ROLL:Rollups：以太坊的下一代擴容方案_SUPS

區塊鏈被譽為革命性技術，但目前還面臨著三大痛點：安全、去中心化、可擴展性。以太坊作為最著名的區塊鏈之一，為了確保安全和去中心化，可擴展性一直是其不得不面對的挑戰。

隨著以太坊用戶數量的增加，交易數量也相應增多，導致交易速度變慢、交易費用變高。這種瓶頸影響了以太坊的大規模應用。如果單純地增加每個區塊中的交易數量，將會降低去中心化，因為人們運行以太坊節點的成本將變得更高。此外，過大的區塊大小可能破壞共識，從而危及安全性。為了解決這些問題，出現了一種名為Rollups的擴容方案。

什么是Rollups？

以太坊聯合創始人VitalikButerin已經認可Rollups是可行的擴容方案之一。它們通過將交易計算從鏈上移至鏈下，同時將交易數據存儲在以太坊主網上。這樣，Rollups就能繼承以太坊的本地安全性，而這種安全性依賴于以太坊的去中心化特性。

Rollup平臺Caldera即將引入狀態預編譯，允許開發者定制和添加功能至他們的Caldera鏈:4月21日消息，Rollup平臺Caldera宣布即將引入狀態預編譯（Stateful Precompiles），為開發人員提供一個新的界面來定制和添加功能到他們的Caldera鏈，無需編寫Solidity即可向其EVM實例添加功能。狀態預編譯建立在EVM中標準的無狀態預編譯之上，從而實現更廣泛的功能和可定制性。Caldera表示，狀態預編譯的用例包括啟用合約擔保收入，鑄造EVM實例的原生硬幣，部署性能更高且更低成本的智能合約，限制白名單部署智能合約等。

Foresight News 此前報道，2023 年 2 月份，Caldera 宣布已經完成 900 萬美元的兩輪融資，傳統金融巨頭紅杉資本和加密原生公司 Dragonfly 領投，Neo、1kx 和 Ethereal Ventures 等參投。3 月底，Caldera 宣布在以太坊 Goerli 和 Polygon 上推出兩個公共測試網（EVM 兼容），允許開發人員部署智能合約并通過 Ethers.js 和 Thirdweb 等常用工具連接，普通用戶可以將測試網添加錢包，與部署的合約進行交互。[2023/4/21 14:17:24]

Scroll聯創張燁公布路線圖：將在zkEVM主網上線后部署去中心化排序器:9月22日消息，在萬向區塊鏈實驗室主辦的第八屆區塊鏈全球峰會上，Scroll聯合創始人張燁發表《Scroll的設計與架構》主旨演講，Scroll正在建立一個EVM等效的ZK Rollup，其設計決策遵循安全性、效率、EVM等效性和去中心化，其架構由Scroll節點、鏈上的智能合約、去中心化的證明器網絡三部分組成。Scroll當前已經完成了預Alpha的測試網，接下來第二階段將邀請開發者基于其網絡部署一些智能合約，并且開發一些額外的應用；第三階段將啟動二層證明的外包，邀請社區參與成為證明節點；第四個階段到達zkEVM主網階段，將在經過嚴格的代碼審計以及性能提升后部署并且上線主網；第五個階段將部署去中心化的排序器，從而使得zkEVM更加高效。[2022/9/22 7:14:15]

Rollups如何工作呢？數千個交易被收集到一個批次中，批次中的所有交易都在鏈下進行處理。然后，這些交易的信息被打包成一個交易，發送到鏈上進行提交。

基于zk-Rollup的Layer 2隱私協議Zecrey獲得Polygon基金會的資助:10月24日消息，基于zk-Rollup的Layer 2隱私協議Zecrey宣布獲得Polygon基金會的資助。[2021/10/24 6:10:24]

Rollups能夠在擴展性方面產生巨大的收益，因為它們將計算從鏈上移動到鏈下，同時仍然將交易數據壓縮提交到以太坊主網上。現在，Rollups已經成為以太坊擴容領域的救星！

Rollups是Layer2擴容方案中的一種，它可以將多個交易批量處理，并將結果提交到以太坊上，從而提高了交易速度和吞吐量。根據交易如何在鏈下進行計算，Rollups分為OptimisticRollups和ValidityRollups兩種類型。

OptimisticRollups

隱私網絡Aztec發布 ZK2 rollup v0.1版:金色財經報道，Aztec發布ZK2 rollup v0.1版本代碼，該代碼可實現從一個SNARK之中有效地驗證另一個 SNARK。[2020/4/26]

OptimisticRollups采用一種樂觀的假設，即批處理中的所有交易都是有效的，并且默認情況下不執行任何計算。一旦交易在鏈下執行完成，Rollups會將批次提交到以太坊上。

如果存在無效交易，就會進入挑戰期，任何人都可以挑戰交易。挑戰交易需要生成欺詐證明。成功的欺詐證明將觸發有爭議交易的重新執行，并相應地更新Rollups的狀態。

通過經濟激勵實現有效性：負責錯誤交易的順序生成者將受到懲罰，協議通過加密經濟激勵得到保障。

延遲：如果沒有任何交易被挑戰，那么一旦挑戰期結束，批次中的數據就被認為是有效的。雖然可以在未經確認的Rollups塊上繼續構建，但如果基于先前發布的無效交易，就存在交易被撤銷的風險。

動態 | Fuel Labs推出基于Optimistic Rollups的以太坊側鏈:Fuel Labs 宣布推出首個基于Optimistic Rollups開發的無需信任的以太坊側鏈 Fuel ，Fuel側鏈專門針對以太坊大額支款設計，在伊斯坦布爾升級之前，保守估計能將以太坊 ERC-20 代幣交易成本降低 5 倍。[2019/10/23]

在鏈上發布數據：在鏈上發布的數據包含交易的全部數據。

EVM兼容性：OptimisticRollups完全兼容以太坊虛擬機，這使得它們可以使用原生的以太坊工具來在其上構建。

此外，由于沒有涉及任何計算，OptimisticRollups上的交易非常快速。而在以太坊上的交易最終確認速度比較慢，因為需要等待挑戰期結束。例如，用戶必須等待挑戰期結束后才能提取他們的資金。

ValidityRollups

ValidityRollups是一種零知識Rollup，將交易打包并在鏈下處理。然后，鏈下Prover為批處理中交易的有效性創建一個有效性證明。有效性證明是一種密碼學保證，即Rollup提議的狀態更改確實是執行某批交易的結果。在完成鏈下過程后，系統繼續進行鏈上過程：Rollup運營商發布摘要，描述批處理中的所有交易的更改摘要和有效性證明。有效性證明非常容易驗證，驗證是在鏈上進行的。

有效性數學：雖然樂觀Rollups默認假設交易有效，并只在挑戰時驗證它們，但有效性Rollups使用數學證明自動確保交易的完整性和協議的安全性。這允許快速確定性。例如，在有效性Rollup中沒有提款的延遲，因為一旦驗證有效性證明，退出交易就會執行。

在鏈上發布數據：有效性證明保證批處理中的所有交易都是有效的，并且無需查看所有交易的所有信息。這帶來經濟效益，因為提交到鏈上的狀態更新僅包含所有交易的最終余額。

EVM兼容性：ZKRollups默認情況下不兼容EVM，但是使用Warp和Kakarot，可以在Starknet上為有效性Rollup編譯器。此外，即使在計算便宜的鏈下執行，生成有效性證明也需要大量的計算工作和時間。

對于某些零知識Rollup的另一個批評點是使用SNARK證明，這需要信任假設并使用不受量子計算機攻擊的橢圓曲線密碼術。

StarkWare的Starknet和StarkEx是有效性Rollups，使用STARK而不是SNARK，這種設計選擇帶來了許多優點。STARK不需要受信任的設置，對量子計算機具有安全性，還比SNARK提供更多的可擴展性。

Rollups的應用

Rollups是一個非常靈活的擴容方案，它可以與其他技術和協議集成，以提高其效率和可擴展性。下面我們來看一些Rollups的應用：

1.有效性Rollups

有效性Rollups將以太坊的交易驗證和批準轉移到Rollups，以減輕以太坊網絡的負載。這種方法將交易驗證的成本和時間分配給Rollups，使得以太坊網絡可以專注于其安全和去中心化。

2.通用Rollups

通用Rollups具有高度的靈活性和可定制性，可以為不同類型的應用程序提供支持。這些Rollups可用于游戲、交易所、NFT市場、預測市場等等。

3.運行EVM的Rollups

運行EVM的Rollups可以在Rollups中運行Solidity智能合約。這種方法可以讓現有的以太坊應用程序遷移到Rollups，同時最小化編寫新代碼的需求。

Rollups是以太坊上的下一代擴容方案，它們可以實現高吞吐量的交易處理，同時不會損害以太坊的安全性和去中心化。這些Rollups將為以太坊生態系統提供更好的性能和更高的靈活性，為用戶帶來更好的體驗。

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