介绍
本文就从一个比喻开始吧。
想象一下我们回到了中学的数学课上。我们的老师，和其他中学数学老师一样残忍，给我们列出了一百道长除法问题，每道题的数字都很大。我们的任务是解决尽可能多的问题。但是要注意，我们必须将最终答案和每个计算步骤都写在一张纸上。几分钟内，我们可能就会眉头一皱，意识到问题并不简单。一张纸所能容纳的，除了所有完全解出的答案之外，不可能再包含计算步骤。
这个卡夫卡式的故事与Rollups有什么关联呢？
在这个比喻中，这张纸就是一个以太坊区块，数学问题是智能合约事务。目前的以太坊非常拥挤。每个区块中需要包含的交易太多了。雪上加霜的是，这些交易中的大多数都需要大量计算，例如闪电贷或经过聚合器路由的交易。前DeFi时代的简单转账和支付模式已经是过去时了。
这就是问题的关键。正如比喻中的数学老师一样，要求我们把长除法的每一行都塞在一张纸的空间里，以太坊也必须处理和记录每笔交易的每一步计算。
直到Rollups的出现。
人大附中物理老师李永乐科普拜占庭将军问题和区块链:5月14日，人大附中物理老师、科普视频网红李永乐在其公众号发布视频《拜占庭将军问题是什么？区块链如何防范恶意节点？》。李永乐老师在视频中对拜占庭将军问题和区块链进行了讲解，他表示，拜占庭将军问题本质上指的是，在分布式计算机网络中，如果存在故障和恶意节点，是否能够保持正常节点的网络一致性问题。在近40年的时间里，人们提出了许多方案解决这一问题，称为拜占庭容错法。例如兰波特自己提出了口头协议、书面协议法，后来有人提出了实用拜占庭容错PBFT算法，在2008年，中本聪发明比特币后，人们又设想了通过区块链的方法解决这一问题。区块链通过算力证明来保持账本的一致性，也就是必须计算数学题，才能得到记账的权力，其他人对这个记账结果进行验证，如果是对的，就认可你的结果。与拜占庭问题比起来，就增加了叛徒的成本。[2020/5/14]
Rollups将计算移到了链下进行，同时只在链上存储最少的交易数据。从这个基本意义来说，Rollups是以太坊的草稿纸，负责处理所有杂乱的数据，允许在单个以太坊区块内“汇总”几何倍数的智能合约交易。
动态 | 新浪财经：官媒针对区块链的报道从科普宣传转向打假监管:据新浪财经今日消息，“1025新政”满月，一个月间，官媒对区块链的态度风向已转。据11月初的一项统计，七家党媒在新政一周内发布了65篇直接相关报道，当时文章中的关键词是数据、产业、安全、创新等，大量文章偏向于科普区块链的概念以及应用介绍，提醒警惕虚拟货币炒作的仅有3篇。近期，官媒的批评焦点则纷纷指向借区块链之名进行的虚拟货币发行和炒作行为。据统计，新华网、人民网收录转载的，以打击虚拟货币或揭露假借区块链行为主题的文章，自10月25日到11月25日午间，共28篇；其中，11月19日至11月25日的一周内就高达15篇。这些文章主要围绕三个观点展开：厘清区块链和虚拟货币的关系，说明二者概念不等；打击伪“区块链”局，或是虚拟货币局揭露；提醒民众，区块链不能成为炒作的噱头，更不是行的招牌，需警惕此类活动，理性投资。[2019/11/26]
这个比喻有助于厘清Rollups旨在解决的问题(“由于计算过载导致的网络拥堵”)。它甚至提供了Rollups解决方案必备条件的大致概念(“计算移至链下”)。但至于Rollups实际的工作方式，它们是什么模样，以及为什么能让像我这样的人感到如此兴奋——我们还需要深入探讨。
动态 | 区块链技术入选科普杂志《科学美国人》2019十大突破性技术榜单:据新浪网今日新闻报道，美国科普杂志《科学美国人》公布 2019 十大突破性技术榜单。区块链技术因在保障食品安全中的作用而上榜。 入选榜单具体原因：区块链技术的发展应用将显著改善食品污染源数据追踪的困境。利用区块链云端系统，食品制造商可以依次在计算机储存各类过程的信息。[2019/9/29]
什么是Rollup？
Rollup本质上是一条独立的区块链，但进行了修改。与以太坊一样，Rollup协议具有执行智能合约代码的“虚拟机”。Rollup的虚拟机独立于以太坊的虚拟机(即“EVM”)运行，但由以太坊智能合约管理。这种连接使得Rollups能够和以太坊进行通信。Rollup执行交易并处理数据，以太坊接收并存储结果。
从技术层面来说，Rollup链和其他传统区块链的关键区别在于新区块的生产方式。
通常来说，区块链是由分布式网络中的不同参与者来进行维护(“矿工”或“验证者”)。这些参与方通过共识机制来共同生产区块。简单来说，参与方投票决定如何处理一组交易，或者说如何构建下一个区块。获得大多数支持的区块就会被永久写进区块链。
动态 | 央行官微旧文重发“再科普”：范一飞详解数字货币:据中国经济网消息，今日，央行官微公众号头条重新发布央行副行长范一飞在2018年1月25日题为《关于央行数字货币的几点考虑》的文章，对央行数字货币再次进行科普。同时，微信公众号第二条发布支付司副司长穆长春8月10日在第三届中国金融四十人伊春论坛上的演讲。近年来，各主要国家和地区央行及货币当局均在对发行央行数字货币开展研究，新加坡央行和瑞典央行等已经开始进行相关试验，人民银行也在组织进行积极探索和研究。[2019/8/21]
相比之下，Rollup链不遵循“大多数”规则运行。相反，监控Rollup状态的一方可以将所谓的“断言”(assertion)发送回以太坊，说明交易应该如何处理。重要的是，以太坊将接受或拒绝此断言，无论其他Rollup参与方的大多数是否支持此断言。在实践中，这通常意味着Rollup中的单个参与方被指定了处理交易和生成区块的任务。
等等……Rollup是中心化的？
Rollup区块生产的中心化特性是其能够如此高效处理交易的原因之一。但这也引发了一个显而易见且令人担忧的问题：如果没有大多数共识，Rollup如何确保区块生产的正确性？如果区块生产者碰巧是恶意的，又会发生什么？
动态 | 浙江卫视节目科普支付宝区块链防伪溯源产品:昨日，在浙江卫视播出的科普综艺栏目《智造将来》现场，支付宝首次展示了支付宝区块链防伪溯源产品，以接地气的方式公开向大众展示区块链在生活中的应用。[2019/3/4]
这种中心化不免使习惯了基于共识的区块链用户感到困惑。事实上，如果故事到此结束，我们可能会(错误地)得出结论：Rollups只是“由单个参与方再造的数据库”，正如Avalanche的联合创始人KevinSeqniqi最近在推特上所说。
实际上，正如我们将看到的，与其说对中心化的指控是错误的，不如说是逻辑上的误导。通常情况下，共识机制不够强大的中心化区块链很容易遭受贿赂和恶意攻击的影响。然而，在Rollups的特例中，不够去中心化实际上并不会破坏其安全性和完整性。要理解其中的原因，我们需要再进一步。
数据可用性的重要性
回想一下我们开头的数学作业。用来计算的草稿纸是我们的救命稻草，因为它使我们可以在答题纸上只写问题及其答案。将Rollups与草稿纸进行比较，我们则称其“将智能合约计算移到链下，同时仅在链上存储最少的交易数据。”
事实上，链上交易数据的存储对于Rollups的运作至关重要。在Rollups中，只有计算、数据处理在链下，处理的每笔交易仍将其输入数据(即“calldata”)存储在以太坊区块链上。
为什么将交易数据保存在链上这么重要？在数学作业的比喻中，我们交给老师的最后一张纸包括长除法问题及其答案。以便老师事后检查我们的作业，即使我们没有记录单独的计算步骤。同样，链上数据持续的可用性意味着以太坊基础层可以重复Rollups上的任何计算。
简而言之，Rollups的链上数据可用性允许内置的审验过程。以太坊可以对Rollups链上处理的交易的正确性进行双重检查，然后再将其永久写入账本，类似美国最高法院的司法审查权。
局限性也是一种优势
因此，Rollups的关键特性在于其局限。Rollups只是将交易推到基础层，无法强制区块链接受，因为以太坊可以在有需要时推翻任何Rollups交易。因为它们受制于这个审验过程，所以Rollup上的交易被认为缺乏真正的最终确定性。
考虑到Rollups的局限性，我们可以再回到其中心化控诉。Rollup的单个区块生产者可能会尝试恶意处理交易。但如果是这样，以太坊将在审验过程完成后拒绝该批量交易，并且区块生产者将受到惩罚。
现在，“审验过程”究竟如何运作取决于Rollups是基于Optimistic还是零知识(点击此处可了解更多)。但对于两者而言，审验过程仍然比没有Rollup的以太坊处理交易的效率要高出几何级。
总之，Rollup系统基于“制衡”(checksandbalances)，确保以太坊仍然是主权链；以太坊主链的共识是事实的最终仲裁者。但重要的是，侧链却不是这种情况。由于缺乏相同的审验流程，侧链通过其完全独立的共识机制处理交易。侧链交易是“最终确定的”，而Rollup中交易则不是(直到在以太坊上得到确认)。因此，侧链需要更强大的信任假设，因为它们不能共享以太坊的去中心化安全性。事实上，我认为侧链更类似于兼容EVM的Layer1，而不是Rollups。
结语
概括来说：Rollups将计算移至链下以释放更多链上空间。链上数据可用性至关重要，因为它允许以太坊对Rollup交易的正确性进行审验。反过来，此审验过程可作为对Rollup区块生产的“检查”，从而无需共识机制。
Rollups最终让以太坊获得了它得蛋糕和好处：它们在不破坏网络去中心化安全性的情况下成倍地释放了更多的链上容量。至少在我看来，这是我们所能期望的最优雅的扩容解决方案。
注意：我最近在DeribitInsights上开启了Rollups系列文章，其中第一期探讨了零知识Rollups和OptimisiticRollups之间的一些差异。许多读者问我是否有非技术性的Rollup介绍文章推荐，因为我的文章假设读者具备了这个主题的基础知识。事实上，有许多有用的概述(参阅此处、此处和此处)。但是我还没找到针对初学者的绕开了技术术语(至少在可能范围内)的全面介绍。以下介绍旨在填补这一空白。
顺便说一句，这种连接是通过称为“状态根”的东西在链上维护的，它跟踪Rollups的内部状态——账户余额、交易、代码等。请参阅Vitalik的介绍了解更多细节。
事实上，在OptimisticRollup中，即使所有其他网络参与者不同意，一方也可以(正确！)处理交易。这是OptimisticRollup的“1ofN”诚实参与者假设，我在这篇Deribit文章“SecurityConsiderations”部分中进行了更深入的探讨。
区块生产者角色在Optimistic和零知识Rollup中有不同的要求。有关这方面的更多信息，请参阅Deribit文章的同一部分。
HaseebQureshi关于去中心化的文章发人深省。Qureshi的论点是，去中心化本质上并没有价值，相反，中心化本质上也不是坏事。虽然Qureshi在文章中没有讨论Rollups，但他的论点仍然非常相关。
在马布里诉麦迪逊案(1803)中，马歇尔法院裁定最高法院有权推翻其认为违宪的国会立法，有效地赋予司法部门对所有立法事项的最终决定权。
事实上，ZKRollups中的区块生产者以密码学形式禁止欺诈，因为交易的零知识证明本身可能是无效的。
来源|MechanismCapital
作者|?BenjaminSimon
日期|2021年6月1日
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