ZKSwap团队Layer2分解:Arbitrum如何改良Optimistic?

引言

最近一段时间，基于以太坊的 Layer2 产物可谓是层出不穷，市场体现极为火暖。不知各人注意没有，每个产物推出时城市先容 「其产物是基于某种主流 Layer2 方案，具有何种上风，可以给产物、某方面给用户带来更好体验」 等雷同的宣传语句。有心的读者大概会深思，这些方案到底是什么方案呢？背后的道理毕竟如何？是否存在劣势？今天，ZKSwap?团队就领导各人纵览 Layer2 全局，以技能为基础细分整个产物市场并深度分解背后的技能道理。

Layer2 概览

相信之前有诸多文章已经先容，按照数据的存储方式和生意业务有效性的证实方式的差别，Layer2 方案可以被划分为四大类，如下图所示：

Layer2 方案划分

数据存在链上，即具有链上数据可用性的方案有：ZK-Rollup、Optimistic Rollup;数据存在链下，即不具有链上数据可用性的方案有：Validium、Plasma；用零常识证实来主动包管生意业务有效的方案有：ZK-Rollup、Validium；用户需提交欺骗财证实来主动验证生意业务有效的方案有：Optimistic、Plasma；

跟着 Layer2 技能的不停成长，Plasma 和 Validium 方案在市场上逐渐的失往了声音。尽大部门产物都是基于其他两种方案上实现的，由于两种方案的优缺点比力明明，因此项目方会按照差别的考量来选择差别的方案，下面我们将通过一张表格来出现整个 Layer2 上的环境：Layer2 产物划分

从表格中可以望出有有两个被标志的方案：

由?Offchain Labs?研发的 ARU 扩铺方案，和 ORU 方案一样被回类于 Optimistic Rollup 的领域，但与 ORU 主要的差别之处在于欺骗财证实的交互历程，这将在后续的技能分解环节给与阐明；

本篇主要分解 ORU 和 ARU 的挑战道理，以更好的出现它们之间的主要差异。

Optimistic Rollup(ORU) -- Fraud Proof 欺骗财证实

首先简朴先容 ORU 协议里的两个观点：

CTC(Canonical Transaction Chain)：存储所有的生意业务信息，包管了数据可用性（更细节的描述可以参考链接 Optimistic Details）。

STC(State Commitment Chain)：存储了一系列的状态根，和 CTC 里的生意业务顺序一一对应（更细节的描述可以参考链接 Optimistic Details）。

两者的关系如下图所示：

S0 为初始状态根，图中绿线暗示：生意业务 Tx1 执行后，状态根由 S0 => S1。这些操作都是由 sequencer 来执行，sequencer 在 ORU 协议里饰演者重要脚色，主要卖力三件工作：

1. 接管来自用户的生意业务；2. 将这些生意业务 rollup，并添加到 CTC 上；3. 计较每笔生意业务提交后的状态根并添加到 STC 上；

如果 sequencer 作恶，提交了错误的状态根（后续的状态根天然也是无效的），如下图所示，Verifier 如何验证 sequencer 作恶呢？

Verifier 的挑战历程主要分为三个步骤：

1. 宣称要挑战的生意业务，而且提供在此生意业务执行前的状态根；2. 上传 L2 上所有和该生意业务相关的状态到 L1 （由于挑战的思惟是在 L1 上从头执行 L2 上已经执行过的生意业务，并比力执行后的状态）；3. 在 L1 从头执行挑战的生意业务，计较新的状态根，并判断 sequencer 是否作恶；假如 sequencer 确实作恶，那么将罚没其押金，并将其部门奖励给 verifier。

Optimistic 具有的缺陷是：

1. 因为不是主动包管生意业务的有效性，因此 sequencer 提交的每一次状态更新都要配置挑战期，或许在一周阁下，时间太长；2. 用户挑战的成本很高，详细包括：（1） 发送所有和挑战生意业务相关的数据到 L1；（2）在 L1 的 EVM 上执行该笔生意业务，并更新状态根；

长处： 兼收留 EVM。

Arbitrum Rollup(ARU) -- Fraud Proof

ARU 协议的设计和 ORU 大要相似，主要的区分在挑战机制上。在 ORU 协议里，sequencer 和 verifier 之间只有一次交互，即 sequencer 提交一次状态转换，verifier 往完成后续的挑战。因为 sequencer 宣称就是“初始状态为 Si，执行完生意业务 Txi 后，状态根变为 Si+1”。因此，在 L1 上不得不完整的执行整个生意业务。

ARU 的协议对以上历程举行了优化，实际上，在 L1 上执行生意业务的历程，实在就是在虚拟机上执行某些指令的历程；ARU 协议认为，整个生意业务执行的历程中，状态更新的失败，肯定是个中的某些指令执行的失败，因此，只需要证实 sequencer 在执行某条指令时呈现异常，那就可以证实 sequencer 作恶。详细的历程如下图所示：

注：在 ARU 协议里，Asserter 对应 ORU 协议里的 sequencer，Challenger 对应 ORU 协议里的 verifier。

据上所知：

1. Asserter 和 Challenger 间举行了多次的交互，交互次数和 n 成对数关系；2. 把验证整个生意业务的执行历程，简化成了纯真的验证一条指令，大大的节流了验证成本；3. 同样兼收留 EVM；

固然，ARU 协议仍旧有许多细节还未在本篇文章里说明，本篇不计划过多先容，内收留已经很长，假如读者想相识 ARU 更多细节，请参考 offchainlabs 的官网。

写在最后

虽然以 Optimistic Rollup(ORU) 路线为主的 Layer2 扩收留方案逐渐的被市场上更多的产物所接管，可是将来的 Layer2 扩收留最终方案仍旧是兼收留 EVM 的 zkRollup(ZRU)。今朝的 Layer2 的产物市场上，对于 EVM 的兼收留性比宁静性和效率更受存眷，固然完美的方案是兼收留 EVM 的 zk rollup；在此之前，Layer2 扩收留方案应该会在一段时间内涵兼收留性和宁静性之间衡量选择。这有利于 Layer2 扩收留技能的成长，Offchain Labs 做了很好的模范；固然，ZKSwap 团队也会连续研究摸索，根据 ZKSwap 的路线图，将在本年公布兼收留 EVM 的 ZK Rollup 版本，取得更好的可组合性和宁静性，而不消像 optimistic 的解决方案，通过牺牲必然的宁静性来实现与 EVM 的兼收留。