TIMI:为什么说第二代Optimistic?Rollup是Layer2的未来?

原文作者:msfew,Foresight Ventures

尽管 Vitalik 早在几年前就认定了 zkEVM Rollup 是未来, 同时各家 zkEVM (Scroll, zkSync, Hermez, Consensys) 也如雨后春笋一般冒出来, 但 Optimistic Rollup 仍是目前 Rollup 生态的绝对主力, 拥有 80% Layer2 的市场占有率以及前十 Layer2 方案的半壁江山。

zkEVM Rollup 的终局性扩容方案的存在, 会让 Optimistic Rollup 完全被淘汰吗?

Optimistic Rollup 和 zkEVM Rollup 并非水火不容的存在, 而是在长期内 (甚至永久性的时间内) 会是互补的方案. 对于 App-rollup 来说, Optimistic 机制在开发与部署上仍然是最简洁易用的方案。

Optimistic Rollup 的开发进度领先 zkEVM Rollup 两年左右. 但我们 Optimistic Rollup 的标杆 Arbitrum 与 Optimism 都没有在主网完全上线开放的正式版 Fraud Proof。

据 Vitalik 所说, 以太坊基金会 PSE 的 zkEVM 电路有 34469 行代码. 这庞大的代码量需要非常漫长的开发和持续的测试来进行打磨. 我们在几年内都无法完全依赖 ZK 系统所带来的安全性。

动态 | 封面盘点2019十大酷科技 区块链上榜:1月5日,由封面新闻最新盘点的2019十大酷科技出炉,其中包括区块链,代表企业:支付宝。过去一年,支付宝区块链技术落地超过40多个场景,也从不同的场景给用户带来便利和安全。据公开信息显示,支付宝与阿里巴巴已经蝉联两年全球区块链技术专利申请量最多的互联网公司,其在共识机制、智能合约、可信计算、隐私保护、跨链交互上都取得了突破。[2020/1/6]

早在半年以前, Optimism 的 Kelvin 就开始在推特上频繁地讨论 Optimism 结合 zkVM 的可行性。

他说 Optimism 的 Bedrock 不会只是 Optimistic Rollup 的客户端, 而是 Rollup 客户端. 为了完全保证 Rollup 的整体安全性, 客户端 (或许和 Arbitrum 最近的收购有关系?) 与证明的多样性 (Validity Proof 与 Fraud Proof) 才是 Rollup 真正的未来。

Vitalik 则完善了 Kelvin 的方案, 认为可以通过 (OP + ZK) + Governance 的 2 + 1 组合来实现可靠的 Rollup。

在 zkEVM 完全稳定和成熟前, 工作流程如下:

动态 | 澳媒盘点12国加密货币税制 日本税率最高:7月23日,澳大利亚加密货币媒体Mickey发文盘点各国加密货币税制,并指出日本加密货币税率非常高。根据2017年4月实行的资金结算法修订版,加密货币交易所产生的利益所得划分为杂项收入,所得税最高可达45%,作为伴随着损失的交易市场税率来说非常高。此外,该媒体列举了以下几个国家的加密货币税制:1、德国:加密货币交易免除附加税,持续保有加密货币一年以上可免除转让所得税。全部欧洲市民向德国转移资产时可免除转移税。2、新加坡:长期投资加密货币的企业和个人免除转让所得税。3、葡萄牙:不像加密货币征收附加税和所得税,但企业通过加密货币交易所得的收益需要课税。4、马耳他:加密货币的日交易作为法人税征收税金,但个人投资者购买和拥有加密货币不用缴纳税金。5、马来西亚:不需要缴纳转让所得税。6、白俄罗斯:对加密货币挖矿和对加密货币的投资不征收税金。7、瑞士:对专业投资者的加密货币交易征收法人税,挖矿被视为个人营业收入,但个人投资者的投资及交易不需缴纳转让所得税。8、加密货币被认为是资产,纳税方式和股票一样;如果购买加密货币并保留一年以上,根据收入水平征收0%至20%的税金。9、澳大利亚:当所有交易均被视为转让收入,并且兑换为澳元时要求保留所有准确的交易记录;如果进行加密货币投资获得的利润,就要交纳与个人所得税相同速率的税金。但如果持有1年以上的加密货币,将减免50%的税金。10、以色列和瑞典:如果纳税人不能证明他们购买的加密货币的购买额,将会征收百分之百的税金。[2019/7/23]

发布区块等待 24 小时 a) 如果期间没有欺诈挑战, 发布 ZKP, 完全 Finalize 区块. b) 如果有挑战, 则引入 Governance 通过 2 of 3 的模型来裁定最终结果。

动态 | 老猫盘点2018年个人经历:披露“李笑来欠3万个比特币”事件进展:12月31日讯,硬币资本(INBlockchain)管理合伙人老猫发文回顾2018年个人经历。文章中,老猫透露2018年由经济下行个人资产也缩水一大半,但相对而言可能还说得过去,因为坚持3个投资方法:第一是不加杠杆,第二是主要持有主流品种,第三是配置。 文章中,老猫还就此前外界盛传的“李笑来欠了3万个比特币”事件进行回应,同时披露最近进展。老猫表示,该事件最初源于2013年面向熟人圈开展的代理投资,当时所有合同以人民币计价投资,每份10万人民币,但有的人当时给的是比特币,“这个事情被一些黑子刻意的改头换面,最后就变成笑来欠了30000个币”。老猫透露,此事在2018年8月26日画上了句号。[2018/12/31]

在 zkEVM 稳定与成熟后:

发布区块定期发布 ZKP.a) 如果 ZKP 在指定期间正常发布, 则依其为准. b) 如果 ZKP 并未在期间正常发布 (Prover failure 或有 bug), 则先引入 Optimistic 机制, 直到 ZK 机制恢复。

这两种方案都需要 Optimistic 机制的存在, 从而保证整个 Rollup 系统的 liveness 和 safety。

因此 Optimistic 机制的发展仍然是 Rollup 宇宙版图中的重头戏。

第二代 Optimistic Rollup 一词源于 Arbitrum Nitro 的白皮书标题. 略早与 Nitro 发布的 Optimism Bedrock 也算是第二代 Optimistic Rollup.

2017年盘点 纳斯达克五个涨幅超过200%的比特币相关股票:1、Overstock.com(纳斯达克股票代码OSTK),涨幅214%;2、迅雷(纳斯达克股票代码XNET),涨幅310%;3、Bitcoin Investment Turst(纳斯达克股票代码GBTC),涨幅1167%;4、First Bitcoin Capital Corp(纳斯达克股票代码BITCF),涨幅1624%;5、Bitcoin Services Co.(纳斯达克股票代码BTSC),涨幅19275%。[2017/12/19]

两者的整体差异其实不大 (如果你读 Arbitrum 和 Optimism 的 blog, 甚至会觉得是不是一样的), 本质上都是与自己的一个新的 major release. 第二代与第一代的差别也无外乎是如下优化:

开发者体验: 更强的 EVM 等效性和兼容性, L1 互操作性…用户体验: 更高的吞吐量, 更低的 gas…

但是在设计细节上仍然有取舍的不同, 我们可以在这些差异上看到 Arbitrum 与 Optimism 在构建下一代 Optimistic Rollup 上的推敲。

Arbitrum 与 Optimism 的开发人员分别对两者的架构进行了比较和对比, 这里我们就仅讨论与用户或应用开发者有关的点:

区块时间设计的选择主要是两种: 固定时间或者可变时间. 可以理解成 PoS 和 PoW 的以太坊的区别.

Optimism: 固定时间 (2 秒).

固定时间可以保证使用区块 (block.number) 来作为时间戳的合约的稳定性, 比如 Sushiswap 的 Masterchef 合约. 这些合约不用时间戳可能是考虑到矿工对时间戳有控制权 (算是 Selfish mining 或者 MEV?).

第一代的 Optimism 采用了可变时间 + 1 tx/block 的设计, 因此由于时间计算的问题, Stargate 的奖励发放就出现了一些问题.

对于 1tx/block 的老设计, Optimism 认为由于区块头的存在, 存储链的开销太大了, 除此之外状态根也需要频繁更新, 成本过高.

Arbitrum: 可变时间.

可变时间设计主要是为了减小 tx 确认的延迟. 目前一秒最多可以创建 4 个区块, 如果没有 tx 则跳过, 因此是可变时间.

对于以 block.number 进行计时的合约, Arbitrum 上 block.number 会直接返回以太坊的区块编号, 因此不会有稳定性和适配上的问题. 除此之外 Arbitrum 也提供了相应的预编译来提供 L2 的区块编号.

Geth 是以太坊的执行客户端, 占据了约 80% 的节点总量.

Optimism: 作为独立引擎.

将 Geth 作为独立执行引擎, 而非库处理. 好处就是可以完全重用之前的基础设施, 同时可以无缝切换到其他执行客户端.

Arbitrum: 作为库.

由于 Arbitrum 有更多的 L2 特定状态, 例如 L1 和 L2 的 gas 定价, 以及 retryable ticket, 因此将 Geth 作为库处理, 使用 hooks 进行调用.

Optimism: ~2 分钟.

Bedrock 的延迟是几个 L1 块的长度, 最坏的情况是延迟十分钟.

Bedrock 的架构更像一个 L1, 极端情况下可以通过 reorg 自己来应对 L1 的 reorg.

超过 10 分钟没被 L2 包含的 tx 就直接被判定为无效了.

Arbitrum: 10 分钟.

Nitro 延迟十分钟处理, 如果超过十分钟, 可以通过 L1 调用来强制包含 tx.

Nitro 的目标是为了用户体验, 让 L2 永远不需要 reorg.

两者都是在不同角度对用户体验进行了取舍.

消息重试机制主要就是为了解决 L1-L2 跨链过程中, L1 确认了, L2 失败的问题.

Optimism: 合约中实现.

开发者可以参考 L1 Optimism Portal 的实现, 或者在合约内定义自己的重试机制.

Arbitrum: 节点中实现.

重试机制在 ArbOS 节点中实现.

L2 的 gas 计算基本上就是 L2 execution gas + L1 calldata cost.

Optimism: 重用 EIP-1559.

好处就是钱包和其他基础设施可以无缝接入.

Optimism 对 L2 gas 的计算基本上是将 L2 execution gas 的成本压到了最低 (99% 都是 calldata cost).

Arbitrum: 使用定制系统.

由于之前提到的可变区块时间设计, 因此 gas 定价更加复杂, 所以没有采用 EIP-1559.

Optimism:

L1 gas 水平到 L2 的传输几乎是即时的. 目前 Sequencer 的收益基本完全来源于 L1 gas 费用的乘数, EIP-4844 后, 它们的收入会来自 MEV.

未来会通过 L1-L2 的消息传递来传输这部分数据, 从而保证安全性 (成为协议一部分, 且可被挑战).

Arbitrum:

Arbitrum 的 L1 费用算法通过 L1 gas 的平均值来收取费用, 且通过自己的控制系统来从实际支付的费用中来获取反馈, 从而保证 L1 gas 收取和支出的稳定.

整体策略中也包括, 为了避免 Sequencer 过度收费, 因此在 gas 价格低时才发布 batch.

除此之外, 两者也探讨了很多具体架构和技术细节上的区别, 但内容过于 domain-specific 且与用户和应用开发者无关, 因此大家可以自行观看.

最近 zkEVM Rollup 以及整个 ZK 生态的热度确实非常高 (Devcon Bogota 基本是 ZK + MEV + 其他), 以至于大多数以太坊研究者或多或少忽视了 Optimistic Rollup 的发展, 以及在第二代中这些有趣的设计细节。

Optimistic 作为 Rollup 的领头部队, 正在 L2 UX 和 DX 上进行试验性的开拓和开创性的创新. 它们所做的可以为 zkEVM Rollup 铺好地基。

在未来两到三年, 甚至更长的时间内, zkEVM Rollup 完全可用之前, Rollup 的主导地位仍会是由 Optimistic 占据, 且 80% 的新 Rollup (App-rollup) 则会采用更为成熟和可用的 Optimistic 机制。

即使是在长期 zkEVM Rollup 成熟后, 为了 Rollup 的整体 liveness 和 safety, Optimistic 依旧会是整个系统中的重要基石。

Rollup 的未来仍然乐观。

msfew

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