Foresight Ventures: Rollup の現状と将来の包括的な分析

Foresight

特邀专栏作者

2022-06-14 03:30

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Rollup のすべてがとても新しく、とても輝いていて、それでいてとても未熟です…

AI要約

展開

Rollup のすべてがとても新しく、とても輝いていて、それでいてとても未熟です…

原作者: msfew@ Foresight Ventures

この記事では、イーサリアムのレイヤー 2 ロールアップの世界 (セキュアロールアップのみを含む) に焦点を当て、理解しやすい中心的な概念とメカニズムの設計から開始し、現在のロールアップの良い点と悪い点について議論し、将来の分散化とさらなる想像をします。構成可能性、プライバシー、その他の追加機能に対する潜在的なルートとソリューションには、それぞれ長所と短所があります。

Secured Rollup は Arbitrum や Optimism のようなモデルで、決済、コンセンサス、データの可用性はすべてイーサリアムなどの L1 に依存しており、ロールアップの実行のみを担当します。

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a) ロールアップの性質

ブロックチェーンを拡張するには 2 つの方法があります。1 つはブロックチェーン自体を最適化することで、もう 1 つはブロックチェーンをより適切に使用することです。

ロールアップは 2 番目のタイプで、その本質は非常にシンプルです。ブロックチェーンを使用してブロックチェーン (基本的にイーサリアムを指します) を拡張する方が、より速く、より安く、「信頼できる」ものです。

ロールアップは、チェーン上のスマートコントラクト + チェーン外のアグリゲーターです。

シンプルです。これら 2 つの機能の組み合わせが Rollup を定義し、そのコンセプトを強化します。

チェーン上のスマートコントラクト,これは、その信頼モデルが、Alt L1 のような新しい信頼コンセンサスを確立するのではなく、イーサリアムのセキュリティを借用するイーサリアム上のスマートコントラクトであることを意味しており、Uniswap のプロトコル (コアはスマートコントラクト) である Arbitrum のプロトコルを信頼できます。
オフチェーンアグリゲーター,これは、トランザクションをオフチェーンで実行および集約し、多数のトランザクションを圧縮し、最終的にそれらをイーサリアムのメインネットワークに配置して、より速く、より安価な目標を達成することを意味します。

イーサリアムの原理は、各ノードがユーザーによって送信されたすべてのトランザクションを保存して実行するため、このような分散型ネットワークは非常に高価です。

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b) 楽観的ロールアップの原則

名前が示すように、オプティミスティックロールアップは楽観的です。無罪の推定を採用しています。誰もがデフォルトで各実行が正しいと信じます。セキュリティを確保するために、各バッチのステータスは不正証明によって異議を申し立てることができます。

ユーザーが Arbitrum でトランザクションを送信すると、Arbitrum のシーケンサーがトランザクションを実行し、ステートルートとトランザクションデータをイーサリアムメインネット上のスマートコントラクトにバッチで送信します。

オプティミスティックロールアップの実行中にエラーが発生した場合はどうすればよいですか?

オプティミスティックロールアップには異議申し立ての検証期間があります,MDNICEエディター

c) zk ロールアップの原則

名前が示すように、zk ロールアップは zk ゼロ知識証明テクノロジー (実際には有効性証明) を使用します。これは有罪の推定に似ています。誰もがデフォルトですべての死刑執行が間違っていると疑うでしょう。そして、セキュリティは、に含まれる証拠を通じて保証されます。各バッチです。

ユーザーはzkSyncでトランザクションを送信し、zkSyncのシーケンサーがトランザクションを実行して保存し、ステータス証明と新しいステータスをイーサリアムメインネット上のスマートコントラクトにバッチで送信します。

zk はその実行が間違っていないことをどのように証明しますか?

証明者 (ほとんどの場合シーケンサー) は、トランザクションの実行に関して偽造不可能な証明を生成し、これらの新しい状態と実行が正しいことを証明します。.シーケンサーは証明とその他のデータを圧縮し、検証のためにイーサリアムメインネットワークのスマートコントラクトに送信します。

データをどのように圧縮してガス料金を削減するのでしょうか?

ロールアップはトランザクションごとのバイト数を圧縮できます,ナンスや署名などを含みます。zk Rollup の場合、状態の更新に関係のないデータをアップロードせずにさらに圧縮できます。,zk 証明は状態更新の正しさをすでに証明できており、オプティミスティックロールアップに挑戦する必要があるため、データのこの部分を無視することはできません。

なぜ両方とも完全な状態でなければならないのでしょうか?

シーケンサーの暴走を防ぐため,MDNICEエディター

d) 2 種類のロールアップの違い

それでも理解できない場合は、下の図を確認してください。

Optimistic Rollup のデザインは Arweave に似ています。メカニズムは経済学とゲームを通じて設計されています。パフォーマンスは良好ですが、100% 正しいという保証はありません。

zk Rollup の設計は Filecoin に似ており、メカニズムは暗号化と数学を通じて設計されており、100% の正確性を保証できますが、追加の計算と時間のオーバーヘッドが常に発生します。

違いは、1 つはチャレンジ期間を使用してエラーを確実に修正できるようにするもので、もう 1 つは暗号化を使用してエラーが発生しないようにするものです。

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1. ロールアップが優れている

まず最初に、Rollup ネットワークの全体的な優秀性を評価してみましょう。

エコロジー: Arbitrum は NFT とメタバースエコロジーを使い果たしました; Optimism はガバナンスとコミュニティを備えたコインを発行しました; StarkNet はさまざまな GameFi イノベーションを醸造しています; zkSync には多くの新しい DeFi プロジェクトがあります。各ロールアップは自己完結型の派閥です。
拡張: TPS は確かに優れていますが、理論上のピークほど高くはありませんが、L2 の高速確認により、高速かつ安価な Web3 エクスペリエンスが提供されます。
エクスペリエンス: 開発者とユーザーにとって、ロールアップへの切り替えは簡単で、エクスペリエンスはイーサリアムとほぼ同じです。さまざまなクロスチェーンブリッジ、ウォレット、Uniswap、その他のインフラストラクチャもユーザーのスムーズなエクスペリエンスに役立ちます。これもまた、優れた生態系に支えられています。
イノベーション: Rollup はすでにイーサリアムアプリケーションのイノベーションにとって優れた土壌であり、Polygon の「大規模テストネット」ネットワークよりも想像力に富んでいます。

さらに、サブネットとロールアップの比較に興味がある場合は、以下を参照してください。私たちの以前の研究,そしてトグルイの視点。

さらに詳しく説明すると、主要なオプティミスティックロールアップと zk ロールアップはそれぞれ次のようなパフォーマンスを示します。

Arbitrum: TVL は約 24 億米ドルです。Nitro アップグレードはテストネットワークで開始されており、パフォーマンスと適応性を最適化するために、Arbitrum の既存の VM を WASM-Geth を使用して置き換える予定です。可能性)
楽観主義：通貨は発行され、これに基づいて多くの「画期的で極めて楽観的な実験」が行われた（あらゆる種類の間違い、事実の隠蔽、無関心、最近では「イーサリアム財団の無駄な王子」として失望したユーザーからしばしば疑問視されている）。 Bedrock のアップグレードにより VM が MIPS-Geth になり、EVM と同等になりますが、Optimism の開発者は zkMIPS の概念について話していますが、今後はこの方向で頑張っていくのでしょうか。
StarkNet: 現在、クロスチェーンブリッジは完全にオープンされていません. 特殊言語 Cairo と StarkNet の開発生態学は十分に確立されており、ゲーム生態学は注目に値します. StarkEx の Validium モデルは dYdX, ImmutableX も生成していますまた、StarkNet 自体も決済層、Build L3 として使用できます。
zkSync: 比較的完全な zkEVM を初めて作成したバージョン 2.0 の Volition モードにより、ユーザーは zkPorter または Ethereum データ可用性ソリューションを柔軟に選択できます。
アステカ: UTXO モデルのプライベート zk ロールアップは、間もなくプライベート DeFi エコシステムをサポートする予定です (ただし、トランザクションデータのサイズが大きいため、現時点では追加の最適化が必要です)。一般的なコンピューティングをサポートしていませんが、数少ないものの 1 つです。リアルzkロールアップ。
燃料: V1 はオプティミスティックロールアップであり、非常に分散化されています。V2 は通常のパスをたどらず、EVM に適応しませんが、UTXO モデルの高性能 VM による並列 TX 処理をサポートし、最速の実行層。

メインネットワークとしてイーサリアムを使用したロールアップに加えて、次のものがあります。

everPay: Arweave に基づくSCPパラダイムレイヤー2。
Milkomeda: Algorand の EVM ロールアップ。
Orbis: Cardano の Validium モードでのロールアップ。

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2. ロールアップを改善する必要がある

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a) 集中化

Rollup Network の滑らかなユーザーエクスペリエンスは、セキュリティを犠牲にすることで実現されます。,ネットワークの多くのコンポーネントは集中化されていますが、この問題については次の 3 つの点を「屁理屈」で説明できます。

zk Rollup の zk 証明は数学的に偽造できません。
ユーザーは、L1 の DA を通じてすべての状態を再構築できます。
信頼モデル自体は集中型のスマートコントラクトです。

ただし、Rollup を一元化しても検閲やセキュリティが非常に低いなどの問題が依然として発生します。現在、その一元化は主に次の点に反映されています。

集中型シーケンサー:Optimistic Rollup と zk Rollup のシーケンサーのほとんどは集中型で存在します。つまり、tx のような実行、ソート、ブロック生成はすべて集中サーバーによってサポートされています。Arbitrum 以前は、シーケンサーのハードウェアの問題により、 , ネットワーク全体がダウンしています...
一元化のアップグレード:ほとんどのロールアップネットワークアップグレードは集中管理されており、ロールアップ全体を実際にハッキングするコストは、ネットワーク上の数十億の TVL に比べて無視できるほどであることを意味します。たとえば、zkSync はセキュリティ評議会を使用してアップグレードを管理しています。Ronin のハッキング事件の前を思い出してください。 10億を超える資金を少数の人々の複数の署名に依存させるのは絶対に危険です。

クローズドソースコンポーネント:Rollup の主要コンポーネントの一部はクローズドソースです。たとえば、StarkNet のほとんどすべての主要コンポーネントはオープンソースではなく、依然として集中的な方法で開発されており、オープンソースライセンスはありません。これは Web3 とは異なります。

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b) 実際のパフォーマンス

現在Rollupが示している超高性能は「偽り」であり、本当のFinalityはそれほど良くなく、まだまだ性能向上の余地があるという諸刃の剣です。

ユーザーが L2 でトランザクションを送信すると、トランザクションの成功または失敗に関するフィードバックがすぐに得られますが、実際には、このインスタントユーザーエクスペリエンスは L2 での Finality のみです。

データが L1 に送信されていない期間、または証明者がまだ認証または調停ウィンドウ内にある間、データは L1 ファイナリティを取得していません。したがって、ユーザーが借用しているため、ロールアップのユーザーエクスペリエンスは実際に非常に優れています。ロールアップを通じてしばらくすると、ユーザーは最初にソフトな確認に進むことができます。

上記の設計により、次のような問題が発生します。

偽のファイナリティ:本当のファイナリティは、データがイーサリアムなどの実際のブロックチェーンにアップロードされたときのみであるため、ロールアップの実際のファイナリティはどれくらいの速さであるかを考慮する必要があります)、どのくらいの頻度でイーサリアムにデータを送信しますか? ここでは、実際の分析を示します。チェーン上のデータ。

誇張された TPS:MDNICEエディター

c) 経済メカニズム

Optimism のトークンを例として、Layer2 Rollup、トークンモデル、および MEV のビジネスおよび経済メカニズムを研究します。

事業の型：ロールアップ利益 = Layer2 料金 - Layer1 ブロックスペース料金 (証明などのデータを L1 に保存し検証するためのセキュリティコスト) - ノードサーバーなどのコンピューティングコストこのうち、Layer2 料金 = ガス料金 + MEV + Layer2 によって請求される一部のプレミアム。ただし、このビジネスモデルのユーザーはノードとして参加できません。ロールアップ開発者のみが収益を得ることができます。以下は、Arbitrum と Optimism の Layer2 料金と Layer1 ブロックスペース料金におけるメリットとコストです。

トークンのメカニズム:Optimism のネットワークは良好ですが、トークンエコノミーはまだ弱く、OP には次の 3 つの致命的な問題があります: 1. ネットワークガスや PoS プレッジを支払うことができないなど、ユーティリティがない (もちろん、これら 2 つはロールアップユーティリティとしては良くありません) )、ガバナンスのためのみ 2. ネットワーク収益の価値を獲得できず、スペースをブロックすることができず、シーケンサーがどれだけのお金を稼ぐかは通貨保有者とは関係ありません 3. 流通数が非常に少なく、販売圧力が非常に高いこれらの問題は楽観主義の問題だけではなく、他のレイヤ 2 ロールアップもこれらの試練に直面する可能性があります。
MEV: Rollup は集中型シーケンサーであるため、これらの利点はシーケンサーによって取り込むことができます。MEV は両面的なものです。良い面としては、Rollup ネットワークはネットワークに対する MEV の価値を受け入れることができ、ネットワークに次ぐ経済的なメカニズムになります。分散化とマイナーインセンティブの重要な部分; 最悪の場合、ロールアップネットワークはユーザーに対する追加の税金とみなされるため、MEV をすべて排除する必要があります。Arbitrum は MEV を「無視」することを選択し、先着順を採用しました。サービスされるメカニズムですが、ノードのパフォーマンスに対する要件が高く、DDoS のコストが削減されます。

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3. Optimistic Rollup と zk Rollup の最終的なパフォーマンス比較

他の記事のように、Optimistic キャンプと zk Rollup キャンプの TPS と他の論文のパフォーマンスを比較するつもりはありません (興味がある場合は、記事の最後にある参考文献を詳しく読むことができます)。しかし、それらの本質と特徴から、、および長期的な結果のパフォーマンスを比較します。

この絵の詳細な解釈と注目すべき点は次のとおりです。

EVM 同等性の実装の難しさ: 実際、EVM の互換性、ノード構成要件、または最適化のいずれの点においても、zk Rollup の全体的な実装の難易度は Optimistic Rollup よりも高く、これは実際に追加のオーバーヘッドの存在を証明する方法です。 ... 余分な証明のオーバーヘッドは、ネットワークのパフォーマンスに常に余分な負担をかけるだけでなく、EVM 互換テクノロジの実装にとって大きな障害になります。
プライバシーやその他の要件を満たすのがより便利です: zk が使用されるようになったことで、真にプライベートな zk-zk ロールアップを開発するのは zk-Op ロールアップよりもはるかに簡単になります。もちろん、zk-Op ロールアッププロジェクトもあります。すでに発売されているZKOPRUなど。
最適化の方向: Optimistic Rollup の場合、並列化された tx 処理は非常に直接的かつ効果的な最適化であり、zk Rollup が同じスキームを使用する場合 (StarkNet の次のバージョンのシーケンサーは並列化可能)、長期的には依然として損失が発生します。オプティミスティックロールアップ (これも追加の証明オーバーヘッドによる) なので、zk ロールアップはフラクタル L3 スケーリングの代替を採用します。つまり、ロールアップの上にロールアップを構築し続けます。再帰的スーパーパワーにより、L2 は L3 の証明が正しいかどうかを検証できるだけでなく、正しい同時に、L1 は、L2 による L3 の検証が正しいかどうかを検証することもできます。
具体的な最適化の方向性: すべてロードマップと予想される設計計画から得られるものであり、現時点では実践がありません。個人的には、これらのアップグレードを完了するには長い時間がかかると考えています。これらのアップグレードの中には、副作用が発生するものもあります。新しいメカニズム。追加の信頼仮定が必要です。

この図は、長期的には Optimistic Rollup のパフォーマンスが zk Rollup よりも高くなるという結論を導き出しますが、数学によって保証される信頼性の方が強いです。ロールアップパフォーマンスの最終結果は楽観的ですが、実際の全体的な最終結果は zk になると思います。

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4. ロールアップの将来

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a) 分散化

分散化の観点から、シーケンサーと契約のアップグレードの問題に焦点を当てます。将来的には、ロールアップは分散化される必要があります,その場合、次の分散設計が必要になります。

分散型シーケンサー:Optimistic Rollup のシーケンサーメカニズムは基本的にさまざまなマジックチェンジの PoS (リーダー選出、MEV オークション、ローテーションメカニズム) であり、zk Rollup のメカニズムは Hermez の Proof of Efficiency や Proof of Validity Proof または Tendermint PoS のようなものです。 PoS メカニズムであるため、実際には追加の資本コストが必要です。
分散型契約のアップグレード:契約のアップグレードは、マルチ署名によって管理されるべきではなく、分散ガバナンス管理 (トークンを含む) または契約のアップグレード権限 (Uniswap V2 アップグレード V3 などの非必須アップグレードなど) によって完全に放棄されることによって管理される必要があります。
多言語クライアント:イーサリアムと同様に、多言語クライアントも分散化の必要条件であり、ネットワークの 100% の稼働時間を保証できます。