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原文:《Foresight Ventures: 第二代 Optimistic Rollup》
撰文:msfew@Foresight Ventures

最近 zkEVM Rollup 以及整个 ZK 生态的热度确实异常高 (Devcon Bogota 基本是 ZK + MEV + 其他 ), 以至于大多数以太坊研究者或多或少忽视了 Optimistic Rollup 的生长, 以及在第二代中这些有趣的设计细节。

为什么还需要看 Optimistic Rollup?

a) OP 照样 ZK?

只管 Vitalik 早在几年前就认定了 zkEVM Rollup 是未来, 同时各家 zkEVM (Scroll, zkSync, Hermez, Consensys) 也如雨后春笋一样平常冒出来, 但 Optimistic Rollup 仍是现在 Rollup 生态的绝对主力, 拥有 80% Layer2 的市场占有率以及前十 Layer2 方案的半壁山河。

zkEVM Rollup 的终局性扩容方案的存在,会让 Optimistic Rollup 完全被镌汰吗?

b) OP 和 ZK 未成熟

Optimistic Rollup 的开发进度领先 zkEVM Rollup 两年左右。但我们 Optimistic Rollup 的标杆 Arbitrum 与 Optimism 都没有在主网完全上线开放的正式版 Fraud Proof。

据 Vitalik 所说, 以太坊基金会 PSE 的 zkEVM 电路有 34469 行代码。这重大的代码量需要异常漫长的开发和延续的测试来举行打磨。我们在几年内都无法完全依赖 ZK 系统所带来的平安性。

c) OP + ZK

早在半年以前,Optimism 的 Kelvin 就最先在推特上频仍地讨论 Optimism 连系 zkVM 的可行性。

他说 Optimism 的 Bedrock 不会只是 Optimistic Rollup 的客户端, 而是 Rollup 客户端。为了完全保证 Rollup 的整体平安性, 客户端 ( 或许和 Arbitrum 最近的收购有关系?) 与证实的多样性 (Validity Proof 与 Fraud Proof) 才是 Rollup 真正的未来。

Vitalik 则完善了 Kelvin 的方案, 以为可以通过 (OP + ZK) + Governance 的 2 + 1 组合来实现可靠的 Rollup。

在 zkEVM 完全稳固和成熟前, 事情流程如下:

  • 守候 24 小时

  • a) 若是时代没有敲诈挑战, 公布 ZKP, 完全 Finalize 区块。b) 若是有挑战, 则引入 Governance 通过 2 of 3 的模子来裁定最终效果。

在 zkEVM 稳固与成熟后:

  • 公布区块

  • 定期公布 ZKP。

  • a) 若是 ZKP 在指准时代正常公布, 则依其为准。b) 若是 ZKP 并未在时代正常公布 (Prover failure 或有 bug), 则先引入 Optimistic 机制, 直到 ZK 机制恢复。

这两种方案都需要 Optimistic 机制的存在, 从而保证整个 Rollup 系统的 liveness 和 safety。

因此 Optimistic 机制的生长仍然是 Rollup 宇宙疆土中的重头戏。

1.第二代 Optimistic Rollup

第二代 Optimistic Rollup 一词源于 Arbitrum Nitro 的白皮书问题。略早与 Nitro 公布的 Optimism Bedrock 也算是第二代 Optimistic Rollup。

两者的整体差异着实不大 ( 若是你读 Arbitrum 和 Optimism 的 blog, 甚至会以为是不是一样的 ), 本质上都是与自己的一个新的 major release。第二代与第一代的差异也无外乎是如下优化:

  • 开发者体验: 更强的 EVM 等效性和兼容性, L1 互操作性…

  • 用户体验: 更高的吞吐量, 更低的 gas…

然则在设计细节上仍然有取舍的差异, 我们可以在这些差异上看到 Arbitrum 与 Optimism 在构建下一代 Optimistic Rollup 上的推敲。

第二代 Optimistic Rollup 设计选型对比

Arbitrum 与 Optimism 的开发职员划分对两者的架构举行了对照和对比, 这里我们就仅讨论与用户或应用开发者有关的点:

a) 区块时间

区块时间设计的选择主要是两种: 牢固时间或者可变时间。可以明晰成 PoS 和 PoW 的以太坊的区别。

Optimism: 牢固时间 (2 秒 )

牢固时间可以保证使用区块 (block.number) 来作为时间戳的合约的稳固性, 好比 Sushiswap 的 Masterchef 合约。这些合约不用时间戳可能是思量到矿工对时间戳有控制权 ( 算是 Selfish mining 或者 MEV?)。

第一代的 Optimism 接纳了可变时间 + 1 tx/block 的设计, 因此由于时间盘算的问题, Stargate 的奖励发放就泛起了一些问题。

对于 1tx/block 的老设计, Optimism 以为由于区块头的存在, 存储链的开销太大了, 除此之外状态根也需要频仍更新, 成本过高。

Arbitrum: 可变时间

可变时间设计主要是为了减小 tx 确认的延迟。现在一秒最多可以确立 4 个区块, 若是没有 tx 则跳过, 因此是可变时间。

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以太坊高度数据

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对于以 block。number 举行计时的合约, Arbitrum 上 block。number 会直接返回以太坊的区块编号, 因此不会有稳固性和适配上的问题。除此之外 Arbitrum 也提供了响应的预编译来提供 L2 的区块编号。

b) Geth 的定位

Geth 是以太坊的执行客户端, 占有了约 80% 的节点总量。

Optimism: 作为自力引擎

将 Geth 作为自力执行引擎, 而非库处置。利益就是可以完全重用之前的基础设施, 同时可以无缝切换到其他执行客户端。

Arbitrum: 作为库

由于 Arbitrum 有更多的 L2 特定状态, 例如 L1 和 L2 的 gas 订价, 以及 retryable ticket, 因此将 Geth 作为库处置, 使用 hooks 举行挪用。

c) L1-L2 新闻 inclusion 延迟

Optimism: ~2 分钟

Bedrock 的延迟是几个 L1 块的长度, 最坏的情形是延迟十分钟。

Bedrock 的架构更像一个 L1, 极端情形下可以通过 reorg 自己来应对 L1 的 reorg。

跨越 10 分钟没被 L2 包罗的 tx 就直接被判断为无效了。

Arbitrum: 10 分钟

Nitro 延迟十分钟处置, 若是跨越十分钟, 可以通过 L1 挪用来强制包罗 tx。

Nitro 的目的是为了用户体验, 让 L2 永远不需要 reorg。

两者都是在差异角度对用户体验举行了取舍。

d) L1-L2 新闻重试机制

新闻重试机制主要就是为领会决 L1-L2 跨链历程中, L1 确认了, L2 失败的问题。

Optimism: 合约中实现

开发者可以参考 L1 Optimism Portal 的实现, 或者在合约内界说自己的重试机制。

Arbitrum: 节点中实现

重试机制在 ArbOS 节点中实现。

e) L2 用度算法

L2 的 gas 盘算基本上就是 L2 execution gas + L1 calldata cost。

Optimism: 重用 EIP-1559

利益就是钱包和其他基础设施可以无缝接入。

Optimism 对 L2 gas 的盘算基本上是将 L2 execution gas 的成本压到了最低 (99% 都是 calldata cost)。

Arbitrum: 使用定制系统

由于之条件到的可变区块时间设计, 因此 gas 订价加倍庞大, 以是没有接纳 EIP-1559。

f) L1 用度算法

Optimism:

L1 gas 水平到 L2 的传输险些是即时的。现在 Sequencer 的收益基本完全泉源于 L1 gas 用度的乘数, EIP-4844 后, 它们的收入会来自 MEV。

未来会通过 L1-L2 的新闻通报来传输这部门数据, 从而保证平安性 ( 成为协议一部门, 且可被挑战 )。

Arbitrum:

Arbitrum 的 L1 用度算法通过 L1 gas 的平均值来收取用度, 且通过自己的控制系统来从现实支付的用度中来获取反馈, 从而保证 L1 gas 收取和支出的稳固。

整体计谋中也包罗, 为了制止 Sequencer 过分收费, 因此在 gas 价钱低时才公布 batch。

除此之外, 两者也探讨了许多详细架构和手艺细节上的区别, 但内容过于 domain-specific 且与用户和应用开发者无关, 因此人人可以自行旁观。

3.Rollup 的未来依然是 Optimistic 的

最近 zkEVM Rollup 以及整个 ZK 生态的热度确实异常高 (Devcon Bogota 基本是 ZK + MEV + 其他 ), 以至于大多数以太坊研究者或多或少忽视了 Optimistic Rollup 的生长, 以及在第二代中这些有趣的设计细节。

Optimistic 作为 Rollup 的领头军队, 正在 L2 UX 和 DX 上举行试验性的开拓和开创性的创新。它们所做的可以为 zkEVM Rollup 铺好地基。

在未来两到三年, 甚至更长的时间内, zkEVM Rollup 完全可用之前, Rollup 的主导职位仍会是由 Optimistic 占有, 且 80% 的新 Rollup (App-rollup) 则会接纳更为成熟和可用的 Optimistic 机制。

纵然是在耐久 zkEVM Rollup 成熟后, 为了 Rollup 的整体 liveness 和 safety, Optimistic 依旧会是整个系统中的主要基石。

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