科普 | 自下而上解釋 Optimistic Rollup_JAM:LAYER

作者:?AliAtiia

翻譯&校對:IANLIU&阿劍

來源：以太坊愛好者

本文將通過簡單的例子，自下而上地闡述OptimisticRoll-Up(ORU)的運作方式；為了讓我們能“看得見摸得著”ORU鏈所有的意涵，本文舉的示例也會比較特殊。

ORU是以太坊layer2擴展方案中的佼佼者，既能把可擴展性的蛋糕做大，也能讓你吃到——至少是吃到一部分吧。大家之所以對ORU如此興奮，是因為它及它的表親——ZK-Rollup，克服了側鏈、plasma、狀態通道等方案都沒有解決的layer2難題。

ORU要解決什么問題？

某所高中正面臨這樣的問題：每隔幾天，就會出現小情侶的爭吵事件，通常是因為其中一方劈腿。

典型的場景如下：

Alice看到男朋友Bob親吻Cathy，她感到非常生氣。但Bob可能會辯解“我發誓我沒這么做！”或“我倆早就分手了！”......但Alice根本聽不進去，抓起椅子就朝Bob扔去；這種在走廊上演的小劇場，正破壞著整個校園的環境。

解決方法v1

校園里的超級書呆子Jamal提出了一種解決方案：

每天晚上，要求所有學生選擇以下信息之一，并簽署自己的密碼學簽名——

“我單身，勿擾”

“我單身，待配對”

徐明星新書《趣說金融史》正式發布 科普金融發展之道:金色財經現場報道，9月23日，歐科云鏈創始人徐明星攜手著名財經作家李霽月、行業觀察者顧澤輝力作《趣說金融史》一書，跨越5000年金融歷史，重讀金錢故事，并預測新的金融時代。該書由中信出版社出版，將于近期正式發售。據了解，本書可以更好地呈現金融的起源與發展，幫助人們理解貨幣、金融與未來經濟。作為區塊鏈行業領軍企業——歐科云鏈的創始人，徐明星深知技術探索對經濟社會的重要推動作用，他曾先后出版過《圖說區塊鏈》、《區塊鏈：重塑經濟與世界》、《通證經濟》、《鏈與未來》等行業權威著作，解讀區塊鏈等新型技術的推動下，金融與社會的升級之道，對經濟社會發展做出了重大貢獻。其中，《區塊鏈：重塑經濟與世界》曾作為新中國70周年重點推薦圖書之一被相關書店推薦。[2021/9/23 17:00:57]

“我正在與X約會”

“我正在和多個人約會”

這里的簽名和用于密碼學貨幣轉賬的簽名類型是一樣的。學校會在布告欄張貼“學生與其對應公鑰”的公告，所以任何人都能用簽名驗證的方法來確實誰簽了什么消息。為了方便同學們使用，Jamal開發了一款app，每個同學只要在app上選擇四條內容之一，然后點擊“簽名&發送”按鈕就行，之后簽名消息會從后端向以太坊P2P網絡廣播——事實上，這些消息會先發到Jamal家里的服務器，由他代表同學們向以太坊發送消息，這樣同學就不需要操心以太坊Gas的設置。Jamal通過一些智能合約高級技巧，就可以自己先替同學們支付Gas，然后再按月度向學校報銷Gas費用。學校里有1000位同學，每人每天都要簽署發送1條消息，平均每條消息要花費$0.1的Gas；所以每個月學校用在Gas上的費用為：

人大附中物理老師李永樂科普拜占庭將軍問題和區塊鏈:5月14日，人大附中物理老師、科普視頻網紅李永樂在其公眾號發布視頻《拜占庭將軍問題是什么？區塊鏈如何防范惡意節點？》。李永樂老師在視頻中對拜占庭將軍問題和區塊鏈進行了講解，他表示，拜占庭將軍問題本質上指的是，在分布式計算機網絡中，如果存在故障和惡意節點，是否能夠保持正常節點的網絡一致性問題。在近40年的時間里，人們提出了許多方案解決這一問題，稱為拜占庭容錯法。例如蘭波特自己提出了口頭協議、書面協議法，后來有人提出了實用拜占庭容錯PBFT算法，在2008年，中本聰發明比特幣后，人們又設想了通過區塊鏈的方法解決這一問題。區塊鏈通過算力證明來保持賬本的一致性，也就是必須計算數學題，才能得到記賬的權力，其他人對這個記賬結果進行驗證，如果是對的，就認可你的結果。與拜占庭問題比起來，就增加了叛徒的成本。[2020/5/14]

(1000學生)x(1信息/天/學生)x($.1gas/信息)x(30天/月)=

$3000gas/月.

肉疼！

解決方法v2

對于財政吃緊的學校來說，每個月$3k的支出顯然是不合適的。這時候ORU就派上用場了。Jamal告訴校方，使用ORU可以降低約99%的gas費用，以下是改進的方案：

和v1方法一樣，當每位學生點擊“簽名&發送”之后，信息會先發送至Jamal家的服務器。然后Jamal將所有的簽名疊加成一串字符串數據

聲音 | 浪潮集團云南分公司總經理：云南區塊鏈產業發展需從“科普”到“專精”不斷深化:據昆明日報消息，浪潮集團云南分公司總經理鄭昕表示，云南區塊鏈產業發展需從“科普”到“專精”不斷深化。下一步，浪潮將繼續加大云南農業產業高質量發展體系建設力度，重點以普洱茶等云南優勢產業為切入點，打造云南“綠色、有機農產品高地”的品牌形象，并在此基礎上，開展基于區塊鏈的供應鏈金融服務，解決中小企業貸款難、貸款貴問題。[2019/11/11]

WiSWho的信息。WiSWho的信息格式是、……

接著，Jamal用

自己的私鑰簽署這

一筆交易，并廣播之。交易信息為：

“我，Jamal，檢查過這筆交易附帶的

WiSWho數據，

WiSWho代表截至dd/mm/yyyy所有學生的交往關系，我對天發誓這些數據

包含了完整的事實，無任何人工添加。”

用行話來說，Jamal充當了layer2“執行者”的角色。如果你曾經用以太坊進行交易，你可能注意過附加數據——也就是以太坊瀏覽器中“Inputdate”那一欄。如下圖所示，簡單交易中大多數人會將附加數據留空；如果交易中調用了如Uniswap的swap函數，則調用的函數名和傳入的參數就會附加上作為交易的InputData；Jamal的交易會調用layer1的ORU合約，

WiSWho就是Jamal廣播的交易的InputData。

動態 | 美國演說家Anthony Robbins開始科普什么是比特幣:美國演說家安東尼·羅賓（Anthony Robbins）在自己的網站上發布了一篇比特幣的科普文章，并在推特上向自己的粉絲介紹什么是比特幣，目前他的推特賬戶共有粉絲304萬人。[2019/1/1]

左圖：簡單交易，沒有附加數據。右圖：Uniswap函數和入參（例如

min_tokens是收到的以太坊數量）作為附加數據。以太坊的ORU合約只會驗證Jamal的簽名，而附加數據

WiSWho中的其他同學的簽名，只會被視為區塊的二進制“冷數據”。

這就是擴展性的體現，因為這樣一來layer1的全節點只要驗證ORU執行者的簽名并存儲附加數據，而

不需要驗證

WiSWho里的所有簽名。

懸念

你可能已經注意到Jamal簽署的信息，強調了兩句話：

包含了完整的事實，且

僅包含事實。

違反規則1的情況稱為惡意審查（

censorship），意思是Jamal在惡意地過濾信息，比如Bob和Alice有過節，所以Bob賄賂Jamal，讓他審查Alice的信息以破壞Alice的美好生活。違反規則2的情況稱為詐欺（

金色財經獨家分析 監管機構、媒體、業界提示詐騙風險 區塊鏈科普道阻且長:新華社今日發文表示，近來“區塊鏈”類詐騙案件頻發，不法分子以“投資虛擬貨幣周期短、收益高、風險低”為借口，騙取用戶信任并誘使其轉賬進行投資。無獨有偶，同日消息，騰訊手機管家安全專家也提醒此類風險，并從技術上提出防騙建議。在美國，監管機構警示加密貨幣欺詐現象普遍承諾高收益而不披露潛在風險。金色財經獨家分析，不法分子假借新技術之名進行詐騙，一方面是抓住民眾趨利的心理，一方面反映出區塊鏈科普的欠缺。區塊鏈是新興科技和底層技術并有改變社會生產關系的潛力，應該進行系統性的科普教育，當前，部分大學已經開始設置了區塊鏈課程，但對于普通民眾仍然有科普的需求，人們應該了解到系統和正確的知識，不僅要了解區塊鏈的好，也要明確局限和弊端，以在高收益的誘惑下，保持清醒客觀。[2018/4/11]

fraud），意味著Jamal將一條或多條不存在的信息加到

WiSWho。比如，數據中包含一條Alice的聲明——“我正在和10位男孩及10位女孩約會”，而事實上Alice根本沒有簽署這樣的信息，所以Jamal在

WiSWho中放入的Alice簽名是非法的。因為ORU合約不會檢查

WiSWho內容的正確性，所以詐欺行為會嚴重影響使用ORU的初衷，還會讓gas費用上升，因為存在詐欺行為會迫使大家退而使用v1解決方法。雖然我們相信，Jamal是個正直的人，他承諾絕對不會搞審查或詐欺，但從安全性的角度考慮，我們最好還是將希望寄托在Jamal“無法作惡”而非“不會作惡”。

保留對Jamal的檢查權

校方決定對Jamal采行胡蘿卜加大棒的管理方式：胡蘿卜：Jamal提供服務換取可觀的報酬，每天Jamal發送WiSWho交易之后，智能合約就會從授權Jamal向校方提領$5的權利。但Jamal不能立刻拿到這$5，他只能在月末提領。Jamal看著可提領額度每天蹭蹭往上漲，他肯定會愿意繼續提供服務。避免惡意審查的柔性手段：如果Jamal故意無視Alice提交的信息，當晚她可以自行向智能合約提交簽署信息。隔天一早，Alice可以去找校長告狀，同時其他同學也會有所警惕，Jamal的聲譽會因為作惡行為而下降。對于校方來說，很容易就能找到能替代Jamal角色的人選：智能合約已經在layer1上部署運行，Jamal的替代者只要運行AWSlambda服務，每天持續監聽同學們發來的信息、打包簽名、向ORU合約廣播單筆交易即可。

實際上，任何愿意在合約上鎖定保證金的人都可以成為執行者。

避免詐欺行為的強硬手段：

任何人都能發現Jamal存在詐欺行為，并通過簡單舉證向layer1的ORU合約證明存在詐欺。除此之外，Jamal必須事先向智能合約鎖定一筆保證金，保證金增加Jamal進行詐欺的成本。簡單舉證包含如下內容——“嘿ORU，這個簽名是Jamal檢查過的數據之一，由Alice簽署；但我，作為舉報者，我宣布這是個無效的簽名！”

智能合約會從先前發布的數據中抽取出Alice的簽名，并通過Alice的公鑰執行簽名驗證。如果這個簽名的確是無效的，則：

清零Jamal的待提領獎勵，

將Jamal的保證金一半獎勵給舉報者，另一半銷毀。

更進一步剖析強硬手段

強硬手段是ORU合約中最有趣、最具決定性的內容；事實上，它就是ORU成為layer2解決方案的核心因素。這個手段的特別之處在于：不只是校方或學生，任何人都能舉起這監督的大棒。只要

WiSWho數據上鏈，舉報者們就能拿到證明Jamal是否作惡所需要的所有材料。人人都能向ORU合約發出對Jamal交易的質疑，并有機會獲得舉報成功的獎勵。強硬手段的設計及運作，是不同ORU實現之間最重要的區別。

來自教育部的電話

“何時能得到大規模接受？”這是我們圈子里最常見的問題。假設大家都開始采用區塊鏈技術，ORU也能用于解決網絡擁堵——但現在卻出現另一個問題。假設教育部希望Jamal處理全國范圍內，所有學校的簽名，這時候我們的問題就會從“能處理多少學生？”轉為“你能處理多少學校？”。

你可能會說，“既然可以將整個學校的所有簽名整合為一筆交易，那同理將全國的簽名整合為一筆交易不就好了？”

這就牽扯到ORU擴展性的上限：區塊的Gas上限。雖然Jamal廣播交易的Gas消耗量很低，但并不是不存在。如果想要在一筆交易中包含全國范圍內的所有學生數據，很有可能會超過區塊的Gas限制，換言之，Jamal需要將數據進行拆分，分批廣播。所以說，通過ORU能獲得的擴展性是有上限的，如果你需要無限擴展，可以考慮側鏈或plasma等......但這樣資金安全就沒那么有保障。

重溫一下ORU的好處

在樂觀情況下，layer1的全節點無需執行ORU操作者發起的交易的附加數據，這樣一來：

layer1全節點層面的執行成本更低；因為存儲數據要比在其內部運行任何邏輯便宜得多。

每筆交易的Gas成本更低；因為與執行交易相比，存儲數據的Gas成本更低。

ORU與側鏈/Plasma/狀態通道有什么區別？

與側鏈不同：側鏈的理念發端于2014年，但從未產生很大的吸引力；而ORU鏈的安全性是直接由Layer-1來保護的。假設你在ORU鏈上玩撲克或交易代幣，則你的資產轉移就等同在layer1上轉移一樣安全。雖然當發生欺詐情況時，可能會遇到一些不便——例如你需要等待一兩個星期才能釋放資金，但是layer1仍然可以保證資金的安全。另一方面，如果你在側鏈進行交易，側鏈上的礦工或驗證者可以竊取你的資金；因為只要他們想要，就能單方面向layer1講述對他們有利的故事，而layer1無從考證。

與plasma和狀態通道不同：ORU的詐欺證明機制非常簡單，

任何人都能提交挑戰。舉報者有layer1上可用的

所有數據，能夠檢測并向ORU合約提交詐欺行為證明，以此獲得獎勵。如果采用plasma或狀態通道，用戶必須承擔其資金的部分或全部的安全性責任，并且必須時刻“監視”layer1合約的情況，以防執行者或其他用戶搞欺詐。

總結

所謂的optimisticrollup(ORU)，其實就是①智能合約——部署在某layer1(如，以太坊主網)上，以及②區塊生產者——會監聽特定p2p網絡的交易的，并將其匯總成一個大字符串數據，附上驗證簽名后上鏈。因為合約能夠直接接收用戶的交易，即使執行者掉線或是作惡，都能保證用戶能夠安全地將資金從ORU退出。更重要的是，合約能夠核實執行者是否存在詐欺行為，如有有，合約還能罰沒執行者的保證金。舉報者進行詐欺檢測及舉證所需的所有數據，都能從ORU交易的附加數據取得；Layer1的全節點不會執行附加數據的內容，這就是layer1能夠擴展的根本因素。對于Layer1來說，這些附加數據只是個二進制數據包，并會被永久存儲，僅此而已。

原文鏈接:?https://gourmetcrypto.substack.com/p/optimistic-rollups-from-the-bottom

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