觀點 | ETH 2.0本就是一種形式的rollup_比特幣

當我們向一種新的擴容范式轉變時，回顧被拋棄的舊范式是一種很好的做法。

這篇文章旨在讓讀者相信，“以rollup為中心”的方法并不會背離分片，并且有望構建對整個系統更直觀的理解。

OptimisticRollup的定義

出于本文的目的，我們先詳細說明最簡單的OptimisticRollup(ORU)實現。

ORU需要具備以下幾個特性：

將所有交易數據提交到鏈上

將狀態根提交到鏈上

假設狀態根是正確的

一些節點負責驗證ORU的狀態轉換

設有鏈上欺詐證明執行程序，可以撤銷無效狀態轉換

分片為什么不可行

在證明ETH2.0分片只是一種復雜的ORU系統之前，我們先來探究一下為什么原生分片系統并非安全的可擴展性解決方案。其背后原因不是特別直觀。

觀點：未來中國的數字藏品將在合規的條件下走出有中國特點的發展之路:金色財經報道，近日，資深金融證券媒體人、中國移動通信聯合會元宇宙產業委員會副主任委員馬方業表示，與國外NFT數字藏品市場相比，當前國內的數字藏品市場可能出于監管要求，藏品的二次交易屬性是相對弱化的，創作者的版權及權益保護是強化的，功能僅限于支持個人收藏及使用或無償轉讓。雖然數字藏品及其行業還未真正找到與數字生態經濟形成強力結合的切入點和發展模式，行業總體上處于發展的初期，但是未來中國的數字藏品道路將逐漸明朗。“我們完全可以相信，未來中國的數字藏品市場將會在合規的條件下走出有中國自己特點的發展之路，并迎來可持續性發展的健康新階段。”（騰訊網）[2022/3/1 13:29:20]

從數學角度證明分片的安全性

假設

一條區塊鏈上有16384個驗證者和64條分片鏈，每條分片鏈都由128名驗證者組成的委員會負責驗證。委員會成員選舉是不可預見的：每個slot結束后，所有委員會都會解散，并隨機從全體驗證者中重新選出64個委員會，因此每個驗證者都不知道其他驗證者所在的委員會。假設一個區塊需要獲得委員會中2/3成員的認可才能被添加到分片鏈上，這就意味著在全體驗證者中包含1/3惡意驗證者的情況下，通過隨機的方式選出惡意委員會的概率是：

觀點：以太坊2.0推出過程并不一定順利，用戶質押前需注意三點:11月24日消息，今日以太坊2.0存款合約地址余額成功達到524288枚ETH，達成啟動以太坊2.0創世區塊的最低要求，未來質押ETH變得更加有趣，外媒Cryptomode網站發文對此提出了三點注意事項：第一，質押資金將被長期鎖定，在第1階段啟動之前，將不可能移動任何抵押的ETH，可能需要幾個月甚至幾年的時間；第二，最高獎勵不會持續很長時間，隨著越來越多的驗證器在網絡上運行，獎勵將不斷減少，一旦投入一百萬個以太坊，獎勵將從每年22.95％下降到16.62％；第三，選擇信任第三方以太坊2.0驗證程序的用戶可能面臨更多問題，資金不受控制，加收服務費等。總而言之，即使達成創世區塊最低要求，以太坊2.0的推出過程并不一定像人們最初想象的那樣簡單。（Cryptomode）[2020/11/24 21:57:32]

觀點：灰度比特幣信托溢價跌至低位或是BTC觸底信號:一位交易商指出，由于GBTC不能直接為比特幣贖回，因此該信托的股份與支持該信托的代幣價值之間存在溢價。圖表顯示，每當溢價很低時，BTC似乎都會觸底，上一次如此低的溢價是在2018年12月，當時比特幣最低價為3200美元。在隨后的六個月中，該加密貨幣上漲了300％。

此前崩盤期間，這一溢價也曾大幅下跌至3700美元，不過跌幅沒有現在那么大。（NewsBtc）[2020/7/2]

b)哈希承諾。

關于該技術的詳解，可以參見這篇文章。

分片就是Rollup

ETH2.0的分片設計模糊了它們是信標鏈的ORU這樣一個事實。如果將重點從分布式處理轉向有序的數據可用性層，就變得一目了然了。

觀點：預計比特幣市場短期內將高度波動:比特幣即將迎來減半，比特幣和加密貨幣界的許多人相信比特幣價格最終會攀升。但短期內，比特幣市場預計將高度波動。Luno交易所首席執行官Marcus Swanepoel表示，“到今天，我們可能會看到波動性和戰術性交易在減半之前有所增加。”

上周比特幣一度反彈至10000美元以上，之后在周末暴跌，目前低于9000美元。加密市場制造商GSR交易聯席主管Rich Rosenblum表示，“價格回落至8000美元并不令人意外。隨著新冠病大流行、持續的刺激措施和減半，我們很可能在5月份看到波動性增加。”

機構交易公司JST Capital聯合創始人Scott Freeman表示：“過去幾個月，比特幣的漲幅超過100%，我們認為，大部分漲幅是由持續的零售需求推動的。過去一周，我們接到幾個機構投資者的電話，他們現在將比特幣視為對沖寬松貨幣政策和迫于眉睫的全球經濟衰退的絕佳工具。有鑒于此，我們預計比特幣將持續波動，但預計比特幣將獲得良好的長期風險回報，同時也預計其表現將與傳統金融資產不相關。”（福布斯）[2020/5/11]

如上圖所示，驗證者集起到以下4種作用：

觀點：312黑色星期五比特幣暴跌 系場內杠桿引發踩踏:近日，貝寶金融聯合創始人王立在接受采訪時表示，3月12日“黑色星期五”的表現是高杠桿壓力下，3月12日大量比特幣拋售引發合約和現貨市場的連環踩踏；深層原因是原油和新冠病疫情雙重打擊下，風險資產價格暴跌帶來的一次流動性危機。同時，貝寶金融CEO楊舟認為是流動性的問題，而不是整個市場的風險偏好變化。他解釋稱，這不是說比特幣到底還有沒有避險屬性的問題。市場上這時候關心的是：可以賣嗎？好賣嗎？反正趕快賣掉，而不管比特幣什么屬性。銀行又不給錢，而比特幣作為一個每天交易量超過百億美元的一個資產，只能賣比特幣去補充其他地方受損的那些錢。而恰恰在這個時候，比特幣市場本身又是一個高杠桿狀態，于是賣出引發了踩踏。（華夏時報）[2020/3/31]

驗證并執行信標鏈

對分片所提供的數據進行抽樣驗證

組成分片委員會

提交關于無效狀態轉換的欺詐證明

我們已經作了兩個假設：i)數據具有可用性，ii）區塊鏈會從最近一個具有數據可用性的區塊開始進行分叉。則要么人們可以構建欺詐證明，要么系統將缺乏數據可用性歸咎于簽署該區塊的分片委員會，并回滾狀態轉換。

從定義上來說，ETH2.0是一種ORU

這時，考慮到我們之前對ORU的定義，我們應該能夠證明分片實際上就是rollup：

1.所有交易數據都提交到鏈上

分片區塊數據被集中到數據可用性層上，在一定概率上會由全網進行驗證。

2.狀態根被提交到鏈上

分片委員會為包含在信標鏈區塊中的分片狀態根提供證明。

3.狀態根被假定為有效的

信標鏈在沒有進行額外驗證的情況下，假定分片委員會的證明是有效的

4.一些節點負責驗證ORU的狀態轉換

分片委員會驗證分片的狀態轉換。

5.有一個可以撤銷無效狀態轉換的鏈上欺詐證明執行器

信標鏈支持分片狀態轉換欺詐證明。

解構ETH2.0

既然我們已經解釋了ETH2.0和ORU系統之間不可思議的相似性，我們能夠如何利用這一信息來更好地理解整個系統的設計？讓我們通過ORU系統的角度來探索ETH2.0的一些設計決定：

數據吞吐量

在當前設計中，系統的數據吞吐量與分片機制緊密耦合。

這里可以采用的一種方法是，將數據可用性檢查視為協議中的頭等公民。這樣可以對數據層進行獨立優化，執行層也可以更細的粒度控制硬件要求。

例如，ETH2.0可以提供64個數據中心和一個在信標鏈上的ORU合約，以此代替分片鏈。ORU合約可以讓rollup決定領導者選舉機制，它們想要將數據發送到多少個數據中心上，以及它們是否想與其它rollup綁定。使用的數據中心越多，驗證rollup所需的硬件要求就越高。

嚴格來說，上述系統是當前分片設計的超集。除了由協議定義的64個分片之外，還會有其它具有自己特征的rollup構建在安全數據層上，并且獨立于協議分片。

回滾最小化

在簡單的ORU中，當選的領導者有權提交無效狀態轉換。雖然這不會影響系統的安全性，因為無效狀態轉換是可以通過欺詐證明撤銷的，但這確實會破壞rollup的進程。單獨來看，這種破壞對作惡者來說通常是不劃算的。然而，在ETH2.0中，跨分片通信讓這個問題變得特別棘手。處于slotN的分片預期自己可以獲得其它分片在slotN-1時的狀態。假設分片S~i~提交了一個無效的狀態轉換，除了單方面發起回滾之外沒有其它合理的方法來撤銷該狀態對分片S~j~的負面影響。

為避免災難性事件，必須有適當的機制來防止這類回滾。其中最明顯的兩個機制是分片委員會和托管比特檢查。正如“從數學角度證明分片的安全性”一節中所述，即使考慮到各種攻擊向量，賄賂分片委員會中2/3以上成員的概率也很低。托管比特可以確保誠實的驗證者不會因為懶惰而被騙簽署無效的狀態轉換。

如果我們認為這些機制的目的是防止無效狀態轉換，而非維護系統安全，就能選擇既有實用價值，又能實現相同效果的參數。例如，將分片委員會的規模減少到64人，隨機組成惡意委員會的概率依然低至3.1×10-8。但是從網絡和簽名聚合的角度來看，這樣能夠極大減輕負擔。

以rollup為中心的以太坊路線圖

本文最初撰寫于斯坦福區塊鏈大會2020期間。那時，我開始充分領會到ETH2.0和ORU之間的相似性。在看過Vitalik的

文章后，我決定發布這篇文章，來表示對以太坊將來采用以rollup為中心的擴容方案的支持。但是，如本文所述，“以rollup為中心”的擴容方案沒有讓我們偏離方向，而是一個超集。我們在分片設計中遇到的問題與我們在整合跨rollup通信時遇到的問題是同構的。這就意味著，已經開展的大部分工作都可以繼續進行，不會被中斷。

以rollup為中心的路線圖會降低分片執行所必需的協議復雜性。這使得我們能夠不斷迭代類似分片的復雜的rollup機制。這樣可以讓更多開發者為不同的rollup格式做貢獻，讓現有核心開發者和研究者可以專注于構建一個健壯的數據可用性層。

可以說，通往功能完善的ETH2.0的道路從未如此清晰。

如果你對文中所述內容感興趣，想要進行深入討論，請在推特上聯系我?@lightclients。我也在將幫助各種有影響力的項目尋找優秀的研究者和工程師。如果你需要幫助，請私信我。

原文鏈接:?https://lightclient.io/blog/eth2-is-a-rollup/作者:?lightclient翻譯&校對:?閔敏&阿劍

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