以彙總為中心(rollup-centric)的以太坊路線圖：基於分片之上的彙總方案可將每秒交易數即吞吐量提高約6400倍！

banq發表於2020-10-05

由於CAP定理等三難問題存在，區塊鏈當前最大挑戰是需要提高分散式事務的處理規模，也就是每秒交易筆數。傳統比特幣存在每秒7筆交易的限制，以太坊使用了gas機制，隨著網路變得越來越繁忙，以太坊gas價格也隨著交易傳送方的競標而互相競爭。這會使使用以太坊變得非常昂貴。當網路繁忙時，事務處理速度會受到影響，這會使某些型別的dapps的使用者體驗變差。
以彙總為中心的第二層解決方案實際是線上事務機制+離線事務機制的結合，最終將離線交易事務彙總到線上事務主線中。
 

Layer 2第二層
以太坊提出了Layer 2（第二層）是實現可伸縮擴充套件的解決方案統稱，目標是透過脫鏈處理事務來幫助擴充套件您的應用程式。

  • 為什麼需要第2層？

  1. 一些用例，例如區塊鏈遊戲，對於當前交易次數不敏感
  2. 使用區塊鏈應用程式可能會不必要地昂貴
  3. 可伸縮性的任何更新都不應以分散安全性為代價–第2層建立在以太坊之上。

第二層有Channels和Rollups兩種解決方案子案：
  • Channels

Channels通道允許參與者進行脫鏈交易X次數，而僅向鏈上網路提交兩次交易。
適用於：
  1. 很多狀態更新
  2. 預先知道參與者人數
  3. 當參與者總是有空時

參與者必須將以太坊的一部分狀態（如ETH存款）鎖定為多重簽名合同。多重簽名合同是一種合同，需要執行多個私鑰的簽名（並因此達成協議）。
以這種方式鎖定狀態是第一個事務並開啟Channel。然後，參與者可以快速自由地進行脫鏈交易。互動完成後，將提交最終的鏈上交易，從而解鎖狀態。
缺點
  1. 不支援公開參與
  2. 必須鎖定資金

  • 彙總ROLLUPS 和側鏈SIDECHAINS

彙總是將側鏈交易捆綁或“彙總”到單個交易中並生成加密證明的解決方案，稱為SNARK（知識的簡潔非互動式論證）。僅將此證明提交給主鏈。
側鏈是與以太坊相容的獨立區塊鏈。
換句話說，彙總意味著所有狀態和執行都在側鏈中進行，包括簽名驗證，合同執行等。以太坊主鏈僅儲存交易資料。
彙總解決方案要求已在彙總合同中抵押債券的relayers中繼器。這使他們能夠準確地relay中繼彙總。
優點：
  1. 降低使用者費用
  2. 公開參與
  3. 快速的交易吞吐量

彙總有兩種型別：
  1. 零知識–僅能處理簡單的交易
  2. Optimistic樂觀彙總–可以使用樂觀版本的EVM（樂觀虛擬機器）執行以太坊可以執行的任何操作

 

以彙總為中心(rollup-centric)的以太坊路線圖
V神提出以太坊最終使用第二層的rollup彙總解決方案最終實現25000-100000TPS的交易量，其短中期的發展軌跡如下：

以彙總為中心(rollup-centric)的以太坊路線圖：基於分片之上的彙總方案可將每秒交易數即吞吐量提高約6400倍！

  1. 使用分片sharding+彙總rollup的超高可伸縮階段
  2. 分片不能“cancelled取消”
  3. 儘可能使用rollup彙總，無需eth2就可以獲得100倍縮放規模。

原始的ETH2路線圖分三個階段建立：
  1. PoS（即將推出）。
  2. 資料分片，而非計算分片（即分片鏈*包括*〜2 MB /秒）資料，但只是笨的資料blob，而不是txs）
  3. 分片tx處理

目前，我們有大約15-45 TPS。彙總可將吞吐量提高約100倍。分片增加了約64倍。這兩個乘積相乘；*分片之上的彙總可將吞吐量提高約6400倍（!!）。
lightclients有一個令人信服的觀點(eth2是彙總格式)，即彙總和tx執行分片實際上是“非常相似”的機制。但這進入了更為複雜的理論，並且遠離了對應用程式的具體後果。
 

樂觀彙總的定義
一個樂觀彙總Optimistic Rollup（ORU）具有以下屬性：

  1. 所有交易資料均已經在鏈上提交
  2. 狀態根是已經在鏈上提交的
  3. 狀態根已經被樂觀地接受
  4. 有一些節點可以驗證ORU的過渡
  5. 鏈上存在一個防欺詐執行者，可以還原回滾無效的交易事務


 

短期路線：提高彙總的Eth1
在以彙總為中心的以太坊路線圖中提出：在短期內，主要將以太坊基礎層擴充套件目標定位在可容納多少資料塊的擴充套件上，而不是鏈上計算或IO操作的效率上。彙總的可伸縮性的唯一決定因素是鏈可容納的資料量，任何超出當前〜60 kB / sec的增長都將有助於進一步提高彙總的可伸縮性。
 

長期目標
以彙總為中心的路線圖還可能意味著對eth2的長期未來進行重新設想：作為每個人都可以處理的單個高安全性執行碎片，以及可擴充套件的資料可用性層。
要了解為什麼會這樣，請考慮以下因素：

  • 如今，以太坊擁有約15 TPS。
  • 如果每個人都進行彙總，那麼我們很快就會獲得約3000 TPS。
  • 一旦階段1出現並且彙總移動到eth2分片鏈進行資料儲存，我們的理論最高速度將達到約100000 TPS。
  • 最終，第2階段將到來，將eth2分片鏈帶入本機計算，從而使我們獲得〜1000-5000 TPS。

 

折衷方案
可以採取折衷的方法：擁有少量的執行分片（例如4-8）和更多的資料分片。目標是執行分片的數量仍然足夠低，以至於在特殊情況下，常規計算機將能夠完全驗證所有分片，但是與現在相比，基礎層空間仍然要大得多。
 
上週（2020年9月25日），optimismPBC樂觀團隊宣佈他們的測試網第一階段的啟動，以及通往主網的路線圖。當然這不是唯一的以彙總為路線，還有Loopring 39，Zksync 36和基於Starkware技術的Deversifi 34已經存在並且在主網上有使用者。
 

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