Rollup 即服務挑戰與機會：從多鏈到多 Rollup_ROL:PTI

區塊鏈將迎來Web3的multi-rollup未來，任何人都可以通過SDK快速啟動他們的rollup，并以高性能和低成本在rollup上運行應用程序。

原文標題：《DAOrayaki｜Rollup即服務的機會：從多鏈到multi-rollup》

撰文：nanfengpo

編譯：Xinyang

Cosmos和Polkadot采用多鏈結構的擴展方案。他們的區塊鏈SDK，Tendermint和Substrate，被許多項目用于定制自己的區塊鏈。這些區塊鏈使用跨鏈協議，如CosmosIBC、PolkadotXCM和bridges?來進行互動。然而，這些協議很難保證高安全性，這導致了頻繁的黑客竊取。因此，跨鏈協議沒有帶來預期的效果，區塊鏈之間仍保持相對獨立。

FromCosmosNetwork-InternetofBlockchainsandGettingStarted·PolkadotWiki

后來，出現了一種更安全的擴展技術，稱為rollup。rollup將第2層的交易壓縮成一個「批次」，上傳到第1層，并通過欺詐證明或有效性證明證明第1層的狀態轉換的有效性。由于數據的可用性和狀態的有效性在第1層得到驗證，rollup獲得了與第1層相同的安全水平，確保資產可以在第1層和第2層之間安全轉移。

Scroll高級研究員：Scroll正在測試L1、L2之間的資產跨鏈功能:7月28日消息，Scroll高級研究員Toghrul Maharramov在推特發布一張類似Hop Protocol的UI，正在進行從以太坊到Scroll進行USDC跨鏈的圖片。

Scroll團隊表示目前其正在測試L1、L2之間的資產跨鏈功能，該測試跨鏈橋僅僅使用Hop Protocol的UI，代碼則是由團隊自主研發。[2022/7/28 2:43:34]

到目前為止，許多rollup項目，如Arbitrum、Optimism、ZkSync和StarkNet都已經在使用。除了這些通用的rollup，還出現了一些特定應用的rollup，包括基于StarkExrollupSDK?的dYdX和DeversiFi等。雖然rollup技術還沒有完全發展起來，掌握這種技術的團隊也不多，但市場上對這種技術的需求仍然很強烈。

通用型和特定應用型rollup來自https://l2beat.com/

rollup提供了一個獨立的執行環境，具有高TPS、低Gas和從第1層訪問所有資產的能力，這有助于區塊鏈上的應用從DeFi擴展到更普遍的領域，如游戲和社交網絡。我們預計rollup將逐漸成為一種提供給Web3應用程序的服務，即RollupasaService。一些項目現在正朝著這個方向發展。以太坊以rollup為中心的路線圖和StarkNet的Layer3架構都展示了特定應用的multi-rollup未來。

安永已開源以太坊二層方案Nightfall 3，采用ZK-Optimistic Rollup機制:7月2日消息，安永宣布推出并開源以太坊二層方案c，Nightfall 3采用ZK-Optimistic Rollup機制，將零知識證明（ZK或ZKP）與處理交易驗證的新模型相結合，以提高效率并降低交易成本。ZK-Optimistic Rollup為了確保只有正確形成的第二層區塊被納入最終的區塊鏈記錄，從經濟上激勵用戶挑戰不正確的區塊，當提出挑戰時，智能合約對挑戰的準確性進行仲裁，獎勵正確的挑戰，并刪除不正確的第二層區塊。（Prnewswire）[2021/7/2 0:22:54]

StarkNet的架構描述，采用了特定應用的multiplerollup作為Layer3，來源Medium

建立RaaS的挑戰

rollup在提供RaaS方面仍然面臨以下挑戰。

工程方面

首先，讓我們來談一談rollupSDK。人們可以在SDK的基礎上快速部署一些配置和啟動rollup。為避免重新發明車輪，開源的rollup是SDK開發的更好選擇。對于Optimistic-rollup，Arbitrum和Optimism都是開源的。從L2beat那里，我們可以看到Metis和Boba都是在Optimism的代碼基礎上開發的。相比之下，ZK-rollup的開源程度不高。ZkSync發布了v1版的完整代碼，但v2版只有合約代碼。StarkEx只發布了合約代碼，并通過一個封閉的源代碼向第三方提供其他模塊。StartNet只提供Cairo的代碼。

金色相對論 | Jay：Rollup + 以太坊2.0 分片可以把ETH TPS 達到10萬筆/秒:11月27日消息，在今日舉行的金色相對論中，針對“從以太坊的發展過程來看，選擇pow作為1.0階段有一定的歷史因素，但隨著現在的技術發展，例如rollup以及layer2解決方案的增加，您認為以太坊還需要以太坊2.0嗎？”的問題，Loopring COO Jay表示，首先L2 方案還在很早期，zkRollup, OVM, Plasma, State channel 都是并行存在著的。目前看來Rollup 技術比較收社區推崇也是最主流的方案。但Rollup 里面也分zk 和optimism 2 大方向。未來到底是一個Rollup 獨大還是多個平行進行都還很難說。特別是在各個rollup之前還不能打通的情況下。所以在不能說服社區都用一個rollup方案或同意的情況下，2.0 需要不斷的進行下去。另外Rollup + 2.0 分片可以ETH TPS 達到10萬筆/秒。完全是一個互補的方案，而不是排斥的。只有到達這個量級才是目前生活中可以取代中心化系統的量級，所以我們更應該不斷推動。[2020/11/27 22:20:23]

盡管Optimistic-rollup系統擁有更成熟的代碼庫和對EVM更好的支持，但欺詐證明的固有特性使它們在最終性和安全性方面遠遠落后于ZK-rollup系統。ZK-rollup第2層的交易在第1層被證明后立即完成，而Optimistic-rollup第2層的交易由于有挑戰期，需要幾天時間才能完成。另一方面，Optimistic-rollup需要更多的安全假設：至少1-out-of-N誠實操作者來保證欺詐證明提交，有一個抗審查的第1層來保證欺詐證明接受。

V神：使用zk rollups可以最有效的減少gas費用:V神在推特表示，在ETH和ERC20 代幣轉帳中使用zk rollups可以最有效的減少gas費用。[2020/8/4]

總而言之，我們現在就可以在現有的開源代碼基礎上快速建立一個Optimistic-rollupSDK，但從長遠來看，ZK-rollupSDK似乎更有吸引力。當然，除了代碼庫的問題，ZKVM的設計，即ZKP可驗證的智能合約，也是迫切需要的。目前，各種ZKVM解決方案正在開發中。每個解決方案的方法仍然不統一。

一圖比較ZKVM，來源：YeZhang’stalk「AnoverviewofzkEVM」

性能方面

如前所述，分批交易需要以rollup方式發送到第1層，因此rollup的TPS受限于第1層的存儲空間，也就是數據可用性問題。以太坊已經提出了一系列的第1層存儲擴展解決方案，包括EIP-4488、Proto-Danksharding和完整的Danksharding。除了第1層的擴展，許多項目如Celestia和PolygonAvail也在嘗試擴大第2層的存儲容量。然而，這些解決方案的安全性和易用性仍需進一步研究。

動態 | 以太坊擴容方案Arbitrum Rollup測試網上線并開源:Offchain Labs 宣布以太坊擴容方案 Arbitrum Rollup 測試網上線，并對其進行開源。Arbitrum Rollup 未來計劃上線以太坊主網，并預計在年末上線 Arbitrum 側鏈和狀態通道，因為在多種類型合約存在的情況下，向鏈下遷移可實現更高的擴展性和更低的成本。[2020/2/12]

EIP-4488和Proto-danksharding將如何增加區塊大小，來源：Vitalik’s「Proto-DankshardingFAQ」

在ZK-rollup方面，TPS還受到ZKP計算速度的限制。Paradigm和6block在GPU、FPGA和ASIC上有不同的硬件選擇來加速計算。此外，6block比較了幾種ZKP分布式計算的軟件架構，包括礦池、證明聚合和DIZK。ZPrize，一個即將到來的競賽，也激勵開發者找到有價值的解決方案來加速ZKP計算。

確保rollup服務的高可用性是另一個關鍵問題。目前市場上的rollup服務幾乎都是中心化的，也就是說，只有特定的運營商可以向第1層提交批次和證明。這是一個脆弱的設計，因為SPOF將很容易導致服務不可用。由于軟件錯誤和硬件故障，Arbitrum已經多次遭受了數小時的停機。許多項目都在致力于去中心化rollup以避免SPOF，包括zkSync、StarkNet、PolygonHermes、PoVP和taikocha.in。

經濟模式

RaaS正在考慮應用一個好的經濟模式。目前，服務提供商的利潤主要來自于第1層和第2層之間的交易費差距，即從第2層收取費用作為收入，向第1層支付費用作為成本。Optimism已經發行了治理代幣，但收入仍不足以維持開支。

rollup和它們的費用，來自https://l2fees.info/

現有的大多數rollup是建立在區塊鏈上的第三方服務，所以它們的主要收入僅僅來自于交易費。然而，我們可以跳出這種思維模式，將rollup視為區塊鏈提供的原生服務。就像Cosmos和Polkadot的設計一樣，整個系統包含一個區塊鏈和附著在區塊鏈上的多個rollup，形成一個具有無限可擴展性的去中心化網絡。通過這種方式，網絡可以用相同的原生代幣獎勵第1層區塊鏈驗證者和第2層rollup運營商。這個想法類似于Polynya提出的shrinedrollup，值得進一步研究。

功能方面

與Cosmos和Polkadot的跨鏈協議一樣，當一個區塊鏈上部署了多個rollup時，cross-rollup協議是必要的。用戶也可以從第1層提取他們的資產，并將其存入另一個rollup，但這個過程需要在第1層支付額外的費用和更多的操作步驟。一些第三方cross-rollup橋利用流動性池來幫助用戶在rollup之間即時轉移，但這些橋和跨鏈橋一樣容易被竊取。

Vitalik在《終局》中描述的一個未來區塊鏈架構，當中有multiplerollup和cross-rollup橋

理想情況下，區塊鏈應該提供一個原生的cross-rollup橋，由其驗證者維護以保證安全。此外，這樣的橋最好支持從一個rollup到另一個rollup的同步消息調用，也就是說，一個rollup上的用戶可以直接調用另一個rollup上的合約。這將最大限度地提高multi-rollup架構中的用戶體驗。這里的底層技術很復雜，但我們期待著它的出現。

結語

這篇文章描述了RaaS，即為DApps提供rollup服務。顯然，區塊鏈將迎來Web3的multi-rollup未來。任何人都可以通過SDK快速啟動他們的rollup，并以高性能和低成本在rollup上運行應用程序。在討論了RaaS可能面臨的所有挑戰后，我們最終提出了原生rollup的想法，這將有助于區塊鏈用其原生代幣獎勵rollup驗證者，并提供一個由其驗證者維護的cross-rollup橋。我們計劃進一步仔細研究，并在未來的文章中詳盡闡述。

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