從鏈上到鏈下：狀態通道與Roll-ups

作者：Bill Buchanan，來源：Medium，編譯：Shaw 金色財經

不久之後，我們需要意識到我們正在運行一個傳統的金融世界，並且需要構建一個更值得信賴的數字基礎設施。實際上，我們需要變革的不只是金融領域，還有任何需要高度信任、安全性和分布性的領域。爲此，我們可以採用像以太坊這樣的 Layer 1 區塊鏈方法，但它已經暴露出擴展性問題，其主帳本和計算基礎設施無法處理每秒超過 15 到 30 筆的交易。不過，如今正在採用新的方法來減輕以太坊的負擔——同時仍保持其可信度和分布性。這些方法包括用於共享的 Layer 1 實現，以及向權益證明 (PoS) 的過渡。然而，最令人關注的進展發生在 Layer 方法中，這些方法建立在核心以太坊網路（主網）之上。

Layer: 狀態通道

狀態通道最初是在比特幣閃電網絡中實現的，後來在以太坊上進行了擴展。通過這種方式，我們基本上在主網帳本上有兩個記錄，其中相關方必須承諾一些資金，這些資金可能會被使用，也可能不會被使用。例如，假設Bob想要創建一個側通道來支付客戶費用，並承諾支付10個ETH。然後，他將創建一個通道合約。承諾的ETH將在通道有效期內被鎖定，並且無法使用。Bob可以給Alice 2個ETH，給Carol 3個ETH。完成後，他將提交完成的交易，Bob將收回5個ETH，Alice和Carol分別獲得2個ETH和3個ETH。最後，Bob只需發布匯總數據，並且只需爲主網帳本上的兩次承諾支付交易費用。狀態通道的實現由Polygon提供，它實現了完整的EVM兼容性和低交易費用。以下是一個例子：

Layer: Roll-ups

擴大乙太坊規模的最佳機制之一是通過Roll-ups和側鏈將交易轉移到鏈下。

Optimistic Roll-ups

這些機制在鏈下處理交易，並假定交易有效（本質上是一種“信任並驗證”的方法）。只有當交易出現爭議時，它們才會佔用主網上的計算資源。因此，在交易真正確認到主網之前，需要一段“挑戰期”的延遲。

在 Arbitrum 中，欺詐觀察員會分析交易，如果發現欺詐交易，觀察員會將欺詐證明發布到主網。實際上，Arbitrum 可以識別與欺詐分析相關的代碼行，然後將其發布到主網。主網隨後可以對欺詐證明進行裁決，並決定是否執行所需的代碼。Arbitrum 有七天的提現期。

Optimism也採用了鏈下方法，並結合了 Optimism Roll-up，並假設交易有效。它使用觀察者（或驗證者）來確定是否存在欺詐性交易，一旦發現此類交易，觀察者可以提交欺詐證明，相應交易將被撤銷。觀察者將因發現欺詐性交易而獲得獎勵。總體來說，質疑期約爲七天。若欺詐證明屬實，相關交易將被回滾。

零知識Roll-ups（zk-Rollups）

這些技術將計算和狀態存儲轉移到鏈下，並採用一種無需信任的方式。一旦狀態更新回主網，只需極少的更新即可完成狀態變更及其相關的證明。由於我們擁有壓縮格式的證明，因此可以快速驗證更新後的交易，同時保障交易的隱私性。有了這種技術，與需要數天才能提交的 Optimistic Rollups 不同，使用 zk-Rollups（基於 zkSnarks）我們只需大約一小時即可驗證證明。這確保了沒有雙重支付，並且所有交易都具有償付能力。ZKsync 就是一個例子。

使用 zk-Rollups，交易的有效性有加密證明，並連接到主網。因此，進行欺詐交易將極其困難。使用 Optimistic Rollups，由於缺乏加密證明，因此在承諾返回主網之前，存在延遲，從而可以檢測到欺詐交易。

側鏈

這是一個獨立的側鏈，是一條橋接到主網的獨立區塊鏈。與 roll-up 方法不同，更新後的交易可以在需要時回顯到主網。總的來說，它們擁有自己的區塊鏈和共識機制，例如權威證明 (PoA)。Polygon 就是一個側鏈基礎設施的例子。側鏈的總體弱點在於，它們的安全模型可能與以太坊主網不同。

結論

在我看來，在離線鏈中使用零知識證明是最佳解決方案，因爲這樣可以快速驗證主鏈上的交易，並且能保護交易雙方的隱私。我們還可以在零知識證明中使用選擇性披露，這在揭示重要信息時很有用，比如一個人是否有權訪問某個資源。

對於Optimistic Rollups，我們假定交易有效，除非有相反的證明，並且需要一個挑戰期，在此期間交易在最終確定前可以被質疑。而使用zk-Rollups，我們的交易是有效的，因爲有相關聯的證明，並且能快速提交到主網。遺憾的是，zk-Rollups 需要對密碼學和區塊鏈有深入的理解，這可能會減緩開發進程。

顯然，以太坊並非唯一的選擇，Polygon、Solana、Cardano 和 Polkadot 等提供了比以太坊更具擴展性的替代方案。不過，我們熱愛這個爲我們帶來智能合約和以太坊虛擬機（EVM）的區塊鏈，許多人希望它能夠克服可擴展性問題，同時保持同樣的去中心化和安全性水平。