从公链扩容角度思考,Rollup 面临哪些技术困境?

Bing Ventures
2023年8月14日 14:04
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未来 Rollup 又有哪些发展方向?

撰文:Bing Ventures

 

Rollup 作为一种可扩展性解决方案,在公链扩容中具有重要的潜力。然而,目前仍面临一些困境,如安全性、去中心化程度、用户体验和成本效益等。通过解决这些困境,并建立健全的生态系统和标准化支持, Rollup 有望实现更大范围的应用和发展,为公链的可扩展性提供持久的支持。

混合 Rollup 是实现这一目标的有益探索。混合 Rollup 是一种创新的理念,通过融合不同的架构,吸取他们的优点,混合 Rollup 能够更好的解决公链的可扩展性和性能问题,同时可以提供更高的安全性和更好的用户隐私保护。

本篇 Bing Ventures 文章将从公链扩容角度思考 Rollup 作为可扩展性解决方案所面临的困境,探讨安全性、去中心化程度、用户体验和成本效益等问题,并在此基础上探讨可能的解决方案和展望 Rollup 的前景。

单一 Rollup 的困境

零知识 Rollup 和乐观 Rollup 是目前的两种主流 Rollup 架构,但他们各自存在明显的局限性。乐观 Rollup 由于需要进行欺诈证明的提交,交易达到最终性的时间长达 1 周,而零知识 Rollup 由于需要在链上验证有效性证明,面临较高的成本。前者的用户体验不佳,后者的成本效益和可持续性不佳。而两者在安全性和去中心化程度方面也有不同程度的权衡。例如,乐观 Rollup 存在运营者欺诈导致退出骗局的风险,而大部分零知识 Rollup 都是中心化的,只有少数运营者可以向 L 1 提交交易和有效性证明,这增加了审查风险。

采用乐观 Rollup 和零知识 Rollup 的混合模型有望在安全性和去中心化程度方面提供更好的权衡,在提高整体系统安全性的同时保持一定的去中心化程度。而这种混合的模式也有望能够为用户和开发者提供尽可能好的体验。

此外, Rollup 的大规模通用化需要一个健康的生态系统,为开发者提供更好的工具和文档,支持他们构建和部署 Rollup 解决方案。同时,制定统一的标准和规范也是必要的,从而确保不同 Rollup 方案的互操作性和兼容性。

Source: 0XJIM

混合 Rollup 的潜在优势

混合 Rollup 作为一种新兴的扩容解决方案,有望带来以下几个方面的改进:

首先,混合 Rollup 提供了更大的灵活性和可扩展性。通过构建适用于L2上的简单机器的ZK电路,混合Rollup能够实现在乐观Rollup的基础上发布有效性证明,同时避免了频繁更新电路的问题,因为目标机器体系结构是固定的。这种灵活性使得混合Rollup能够适应不同的应用场景和需求,并能够有效扩展以处理大规模的交易。

其次,混合 Rollup 结合了乐观和零知识证明的优势,提供了更高的安全性。乐观Rollup提供了高性能和低成本的交易处理,但存在一定的风险,因为验证是在交易提交之后进行的。而零知识证明可以确保交易的有效性和隐私性,使攻击者难以篡改或窃取用户的资产。通过结合这两种机制,混合Rollup可以在安全性方面提供更强的保障。

此外,混合 Rollup 还可以降低信任的需要。通过使用零知识证明来证明交易的正确执行,混合Rollup可以减少用户对验证节点诚实性的依赖。用户只需相信ZK电路的正确性,而无需验证节点的诚实性,从而降低了用户的信任要求。

Source: Bing Ventures

混合 Rollup 的技术实施挑战

混合 Rollup 模型作为一种新兴的扩容解决方案,面临着一些技术实施挑战。以下是两个主要挑战:

首先,编译执行层到简化虚拟机的过程可能需要复杂的工程和研究。这个过程需要确保编译后的代码在简化虚拟机上能够正确执行,并与原始执行层保持一致。为了解决这个挑战,需要应对一系列编译器优化、虚拟机架构和兼容性等技术问题。只有在这些问题得到妥善解决的情况下,混合Rollup模型才能实现其灵活性和可扩展性的优势。

其次,追踪式零知识证明的实施可能需要处理大量的数据和计算,这会带来性能和可扩展性的挑战。混合Rollup模型使用零知识证明来验证执行轨迹的正确性,这需要生成和验证大量的证明数据。为了确保在实际网络中实时生成和验证这些追踪式证明,需要对证明生成算法和验证算法进行优化,提高其效率和可扩展性。

鉴于这些难点,在现阶段的技术水平下,混合 Rollup 模型在特定的应用场景和需求下表现更为适合。以下是笔者认为比较合适的两个主要应用场景:

  • 首先是大规模交易处理。由于混合 Rollup 模型通过编译执行层到简化虚拟机的方法,提供了更高的灵活性和可扩展性,因此更适合处理大规模交易。它可以有效批处理大量的交易,并实现低延迟的交易确认,从而满足大规模交易处理的需求。
  • 其次是高度关注隐私的应用。混合 Rollup 模型采用零知识证明来验证执行轨迹,从而保护交易的隐私。交易的详细内容可以被证明为正确,但实际交易数据可以被保密,只有参与验证的节点可以访问。这种隐私保护机制使得混合 Rollup 模型更适合对隐私保护有较高需求的应用场景,例如金融交易或个人身份验证等领域。

综上所述,混合 Rollup 模型面临着编译执行层到简化虚拟机和追踪式零知识证明等技术实施挑战。然而,在大规模交易处理和高度关注隐私的应用场景中,混合 Rollup 模型展现出其优势和适用性。通过解决技术挑战和满足特定需求,混合 Rollup 有望在扩容领域发挥重要作用。

未来 Rollup 的发展方向

混合 Rollup 被认为是未来 Rollup 的发展方向,但其进一步成熟必须建立在以下单一 Rollup 技术更进一步发展的前提上:

首先是乐观 Rollup 模型。乐观 Rollup 通过进一步优化和改进乐观确认(最终性)的机制,提供更高的交易吞吐量和更低的成本。这可能涉及到更有效的状态管理、交易提交和争议解决机制等方面的创新。乐观 Rollup 模型在性能和成本方面有潜力超越混合 Rollup 。

其次是零知识证明 Rollup 模型。随着零知识证明技术的发展,会带来更高效、更快速的验证过程,从而提高零知识证明 Rollup 的性能和扩展性,包括更高效的证明构造、更紧凑的证明大小和更快速的验证算法等方面的创新。零知识证明 Rollup 模型有望在验证效率和性能方面超越混合 Rollup 。

Source: Bing Ventures

我们认为,混合 Rollup 的引入将促进更多项目和开发者参与构建 Rollup 生态系统。通过提供灵活性和可扩展性,混合 Rollup 为各种应用场景和行业提供了更多机会。例如, DeFi 领域可以利用混合 Rollup 的高性能和低成本优势,构建更复杂的金融协议和智能合约。以下是笔者看好的几个方向:

  1. 跨链互操作性:混合Rollup可以为不同的公链提供跨链互操作性解决方案。通过使用混合Rollup作为桥接层,各个公链可以实现安全且高效的资产转移和信息传递。这将促进多链之间的协作和价值流动,打破了现有链之间的壁垒。以太坊和其他公链之间的互操作性是一个潜在的机会,通过混合Rollup可以实现双方链上资产更大规模的无缝交互和组合。
  2. 行业合规和隐私保护:混合Rollup的结合特性可以为行业合规和隐私保护提供解决方案。通过采用零知识证明技术,混合Rollup可以确保交易隐私,并提供可验证性的交易执行。这对于RWA领域以及机构用户等对隐私保护有高需求的领域尤为重要。
  3. 社区治理和共识机制创新:混合Rollup的发展将鼓励更多的社区治理和共识机制创新。通过引入混合Rollup,公链社区可以实现更高的交易吞吐量和更低的成本,同时保持高度的去中心化和安全性。这可能导致在公链治理和共识机制方面的实验和改进,以满足不同DAO的需求。
  4. 基础设施和开发工具支持:随着混合Rollup的发展,预计将有更多的基础设施和开发工具支持涌现。开发者可以构建用于部署和管理混合Rollup的工具和平台,简化开发流程并提供更好的用户体验。这将进一步推动混合Rollup的采用,并为开发者提供更多机会和资源。

综上所述,混合 Rollup 有望在生态系统扩展、跨链互操作性、行业合规和隐私保护、社区治理和共识机制创新,以及基础设施和开发工具支持等方面带来积极的趋势。随着技术和应用的不断发展,混合 Rollup 将推动 L1 和 L2 的可扩展性和实用性的进一步提升。

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