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儘管Vitalik 早在幾年前就認定了zkEVM Rollup 是未來,但Optimistic Rollup 仍是目前 Rollup 生態的絕對主力, 擁有80% Layer2 的市場佔有率以及前十 Layer2 方案的半壁江山。
(背景補充:V神點名:ZK Rollups或成以太坊主要Layer 2方案!比Optimistic快 )
(背景補充:Optimism核心開發者:Bedrock 升級使讓Optimistic 和 ZK 間的無縫過渡成為可能 )
0.為什麼還需要看Optimistic Rollup?
a) OP 還是ZK?
儘管Vitalik 早在幾年前就認定了zkEVM Rollup 是未來, 同時各家zkEVM (Scroll, zkSync, Hermez, Consensys) 也如雨後春筍一般冒出來, 但Optimistic Rollup 仍是目前 Rollup 生態的絕對主力, 擁有80% Layer2 的市場佔有率以及前十Layer2 方案的半壁江山。
zkEVM Rollup 的終局性擴容方案的存在,會讓Optimistic Rollup 完全被淘汰嗎?
- Optimistic Rollup 和zkEVM Rollup 並非水火不容的存在, 而是在長期內( 甚至永久性的時間內) 會是互補的方案。
- 對於App-rollup 來說, Optimistic 機制在開發與部署上仍然是最簡潔易用的方案。
b) OP 和ZK 未成熟
Optimistic Rollup 的開發進度領先zkEVM Rollup 兩年左右。但我們Optimistic Rollup 的標杆Arbitrum 與Optimism 都沒有在主網完全上線開放的正式版Fraud Proof。
據Vitalik 所說, 以太坊基金會PSE 的zkEVM 電路有34469 行程式碼。這龐大的程式碼量需要非常漫長的開發和持續的測試來進行打磨。我們在幾年內都無法完全依賴ZK 系統所帶來的安全性。
c) OP + ZK
早在半年以前,Optimism 的Kelvin 就開始在推特上頻繁地討論Optimism 結合zkVM 的可行性。
他說Optimism 的Bedrock 不會只是Optimistic Rollup 的客戶端, 而是Rollup 客戶端。為了完全保證Rollup 的整體安全性, 客戶端( 或許和Arbitrum 最近的收購有關係?) 與證明的多樣性(Validity Proof 與Fraud Proof) 才是Rollup 真正的未來。
Vitalik 則完善了Kelvin 的方案, 認為可以通過(OP + ZK) + Governance 的2 + 1 組合來實現可靠的Rollup。
在zkEVM 完全穩定和成熟前, 工作流程如下:
- 發佈區塊
- 等待24 小時
- a) 如果期間沒有欺詐挑戰, 發布ZKP, 完全Finalize 區塊。b) 如果有挑戰, 則引入Governance 通過2 of 3 的模型來裁定最終結果。
在zkEVM 穩定與成熟後:
- 發佈區塊
- 定期發布ZKP。
- a) 如果ZKP 在指定期間正常發布, 則依其為準。b) 如果ZKP 並未在期間正常發布(Prover failure 或有bug), 則先引入Optimistic 機制, 直到ZK 機制恢復。
這兩種方案都需要Optimistic 機制的存在, 從而保證整個Rollup 系統的liveness 和safety。
因此Optimistic 機制的發展仍然是Rollup 宇宙版圖中的重頭戲。
延伸閱讀:Optimistic的誕生故事:3人、5年、90億美元估值!
1.第二代Optimistic Rollup
第二代Optimistic Rollup 一詞源於Arbitrum Nitro 的白皮書標題。略早與Nitro 發布的Optimism Bedrock 也算是第二代Optimistic Rollup。
兩者的整體差異其實不大( 如果你讀Arbitrum 和Optimism 的blog, 甚至會覺得是不是一樣的), 本質上都是與自己的一個新的major release。第二代與第一代的差別也無外乎是如下優化:
- 開發者體驗: 更強的EVM 等效性和兼容性, L1 互操作性…
- 用戶體驗: 更高的吞吐量, 更低的gas…
但是在設計細節上仍然有取捨的不同, 我們可以在這些差異上看到Arbitrum 與Optimism 在構建下一代Optimistic Rollup 上的推敲。
2.第二代Optimistic Rollup 設計選型對比
Arbitrum 與Optimism 的開發人員分別對兩者的架構進行了比較和對比, 這裡我們就僅討論與用戶或應用開發者有關的點:
a) 區塊時間
區塊時間設計的選擇主要是兩種: 固定時間或者可變時間。可以理解成PoS 和PoW 的以太坊的區別。
- Optimism: 固定時間(2 秒 )
固定時間可以保證使用區塊(block.number) 來作為時間戳的合約的穩定性, 比如Sushiswap 的Masterchef 合約。這些合約不用時間戳可能是考慮到礦工對時間戳有控制權( 算是Selfish mining 或者MEV?)。
第一代的Optimism 採用了可變時間+ 1 tx/block 的設計, 因此由於時間計算的問題, Stargate 的獎勵發放就出現了一些問題。
對於1tx/block 的老設計, Optimism 認為由於區塊頭的存在, 儲存鏈的開銷太大了, 除此之外狀態根也需要頻繁更新, 成本過高。
- Arbitrum: 可變時間
可變時間設計主要是為了減小tx 確認的延遲。目前一秒最多可以創建4 個區塊, 如果沒有tx 則跳過, 因此是可變時間。
對於以block。number 進行計時的合約, Arbitrum 上block。number 會直接返回以太坊的區塊編號, 因此不會有穩定性和適配上的問題。除此之外Arbitrum 也提供了相應的預編譯來提供L2 的區塊編號。
b) Geth 的定位
Geth 是以太坊的執行客戶端, 佔據了約80% 的節點總量。
- Optimism: 作為獨立引擎
將Geth 作為獨立執行引擎, 而非庫處理。好處就是可以完全重用之前的基礎設施, 同時可以無縫切換到其他執行客戶端。
- Arbitrum: 作為庫
由於Arbitrum 有更多的L2 特定狀態, 例如L1 和L2 的gas 定價, 以及retryable ticket, 因此將Geth 作為庫處理, 使用hooks 進行調用。
c) L1-L2 消息inclusion 延遲
- Optimism: ~2 分鐘
Bedrock 的延遲是幾個L1 塊的長度, 最壞的情況是延遲十分鐘。
Bedrock 的架構更像一個L1, 極端情況下可以通過reorg 自己來應對L1 的reorg。
超過10 分鐘沒被L2 包含的tx 就直接被判定為無效了。
- Arbitrum: 10 分鐘
Nitro 延遲十分鐘處理, 如果超過十分鐘, 可以通過L1 調用來強制包含tx。
Nitro 的目標是為了用戶體驗, 讓L2 永遠不需要reorg。
兩者都是在不同角度對用戶體驗進行了取捨。
d) L1-L2 消息重試機制
消息重試機制主要就是為了解決L1-L2 跨鏈過程中, L1 確認了, L2 失敗的問題。
- Optimism: 合約中實現
開發者可以參考L1 Optimism Portal 的實現, 或者在合約內定義自己的重試機制。
- Arbitrum: 節點中實現
重試機制在ArbOS 節點中實現。
e) L2 費用算法
L2 的gas 計算基本上就是L2 execution gas + L1 calldata cost。
- Optimism: 重用EIP-1559
好處就是錢包和其他基礎設施可以無縫接入。
Optimism 對L2 gas 的計算基本上是將L2 execution gas 的成本壓到了最低(99% 都是calldata cost)。
- Arbitrum: 使用定制系統
由於之前提到的可變區塊時間設計, 因此gas 定價更加複雜, 所以沒有採用EIP-1559。
f) L1 費用算法
- Optimism:
L1 gas 水平到L2 的傳輸幾乎是即時的。目前Sequencer 的收益基本完全來源於L1 gas 費用的乘數, EIP-4844 後, 它們的收入會來自MEV。
未來會通過L1-L2 的消息傳遞來傳輸這部分數據, 從而保證安全性( 成為協議一部分, 且可被挑戰)。
- Arbitrum:
Arbitrum 的L1 費用算法通過L1 gas 的平均值來收取費用, 且通過自己的控制系統來從實際支付的費用中來獲取回饋, 從而保證L1 gas 收取和支出的穩定。
整體策略中也包括, 為了避免Sequencer 過度收費, 因此在gas 價格低時才發布batch。
除此之外, 兩者也探討了很多具體架構和技術細節上的區別, 但內容過於domain-specific 且與用戶和應用開發者無關, 因此大家可以自行觀看。
3.Rollup 的未來依然是Optimistic 的
最近zkEVM Rollup 以及整個ZK 生態的熱度確實非常高(Devcon Bogota 基本是ZK + MEV + 其他), 以至於大多數以太坊研究者或多或少忽視了Optimistic Rollup 的發展, 以及在第二代中這些有趣的設計細節。
Optimistic 作為Rollup 的領頭部隊, 正在L2 UX 和DX 上進行試驗性的開拓和開創性的創新。它們所做的可以為zkEVM Rollup 鋪好地基。
在未來兩到三年, 甚至更長的時間內, zkEVM Rollup 完全可用之前, Rollup 的主導地位仍會是由Optimistic 佔據, 且80% 的新Rollup (App-rollup) 則會採用更為成熟和可用的Optimistic 機制。
即使是在長期zkEVM Rollup 成熟後, 為了Rollup 的整體liveness 和safety, Optimistic 依舊會是整個系統中的重要基石。
Rollup 的未來(仍然)是 Optimistic 的。
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