ART:應用專屬高性能 Rollup：Cartesi

Cartesi的論點：特定應用的模塊化執行環境如何解決可編程性問題、擴展計算和推動創新。

概要

區塊鏈技術正處于變革的邊緣。現在越來越多的項目了解到模塊性和專業化的需求。不少流行的Layer1正在將他們的重點轉移到數據的可用性上，目標是支持比以前更大量級的數據。

同時，計劃通過rollup來擴展計算能力的執行環境和計算層需要與增加的數據容量相匹配，并能提供足夠強大的基礎設施，開發真正的應用。

在計算擴展性方面收效最顯著的設置是：有著交互爭端解決方案的特定應用optimisticrollup。同時，計算擴展性方面的收效使其有可能大大增加可編程性和改善工具。

Cartesi選擇了這條道路，給開發人員提供了更便宜的計算能力，并使用現有的開源庫和組件，在現實世界的操作系統運行時間內創建強大的智能合約。

rollup系統的現狀

當我們從軟件工程的角度分析區塊鏈DApp的代碼庫時，它們所面臨的技術困難就很明顯了。像Uniswap這樣巧妙的項目，平衡了幾個相互競爭的目標：對用戶的貨幣價值，極低的gas費，以及安全性。未能滿足這些標準的應用程序會影響對其的采用，使用戶面臨風險，或在激烈的競爭下走向失敗。這種情況對應用程序是不利的，而且阻礙了創新。

波卡平行鏈Astar Network推出“Astar 2.0 Vision”:金色財經報道，波卡平行鏈Astar Network創始人Sota Watanabe在社交媒體宣布推出項目新愿景“Astar 2.0 Vision”，其中概述了符合該組織戰略的生態系統長期目標，包括重新設計代幣經濟、組織架構和技術基礎等。據悉，Astar Network原生代幣ASTR的通脹率、gas費率和質押獎勵等關鍵參數將會有所優化，同時Astar Link將不再局限于游戲領域并擬拓展企業服務市場，此外Astar基金會和Startale Labs還宣布與日本行業巨頭豐田汽車公司和索尼網絡通信公司達成合作。[2023/7/27 16:02:50]

此外，與傳統的Web2.0后端服務相比，編寫智能合約的體驗受到了極大的限制。區塊鏈智能合約的技術能力與傳統網絡服務器還有相當大的差距。

以太坊和EVMrollup是去中心化的計算機，也是速度超慢的"奇怪的計算機"，需要開發人員在小眾的計算機語言上編程。

在這種奇怪的設置下，開發人員將他們的精力花在克服這些限制上，而不是優化解決方案的核心問題。其結果往往是非必要的，只是一些在簡單和有限的功能上的過于復雜的代碼。

可擴展性問題：為特定應用rollup辯護

一個人人都驗證一切的網絡對于大規模采用來說是不可持續的。在全球共識中，需求的增加不可避免地導致在區塊空間上應用程序之間的殘酷競爭。這種情況會演變成高額費用，對項目和用戶都構成了越來越高的進入門檻。為了解決這種競爭，以太坊改變了方向，提出了一個以rollup為中心的路線圖。

CFTC顧問：美國應監管中心化中介機構而不是去中心化技術:金色財經報道，加密風投公司CoinFund總裁、商品和期貨交易委員會（CFTC）顧問Chris Perkins發表了一份監管白皮書并警告說，美國在加密貨幣方面有落后的風險。Perkins表示，在FTX交易所倒閉后，美國陷入了反動的監管浪潮中，而其他司法管轄區現在正在向機會開放并向前發展。他指出，香港對加密貨幣重新開放，以及歐盟剛剛通過的加密資產監管框架MiCA的到來。白皮書為政策制定者提供了 10 條建議，包括呼吁監管中心化中介機構而不是去中心化技術，優先考慮與美國證券交易委員會委員 Hester Peirce 的提議一致的沙箱和安全港計劃。[2023/4/21 14:16:53]

新的計劃顯示，可擴展性問題包括兩個主要方面：數據可用性擴展性和計算擴展性。人們經常忽視二者的區別，因為它們都面臨同一個問題——gas費。然而，正是通過對它們的區分，以太坊才能制定目前的路線圖。

合并后，隨著EIP-4844和分片的發展，以太坊將把添加數據的成本降低了幾個數量級。同時，計算擴展已被委托給rollup項目。

以太坊協議和rollup解決方案之間的關系之下，還有一個沒有受到重視的問題。想達到計算擴展性，以匹配以太坊即將實現的數據可用性，與EVM兼容的rollup并不是最好的選擇。

我們可以把基于EVM的rollup想象為計算分片。當越來越多的應用程序被逐漸上線并共享同一個虛擬機時，該設計的缺陷就會出現。爭奪虛擬機的CPU容量的零和游戲導致了兩極分化。每個分片上只有一小部分應用是可行的，其他的都被趕走了。網絡遲早會變得擁擠和昂貴。

1200萬枚SAND從幣安轉至未知錢包:金色財經報道，Whale Alert數據顯示，12,000,000枚SAND（價值8,733,238美元）從幣安轉移到未知錢包。[2023/2/11 12:00:49]

幸運的是，在理解和使用rollup上，有著不同的方式。放棄共享虛擬機，允許應用程序使用自己的CPU，這就能帶來超高的計算能力。資產結算、應用程序之間的可組合性和爭端解決方案都可以委托給一個通用的基礎層。這種設計被稱為特定應用rollup。

在特定應用rollup的專屬共識與基礎層掛鉤下，驗證節點可以保留其結算層的安全保證。換句話說，基礎層使得1-of-N的安全模型成為可能，在基礎層的幫助下，誠實的驗證者可以獨立地執行一個正確的結果。同時，特定應用的共識使得應用可以使用硬件的全部功能。這不僅避免了網絡士兩極分化的問題，而且在計算擴展性方面也有很大的提高。

從共享到特定應用的共識的轉變也是有副作用的。雖然這種設計意味著應用程序之間的可組合性有更多的摩擦，但我們認為對大多數應用程序來說，問題不大。等待交易被驗證或依賴軟對象終止技術，以換取特定應用鏈帶來的計算能力和可預測性的巨大改進，并不是很大的妥協。

特別是，具有交互式防欺詐的optimisticrollup給DApp帶來了相當大的計算資源，且不需要特殊的硬件來達成共識。這能成功的原因在于，交互式防欺詐允許具有有限計算資源的評測工具，在有無限計算能力的證明者之間解決爭端。特別是，我們的評測工具是一個資源有限的結算層，而我們的證明者是具有相對無限計算資源的rollup驗證者。為了更好地理解這是如何做到的，請參考CartesiCore的技術論文的第5.2節。

今日恐慌與貪婪指數為33，等級由極度恐慌轉為恐慌:金色財經報道，今日恐慌與貪婪指數為33（昨日為20），恐慌程度較昨日大幅下降，等級由極度恐慌轉為恐慌。

注：恐慌指數閾值為0-100，包含指標：波動性（25%）＋市場交易量（25%）＋社交媒體熱度（15%）＋市場調查（15%）＋比特幣在整個市場中的比例（10%）＋谷歌熱詞分析（10%）。[2022/10/26 16:39:30]

在他們尋求最大的可擴展性和可定制性的過程中，應用程序和協議開發人員正在轉向不同形式的特定應用鏈。其中幾個例子是：AxieInfinity'sRonin側鏈，dYdX的主權鏈，Starkware的分形擴容設計，Celestia的模塊化執行層。

特定應用rollup鏈可以滿足這一需求，優點是不會引起主權特定應用鏈的驗證的分裂。相反，特定應用rollup鏈繼承了底層基礎層的強大安全保障，而不依賴于跨鏈橋，這已被證明是非常危險的。

rollup應用鏈的技術優勢來自于它們只需要有一方是安全的，而不是大多數。總而言之，特定應用rollup和特定應用側鏈一樣優秀，都在安全方面沒有讓步。

通過上圖，可以更直觀地看到計算能力和數據能力同時擴展的效果。

該圖被劃分為幾個主要的區域，代表了正在結合的擴展解決方案以及它們在計算和數據容量方面的表現。當我們從以太坊Layer1轉移到EVMrollup，然后再到專用應用鏈時，計算能力在提升，而數據隨著EIP-4844和分片的加入而得到改善。藍色部分顯示了隨著兩個維度的升高，應用的可能性也就更高。我們把藍色區域稱為web3的創新區域。

數據：以太坊持有100枚以上地址達45,589，創16個月內新高:金色財經消息，據Glassnode數據顯示，持有100枚以上以太坊的地址數量剛剛達到45,589，為16個月內新高。

據之前監測，2022年8月23日的16個月內高點為45,583。[2022/8/24 12:44:53]

灰色區域是由于解決方案缺乏計算能力，而無法充分享受數據可用性的好處，反之亦然。白色小方塊是當我們達到這些里程碑時，相應的應用就成為可能——沒有標記的方塊提醒我們，一旦環境允許，我們會創造出多么酷的新應用。

創新區域不是精確的。它的方向和開放角度不能按字面意思理解。此外，在每個區域可能出現的應用也可能出現在其他區域。該圖只是為了提供直觀的前景，關于去中心化應用的創新前景的展望。

可編程性問題：為更好的抽象辯護

除了上述的計算限制外，DApp的開發人員還面臨著另一個棘手的問問題：缺乏成熟的環境，即軟件工具和軟件庫不足。

為了更好地說明這個問題，我們來聊聊最近最令人興奮的去中心化游戲之一——Topology。這個雄心勃勃的項目將戰略性基礎設施建設與行星動力學混合在一起!太瘋狂了。然而，看看他們的源代碼，我們就知道這事難度太大了。舉個例子，他們必須從頭開始開發一個模擬行星動力學的經典算法。在Topology團隊表現出的令人印象深刻的天賦背后，有一個令人擔憂的問題：在如此不成熟的環境中，只有足夠杰出的開發人員才能將他們的想法變成現實。

上面的例子遠不止一個。很多的庫是用Solidity編寫的，為智能合約和DApp的開發提供協助。但該語言目前非常不成熟，一些基本的任務仍然需要人們求助于論壇，以尋求答案。

這與傳統軟件行業的現狀相去甚遠。例如，游戲"憤怒的小鳥"需要與Topology相同的庫。然而，"憤怒的小鳥"開發團隊并不需要從頭開始編寫每一行代碼。基本上在每一種編程語言中都有現成的庫!

讓傳統的開發者訪問所有的庫，是解決可編程性問題的黃金準則：一個完整的操作系統。工作在所有領域的開發者，從Web2到傳統游戲，一直到衛星發射，都依靠操作系統來提供他們所需的技術支持。他們用來實現想法的語言和庫，讓他們能夠把精力集中在真正想創造的東西上。

這就是為什么我們選擇RISC-V架構來搭建rollup解決方案。我們有可能將Linux或其他操作系統移植到rollup中。這樣，開發人員可以用他們喜歡的語言和庫將他們的想法變成現實，同時不舍棄區塊鏈的安全保障，我在以前的文章中已經詳細介紹過了。

到目前為止，Linux一直是重點，但它也可以運行任何可以編譯到RISC-V上的操作系統，比如一些非常安全的微內核。

CartesiRollup

一開始，我們討論了一個模塊化rollup執行層的重要性，它可以真正地擴展計算，并防止DApp在計算資源的零和游戲中相互競爭。然后我們闡述了開發人員依靠操作系統的抽象能力是多么重要，就像主流開發人員那樣。

正是考慮到這兩個需求，我們設計并建立了CartesiRollup，它是模塊化的執行層，為DApp提供了以下的擴展優勢：

1.每個DApp都有自己的高性能的rollup應用鏈，并有專用的CPU。

2.無需搶奪Cartesi生態系統中其他DApp的資源。

3.在零和游戲之外的計算可擴展性方面取得重大進展。

4.保留了底層區塊鏈的強大安全保障。

5.一個成熟的操作系統，為開發人員提供行業級的工具。

CartesiRollup應用程序可以作為Layer2，作為Layer3或作為sovereignRollup使用。開發人員可以將他們的應用程序從一個平臺復制到另一個平臺，只需改動一點點代碼。

結語

Cartesi使開發人員能夠專注于他們正在創造的東西，而不是在哪里創造或有哪些不利的限制。

然后，在流行的應用不吞噬不太成熟應用的情況下，創新也可以迸發。去中心化應用可以擁有想要的計算能力，同時有效地預測成本。開發人員可以使用測試過的編程庫，創造出真正有趣的去中心化大型多人在線角色扮演游戲，而且玩家在游戲中殺死一個精靈不需要花費3美元。

從可定制性的角度來看，使用CartesiRollup應用鏈，DApp可以對不同行為收取不同的價格。例如，他們可以在去中心化交易所免除做市商的gas費，或者在他們的海洋模擬器DApp上增加掠奪性捕魚的成本。

Cartesi對去中心化技術即將發生的變革有非常清晰的認識。CartesiRollup正在開發中，它一定會是新環境下人們努力尋求的答案。

關于Cartesi

區塊鏈操作系統，正在開發CartesiRollup，它是一個模塊化的執行層，將簡單的智能合約結合到去中心化的Linux中。開發人員可以啟動高度可擴展的rollup鏈，并用他們最喜歡的語言和軟件組件編碼去中心化的操作規則。

1.每個DApp都有自己的高性能rollup鏈。

2.無需搶奪Cartesi生態系統中其他DApp的資源。

3.沒有網絡士紳化。

4.使目前無法在EVM鏈上運行的全新類別的DApp成為可能。

5.保留了底層區塊鏈的強大安全保障

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責編：Lynn

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