当我们向一种新的扩容范式转变时，回顾被抛弃的旧范式是一种很好的做法。
这篇文章旨在让读者相信，“以rollup为中心”的方法并不会背离分片，并且有望构建对整个系统更直观的理解。
OptimisticRollup的定义
出于本文的目的，我们先详细说明最简单的OptimisticRollup(ORU)实现。
ORU需要具备以下几个特性：
将所有交易数据提交到链上
将状态根提交到链上
假设状态根是正确的
一些节点负责验证ORU的状态转换
设有链上欺诈证明执行程序，可以撤销无效状态转换
分片为什么不可行
在证明ETH2.0分片只是一种复杂的ORU系统之前，我们先来探究一下为什么原生分片系统并非安全的可扩展性解决方案。其背后原因不是特别直观。
观点：DeFi要成为主流，需要有更多真实世界资产上链:David LightonDeFi等加密资深人士认为，DeFi已经提供了创新的金融产品，但要使其成为主流，需要将更多真实世界的资产上链。（Cointelegraph）[2021/8/22 22:29:37]
从数学角度证明分片的安全性
假设
一条区块链上有16384个验证者和64条分片链，每条分片链都由128名验证者组成的委员会负责验证。委员会成员选举是不可预见的：每个slot结束后，所有委员会都会解散，并随机从全体验证者中重新选出64个委员会，因此每个验证者都不知道其他验证者所在的委员会。假设一个区块需要获得委员会中2/3成员的认可才能被添加到分片链上，这就意味着在全体验证者中包含1/3恶意验证者的情况下，通过随机的方式选出恶意委员会的概率是：
观点：比特币“跌跌不休” 下看20000美元一线:6月迄今，比特币已跌掉约10%。Oanda高级市场分析师Edward Moya称，由于美国监管方面的担忧日益加剧，这一全球最大加密货币正“危险地逼近30000美元”，如果失守这一关口，大规模动量抛盘可能涌现。Evercore技术策略师Rich Ross和Tallbacken Capital Advisors的Michael Purves均警示，如果比特币从当前水平进一步下跌，可能会下看20000美元区域。[2021/6/9 23:23:43]
b)哈希承诺。
关于该技术的详解，可以参见这篇文章。
分片就是Rollup
ETH2.0的分片设计模糊了它们是信标链的ORU这样一个事实。如果将重点从分布式处理转向有序的数据可用性层，就变得一目了然了。
观点：比特币价格可能会继续因利率上升而下跌:福布斯加密货币研究主管Steven Ehrlich表示，比特币的价格可能会在未来几周持续下跌，因为不断上升的利率让更安全的投资变得更有吸引力，而比特币本身并不是一种安全的投资。在接受采访时，Ehrlich表示，他认为比特币的牛市可能已经有些枯竭，因为一些在过去几个月进入市场的机构投资者现在可能正在获利了结。他补充说，机构投资者对ETH的兴趣在过去几个月一直在增长。以太坊网络使用的增长和即将推出的以太坊2.0也可能对加密货币的增长做出了贡献。（Cryptoglobe）[2021/3/28 19:23:37]
如上图所示，验证者集起到以下4种作用：
验证并执行信标链
对分片所提供的数据进行抽样验证
组成分片委员会
提交关于无效状态转换的欺诈证明
我们已经作了两个假设：i)数据具有可用性，ii）区块链会从最近一个具有数据可用性的区块开始进行分叉。则要么人们可以构建欺诈证明，要么系统将缺乏数据可用性归咎于签署该区块的分片委员会，并回滚状态转换。
观点：委内瑞拉总统提取黄金遭英国拒绝，若使用比特币可避免类似情况:当地时间7月2日，英国高等法院作出裁决称，英国承认胡安·瓜伊多（Juan Guaidó）为委内瑞拉总统，而不是尼古拉斯·马杜罗（Nicolás Maduro）。因此马杜罗无权取出委内瑞拉存放在英格兰银行（英国央行）的10亿美元（8.2亿英镑）黄金。此前，马杜罗要求提取黄金来帮助资金匮乏的委内瑞拉抗击新冠疫情。
Cointelegraph文章称，作为一项自主的数字资产，比特币不受集中式控制。如果马杜罗将这笔钱存在比特币中，他可能仍然可以获得这些资金。（Cointelegraph）[2020/7/3]
从定义上来说，ETH2.0是一种ORU
这时，考虑到我们之前对ORU的定义，我们应该能够证明分片实际上就是rollup：
1.所有交易数据都提交到链上
分片区块数据被集中到数据可用性层上，在一定概率上会由全网进行验证。
声音 | 观点：欧盟新规AMLD5有助于加密主流采用:2018年7月，欧盟第五项反指令（AMLD5）正式签署成为法律，并于2020年1月10日生效。该法律将所有虚拟资产及其提供者归类为“有义务实体”。《福布斯》撰稿人Pawel Kuskowski表示，这使得加密行业与银行、支付处理商、游戏和相关服务属于同一法律类别。AMLD5为加密空间提供了进一步的支持。从现在开始，银行不能在没有正当理由的情况下，简单地停止向加密货币相关的支付处理程序或公司提供服务。正因为如此，数百万人可以购买数字资产，而不必担心受到银行的警告。该法规还澄清了加密公司在2019年金融行动特别工作组（FATF）制定的新“反”标准中存在的一些问题。另外，欧盟积极探索加密货币和区块链已经有一段时间了。据BeInCrypto报道，欧盟已经举办了几次研讨会，并成立了几个委员会来探索区块链的潜力。（FXStreet）[2020/2/25]
2.状态根被提交到链上
分片委员会为包含在信标链区块中的分片状态根提供证明。
3.状态根被假定为有效的
信标链在没有进行额外验证的情况下，假定分片委员会的证明是有效的
4.一些节点负责验证ORU的状态转换
分片委员会验证分片的状态转换。
5.有一个可以撤销无效状态转换的链上欺诈证明执行器
信标链支持分片状态转换欺诈证明。
解构ETH2.0
既然我们已经解释了ETH2.0和ORU系统之间不可思议的相似性，我们能够如何利用这一信息来更好地理解整个系统的设计？让我们通过ORU系统的角度来探索ETH2.0的一些设计决定：
数据吞吐量
在当前设计中，系统的数据吞吐量与分片机制紧密耦合。
这里可以采用的一种方法是，将数据可用性检查视为协议中的头等公民。这样可以对数据层进行独立优化，执行层也可以更细的粒度控制硬件要求。
例如，ETH2.0可以提供64个数据中心和一个在信标链上的ORU合约，以此代替分片链。ORU合约可以让rollup决定领导者选举机制，它们想要将数据发送到多少个数据中心上，以及它们是否想与其它rollup绑定。使用的数据中心越多，验证rollup所需的硬件要求就越高。
严格来说，上述系统是当前分片设计的超集。除了由协议定义的64个分片之外，还会有其它具有自己特征的rollup构建在安全数据层上，并且独立于协议分片。
回滚最小化
在简单的ORU中，当选的领导者有权提交无效状态转换。虽然这不会影响系统的安全性，因为无效状态转换是可以通过欺诈证明撤销的，但这确实会破坏rollup的进程。单独来看，这种破坏对作恶者来说通常是不划算的。然而，在ETH2.0中，跨分片通信让这个问题变得特别棘手。处于slotN的分片预期自己可以获得其它分片在slotN-1时的状态。假设分片S~i~提交了一个无效的状态转换，除了单方面发起回滚之外没有其它合理的方法来撤销该状态对分片S~j~的负面影响。
为避免灾难性事件，必须有适当的机制来防止这类回滚。其中最明显的两个机制是分片委员会和托管比特检查。正如“从数学角度证明分片的安全性”一节中所述，即使考虑到各种攻击向量，贿赂分片委员会中2/3以上成员的概率也很低。托管比特可以确保诚实的验证者不会因为懒惰而被签署无效的状态转换。
如果我们认为这些机制的目的是防止无效状态转换，而非维护系统安全，就能选择既有实用价值，又能实现相同效果的参数。例如，将分片委员会的规模减少到64人，随机组成恶意委员会的概率依然低至3.1×10-8。但是从网络和签名聚合的角度来看，这样能够极大减轻负担。
以rollup为中心的以太坊路线图
本文最初撰写于斯坦福区块链大会2020期间。那时，我开始充分领会到ETH2.0和ORU之间的相似性。在看过Vitalik的
文章后，我决定发布这篇文章，来表示对以太坊将来采用以rollup为中心的扩容方案的支持。但是，如本文所述，“以rollup为中心”的扩容方案没有让我们偏离方向，而是一个超集。我们在分片设计中遇到的问题与我们在整合跨rollup通信时遇到的问题是同构的。这就意味着，已经开展的大部分工作都可以继续进行，不会被中断。
以rollup为中心的路线图会降低分片执行所必需的协议复杂性。这使得我们能够不断迭代类似分片的复杂的rollup机制。这样可以让更多开发者为不同的rollup格式做贡献，让现有核心开发者和研究者可以专注于构建一个健壮的数据可用性层。
可以说，通往功能完善的ETH2.0的道路从未如此清晰。
如果你对文中所述内容感兴趣，想要进行深入讨论，请在推特上联系我?@lightclients。我也在将帮助各种有影响力的项目寻找优秀的研究者和工程师。如果你需要帮助，请私信我。
原文链接:?https://lightclient.io/blog/eth2-is-a-rollup/作者:?lightclient翻译&校对:?闵敏&阿剑
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