不破壞網絡去中心化安全性的情況下，以指數級的水平釋放了更多的鏈上容量。至少在我看來，這與我們所期待的擴容解決方案一樣優雅。

感謝t11s和Hasu富有建樹的評論和建議。

來源鏈接：www.mechanism.capital

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