이더리움의 중요한 확장 계획: 낙관적 롤업 상태 보고서(중간)

완전한 EVM: 레이어 2 가상 머신

레이어 2 스마트 계약 계산이 신뢰할 수 없는 상태로 유지되려면 어떤 형태로든 레이어 1에서 그러한 계산을 수행하는 폴백이 있어야 합니다. ORU는 완전한 EVM을 지원하고 Layer 2는 EVM의 기본 계층에서 실행할 수 있는 자체 가상 머신이 필요하며 이를 위한 고성능의 생성 및 구현은 쉬운 작업이 아님을 알 수 있습니다. 즉, EVM은 자체적으로 실행되도록 설계되지 않았습니다. 에서 다운로드할 수 있습니다.EIP이 기능을 직접 통합하기 위해 EVM을 수정하는 가능성에 대해서도 논의하는 에서 이러한 문제 중 일부에 대해 읽어보십시오.Plamsa에서 이 문제에 대한 Kelvin Fitcher의 개요。 

따라서 5개의 전체 EVM 프로젝트는 모두 레이어 2 구현을 위해 자체적으로 수정된 버전의 EVM을 생성합니다. 신뢰할 수 있고 예측 가능한 사기 증명을 보장하려면 VM 실행이 결정적이어야 합니다. 즉, 증명 시점에 사기가 처음 발견된 상황을 정확하게 재현할 수 있어야 합니다. 따라서 블록 높이, 난이도 및 타임스탬프 확인과 같은 비결정적 작업을 완전히 수정하거나 제거해야 합니다. 마찬가지로 계약 생성 또는 소멸을 위한 opcode도 제거해야 합니다. 이 논리는 특별하기 때문입니다. 따라서 ORU의 레이어 1 계약은 ORU 체인에 배포되기 전에 Solidity 코드에 약간의 수정이 필요할 수 있습니다.

사기의 증거

모든 전체 EVM ORU는 사기 증명을 용이하게 하는 방법에서 몇 가지 기본적인 공통점을 공유합니다. ORU 체인의 상태는 상태 전환 수행을 포함하여 계산 작업의 해시와 마찬가지로 주기적으로 정렬 및 커밋됩니다. (모든 사례에서 상태 루트를 생성하고 확인하는 커밋 책임은 사용자가 아닌 운영자에게 있습니다). 사기 증명은 이 데이터를 부분적으로 사용하여 제출된 단계가 실제로 초기 상태를 최종 상태로 올바르게 변환하지 않았음을 보여줍니다.

전체 EVM 관행의 주요 차이점은 이러한 사기 증명을 대화식으로 처리하는 방법입니다. ORU는 기본적으로 사기 행위를 즉시 감지하고 궁극적으로 메인 체인의 합의를 얻을 수 있도록 충분한 호출 데이터를 포함해야 합니다. 그러나이 사기 증명을 수행하는 프로세스는 건설마다 다릅니다.

단일 라운드(때때로 혼란스럽게도 "비대화형"이라고 함) 사기 방지 체계에서 사기는 항상 단일 거래 또는 단일 당사자의 여러 거래에서 입증될 수 있습니다. 이것의 장점은 분쟁이 즉시 "해결"될 수 있고 번거로운 벡터가 없기 때문에 사기성 증명자에 대한 채권이 필요하지 않으며 작동이 간단하다는 것입니다. 사기는 여러 라운드의 사기 증명에서 명백하지만 사기 증명자와 블록 생산자 간에 여러 상호 작용 단계가 필요합니다. 이것의 장점은 가스 비용이 더 낮고(경우에 따라 더 낮음) 체인의 데이터 비용도 더 낮을 수 있다는 것입니다.

단일 라운드 사기 증명

Nutberry, Optimism 및 Celer의 ORU는 모두 일회성 사기 증명을 지원합니다. 이를 위해서는 모든 트랜잭션이 직렬화된 사후 상태 루트에 커밋되어야 합니다. Optimism의 모델에서 Celer도 직접적인 영향을 받으며 사기가 감지되면 사기 증명자가 트랜잭션의 초기 상태와 최종 상태의 시간(슬롯)을 게시하고 메인 체인이 트랜잭션을 완전히 실행하도록 합니다. (이 흐름은 Ethereum 블록을 검증하는 데 사용되는 상태 비저장 클라이언트와 유사합니다.stateless client모델은 매우 유사합니다). 이상적으로는 트랜잭션이 사기임을 증명하는 데 최소한의 상태 시간(슬롯)만 필요합니다. 그러나 원칙적으로 트랜잭션은 많은 양의 상태 데이터를 읽어야 할 수 있습니다. 사기 증명이 데이터 및/또는 계산 집약적이고 메인 체인 블록에 배치하기 어려운 경우 Optimism은 증명을 여러 트랜잭션으로 분할할 수 있습니다(이러한 트랜잭션은 여전히 ​​사기 증명자가 제출합니다. 따라서 어떤 의미에서, 이 추가 단계는 "대화형"으로 간주되지 않습니다.)

Nutberry의 접근 방식은 비슷하지만 "게이트 계산(gated computing)” 계약을 실행하기 위한 모델. 스마트 계약은 체크포인트를 포함하도록 패치됩니다. 이 모델에서 트랜잭션은 여러 개의 보다 세분화된 중간 상태 루트에 커밋되어 더 많은 데이터가 필요할 수 있지만 더 작은 청크로 사기 증거를 실행합니다.

여러 라운드의 사기 증거

증명자는 여러 단계의 사기 증명이 사실인지 여부를 결정하기 위해 여러 단계에서 사기 증명자와 상호 작용해야 합니다. ORU가 정의한 핵심은 정직한 참가자나 관찰자가 처음부터 어느 쪽이 진실을 말하고 있는지 결정할 수 있도록 충분한 데이터를 게시하여 도전 기간의 결과를 예측하는 것입니다.

Interstate One의 경우 트랜잭션에 상태 루트가 포함되어 있으며 Merkle 루트는 단계 자체가 아닌 게시 ​​시 해당 실행 단계에 제출됩니다. 어떤 의미에서 이 제출은 부차적인 "낙관적" 가정입니다. 검증자가 질문을 할 때만 운영자는 호출 데이터에 EVM 메시지 스택을 게시하고 검증자는 사기를 간단히 증명하는 데 사용할 수 있습니다. 최악의 경우 이 프로세스는 총 3라운드가 걸리며 관련된 트랜잭션의 단계 수에 선형 호출 데이터가 필요합니다(모든 경우에 선형 데이터가 필요한 단일 라운드 사기 증명과 비교).

상호 작용을 향상시키는 최첨단 기술은 Offchain Labs의 Arbitrum Rollup으로, 온체인 공간을 최소화합니다. Arbitrum을 사용하면 트랜잭션이 아닌 블록만 상태 루트에 커밋해야 합니다. Interstate와 마찬가지로 여기에는 커밋 해시 계산도 포함됩니다. 두 당사자가 모순된 주장을 하는 경우, 그들은 무효로 수행된 단일 계산 단계를 대화식으로 찾아내는 분쟁에 들어갑니다(사기가 있는 경우 원칙적으로 최소 하나의 유효하지 않은 단계가 존재해야 함).

그들은 사기가 격리될 때까지 스택에서 효율적인 이진 검색을 수행하여 이를 수행합니다. 즉, 사기 증명자가 스택을 통과하고 중간 지점에서 상태 해시를 요청한 다음 스택을 양분하고 유효하지 않은 것으로 알려진 절반을 반복합니다. 이 프로세스는 유효하지 않은 작업이 하나만 남을 때까지 반복된 다음 온체인에서 실행됩니다. 따라서 최악의 경우 이 프로세스에는 (n)개의 로그 단계(여기서 n은 피연산자 수)가 필요하고 최소한의 레이어 1 계산이 필요합니다.

이 접근 방식의 놀라운 속성은 진행 중인 분쟁에도 불구하고 시스템의 나머지 부분을 중단할 필요가 없다는 것입니다. 사용자와 블록 생산자는 평소와 같이 거래를 계속할 수 있습니다. "논란"은 가능성의 나무의 한 가지로 생각할 수 있습니다. 정직한 사용자는 어느 당사자가 정직한지 확인 및 결정할 수 있으며 이를 바탕으로 분쟁이 궁극적으로 해결되는 방법을 확인할 수 있습니다. 따라서 분쟁 기간은 시스템의 나머지 부분을 지연시키지 않습니다. 자세한 내용은 다음을 참조하십시오.How Arbitrum Rollup Works。

애플리케이션별 롤업

ORU 프로젝트는 보다 제한된 기능을 지원하는 동시에 토큰화된 지불, 탈중앙화 교환, 개인 지불 및 대량 마이그레이션과 같은 보다 구체적인 사용 사례를 중심으로 최적화를 모색합니다. 네 가지 프로토콜은 각각 고유하며 개별적으로 살펴보겠습니다.

연료("블록체인의 비트코인")

Fuel은 비트코인과 유사한 데이터 모델을 사용하여 결제 중심의 UTXO 기반 ORU 사이드체인을 구현하고 있습니다. 이 디자인은 단순성과 더 저렴한 검증 및 사기 방지를 위해 일부 스마트 계약 기능의 균형을 맞춰야 합니다. 사실, Fuel 대 전체 EVM ORU 트레이드오프에 대한 많은 생각은 Bitcoin 대 Ethereum 트레이드오프와 유사합니다.

Bitcoin과 마찬가지로 Fuel 체인의 상태는 사용되지 않은 모든 트랜잭션 출력의 모음으로 암시적으로 정의되며 상태 루트 직렬화가 필요하지 않습니다. 2014년 Greg Maxwell과 함께 간결한 사기 증명을 지원하는 모델Greg Maxwell in 2014비트코인에 대해 원래 제안된 모델은 비슷합니다(그리고 2019년에 John Adler 단독으로 다시 발견됨).and independently rediscovered by John Adler in 2019) 트랜잭션은 비트코인 ​​트랜잭션과 매우 유사하지만 각 입력이 처리되는 위치를 지정하는 추가 데이터 필드를 포함합니다. 이 데이터 영역에서 하나 또는 두 개의 포함 증명을 사용하여 모든 사기 사례(이중 지불 공격, 가짜 입력 등)를 한 번에 증명할 수 있습니다. 저비용 사기 증명 외에도 UTXO 모델은 더 높은 성능 검증을 약속합니다. 즉, 더 나은 상태 액세스 패턴 및 병렬 처리(동기식 검증 EVM 실행에 비해)입니다.

여기여기）。

ANON의 ZK-Optimistic-Rollup("블록체인의 ZCash")

여기여기), 펀드 청구는 UTXO 스타일 "발행"의 형태를 취합니다. 지불은 새로운 발행으로 이어지고 발행이 미래의 이중 지출을 방지하는 데 사용된다는 것을 기록하는 "무효자"를 생성합니다. 트랜잭션에는 실제로 관찰자에게 세부 정보를 공개하지 않고 모든 유효성 조건을 충족하는 것으로 입증될 수 있는 ZK-SNARK도 포함됩니다.

간결한 사기 증거를 유지하기 위해 ZK-ORU에는 ZCash에는 없는 기능이 있습니다. 취소 알림은 Sparse Merkle 트리에 저장되고 각각의 새로운 ORU 블록으로 업데이트됩니다. 이를 통해 멤버십(커밋됨) 및 비멤버십(커밋되지 않음)을 쉽게 증명할 수 있습니다. 다른 모든 ORU와 마찬가지로 계산은 SNARKS 자체의 검증을 포함하여 낙관적으로 지연됩니다. 유효하지 않은 SNARK를 포함한 모든 사기 사례를 한 단계로 입증할 수 있습니다.

SNARK를 생성하는 부담은 사용자에게 있으며 ANON은 클라이언트가 SNARK를 생성하는 데 10-30초를 소비할 것으로 예상합니다.

(유사한 이름과 구성 요소에도 불구하고 ZK-Optimistic-Rollup은 반드시 개인 정보 보호를 제공하지 않고, 사기 증거를 사용하지 않으며, 유효성을 증명하기 위해 운영자가 생성한 SNARK를 사용한다는 점에서 ZK-Rollup과 실제로 다릅니다. 환영합니다. 암호화폐로.)

WCL의 ORU 허브

이 ORU 작업은 롤업 체인 간의 일괄 거래를 위한 표준이 되고 사용자가 자발적으로 자금을 업그레이드 계약으로 마이그레이션하는 수단입니다.

작업 자체는 Fuel과 같이 저렴한 사기 방지 및 데이터 검증을 제공하는 단순한 계정 전용 결제 기반 체인입니다. 이 구성의 주요 목적은 한 체인에서 자금을 인출하고 다른 체인에 재입금할 필요 없이 서로 다른 체인 간에 직접 전송할 수 있는 표준 아키텍처를 설정하는 것입니다. 이는 일괄 입금을 지원하고 체인 간에 단방향 교차 연결을 설정하여 달성할 수 있습니다. 대상 체인의 유효성 검사기가 원래 체인에서 사기를 감지하는 즉시 추가 지연 없이 지불이 최종적인 것으로 간주될 수 있습니다. 이는 ETH 2.0 교차 샤드 통신에 대한 연구와 일치합니다.ETH 2.0 cross shard communication논리는 비슷합니다.

계획된 주요 사용 사례는 업그레이드 가능성이지만 이 메커니즘의 잠재적인 다른 사용 사례는 별도의 고유한 라이브 롤업 체인 간의 마이그레이션이며 이에 대해 더 많은 연구가 필요합니다. 롤업의 체인 간 마이그레이션을 위한 정확한 프로토콜과 확인이 필요한 표준 체인에 대한 자세한 내용은 아직 공개되지 않았으며 향후 여기에서 링크될 예정입니다.

IDEX 2.0

IDEX의 고유한 특징은 프로덕션에 투입된 프로젝트의 최상의 확장 버전으로 ORU를 사용한다는 것입니다.IDEX 계약은 현재 메인 네트워크에서 실행되고 있습니다.IDEX 계약에서 사용하는 상태 모듈(state) 다른 Ethereum 응용 프로그램보다.

IDEX 2.0의 롤업 체인은 등록 주문 유형의 탈중앙화 교환 기능을 지원하며 이 특정 사용 사례를 중심으로 구축됩니다. 체인은 주문 실행, 사용자 잔고 유지, 고급 주문 유형, 자동 거래 엔진 등과 같은 다른 기능을 설정할 수 있도록 합니다.

IDEX ORU의 유효성 검사기에는 IDEX 토큰이 있어야 합니다. 유효성 검사기는 게시된 블록을 증명하는 영수증을 제출하고 유효한 블록에 대한 서명과 유효한 사기 증거 발행에 따라 보상 및/또는 처벌을 받습니다(전체 "위험" 유효성 검사를 수락하기로 선택한 경우). 보상은 거래 수수료의 일부와 자체 토큰을 사용하여 지급됩니다(암호 경제 모델 분석은 이 기사 범위를 벗어납니다. 자세한 내용은 IDEX 2.0 백서를 참조하십시오.DEX 2.0 whitepaper）。

프로토콜에서 블록 생산자는 블록의 Merkle 루트만 초기 입력으로 업로드하고 요청을 받았을 때만 블록 콘텐츠를 호출 데이터에 게시합니다. 롤업 블록 데이터의 가용성이 온체인에서 보장될 수 없기 때문에 이는 위의 "낙관적 롤업"의 정의에 맞지 않습니다.Optimized Optimistic Rollup' 통화 데이터가 공개되면 사기를 증명하기 위한 추가 단계가 있습니다. 이 접근 방식의 신뢰/보안 영향은 아래에서 논의됩니다.

저자: Daniel Goldman(다니엘 골드만) 프리랜서 소프트웨어 엔지니어, 기술 컨설턴트, 저자

교정: 사무엘

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