以太坊重要擴容方案：Optimistic Rollup現狀報告(上)
作者：Daniel Goldman（丹尼爾·戈德曼）自由軟件工程師、技術顧問、作家
校對：Samuel
校對：Samuel
校對：Samuel
以太坊新興Optimistic Rollup 生態系統的技術概覽
Optimistic Rollerball (Daniel Goldman original, 2020)
以下報告由MolochDAO授權製作，John Adler提供相關意見/複審；但此篇所有觀點均代表本人。此外，項目評估僅為該報告發稿時的狀態簡況（2020年2月）。事事均在變化，不做過度承諾。
此處
此處
Fuel Labs
ANON
Whitehat, Cellani, Lim ( hereby “WCL”)
Pinkiebell
Offchain Labs
Interstate Network
Optimism
IDEX
Celer
點擊此處回顧他們的差異性。最後，我們將深入探討一些定性問題，這些問題將圍繞以上項目如何在空間中發揮自己的作用。
背景& 理論
儘管美名在外，但開放且未授權的區塊鏈也有很多問題：網絡中的所有完整節點必須可見，並驗證系統處理的每筆交易； 超低效率（相較中心化數字支付系統而言）是加密貨幣備受爭論的擴容挑戰的核心。
Layer 2 協議是減輕此類負擔的一類方法。將所有的節點全部驗證所有交易，變為僅由感興趣的各方（例如那些希望獲得自己資金的人）對交易的某些子集進行本地驗證，以此（以某種方式，形狀或形式）來轉移這種負擔。重要的是，他們保留基本層無需信任的安全模型，同時無需依賴用戶自己運行的軟件以外的資源。
數據可用性：解決
在以太坊Layer 2 研發的早期階段，研發人員計劃在隱含假設下運作，即基礎層“減輕驗證負擔”就是完全將（某些）交易數據隔離在區塊鏈之外。 （請參閱Josh Stark 2018年初的文章Making Sense of Ethereum’s Layer 2以了解當時的思維方式）。
加密貨幣協議有其內在的經濟屬性，可以激勵區塊生產者及時地、廣泛地共享區塊（除非是自私挖礦等邊緣情況selfish-mining edge cases）； 區塊鏈基礎層有時被稱為“數據可用性引擎”。確保數據是（完全）公開的，可以保證其能夠進行驗證，並且無效交易幾乎無法通過。
因此，在Layer 2的場景中，如果要將數據完全隔離在鏈外，將不再能保證我們有這種數據可用性； 因為那些擔心數據有效性的人可能會隱瞞數據。因此，我們必須弄清楚，在這種極端情況下，如何以某種方式確保不會發生無效的狀態更新。對於Layer 2系統，數據隱瞞問題始終是最難最壞的情況；因為最糟糕的就是在沒有信息的情況下去探尋事實。
如果我們的定義足夠寬鬆，針對該數據隱瞞問題的所有解決方案都可以分為兩大類：狀態通道和Plasma（channels and Plasma）。如果兩方在一個通道中，雙方一致同意後，鏈下數據的更新才真正有效。因此，如果Alice 選擇保留Bob 的數據，Alice 將處於最新狀態； 保留數據對她沒有好處。相比之下，Plasma 則沒有雙方一致同意的這一要求。這直接導致在Plasma 中，如果用戶沒有任何直接證據，則可能發生無效更新。即使在這種情況下，Plasma 仍可以保證用戶持有必要的鏈下數據，在交互質疑期中證明並確保其資產所有權。
就實際結果而言，狀態通道已成為第一個Layer 2 構造。人們很容易理解，且狀態通道（可能）確實解決了一些基礎的研究挑戰，我們的確也看到狀態通道在比特幣和以太坊上的應用。狀態通道具有一些實用屬性，例如即時交易，這些屬性非常契合一些特定應用程序的需求。儘管是較通用的擴容方案，但在某種程度上仍受限制。從本質上講，通道之間是彼此獨立的，且免信任的連接將導致資本效率低下，及/或受制於可用的流動路徑。 （我之前在Bitcoin’s Lightning Network此處
此處此處及此處發表分析了Plasma Cash 及其變體的合理進展及其帶來的挑戰。
Plasma 的問題讓甚至一些人認為其會消失（declare its demise）。即使有人認為這種說法還為時過早（例如我），但是毫無疑問，Plasma 比預期設想的更加困難復雜，而且傳輸結果的空間速度比最初希望的要慢。隨著Plasma 的停滯，以太坊社區渴望類似非監管下的、具有側鏈特性的事物。此時，就研究和實施狀態而言，Optimistic Rollup 出現了。
數據可用性：讓步
我們可以在各種先前的提案中發現目前Optimistic Rollup 的構造痕跡，比如Shadowchains, Coinwitness, bulk validation with ZK-SNARKS (現在以及 ZK-Rollup),以及就目前了解而言，等。
就目前了解而言，John Adler和Mikerah Quintyne-Collins（又稱““Bad Crypto Bitch博客文章Merged Consensus博客文章博客文章中描述了類似原理，並在Optimistic Layer 2 遊戲語義分析中將其定為框架，命名為Optimistic Rollup（無論出於何種原因），並最終確定。
Optimictic Rollup 採用前一段中所述的框架並把它翻轉過來；ORU 並不打算在數據隱瞞的情況下保留非監管性，而是採取了一種更直接的方法，即直接要求將交易數據發佈在鏈上，更具體地說，要求將足夠的數據發佈在鏈上，以便任何運行以太坊節點的人都可以重建ORU 的狀態。擴容的好處在於，Layer 1 僅需發現數據並將其Merkle 樹化為區塊根，無需執行任何操作；（理想情況下）計算僅在Layer 2 執行。因此，交易數據作為呼叫數據發佈在鏈上，並且不存儲在狀態中；因為狀態容量增長和計算成本（可能）是以太坊擴容的核心瓶頸，這具有不小的增長空間。
與Plasma 一樣，基礎層無法直接驗證交易就意味著會有一些無效交易。在ORU 下，任何當事方都將見證無效交易的更新，然後通過欺詐證據向基礎層展示欺詐證明，欺詐證明將還原欺詐性區塊以及及後續的區塊更新。一旦過了足夠的時間而沒有提交欺詐證明，就可以確定並彙總區塊，從這些區塊中啟動的提款就可以完成。為了抑制故意發布無效區塊的行為對社區的惡意破壞，區塊提交人會發布一個保證金，如果欺詐證明有效，將大幅削減保證金。這種防欺詐處理的精確方式是任何特定ORU 結構的核心。
與Plasma 相比，ORU 有一個不可避免的根本性缺點，那就是它的擴容性相對較低。假設鏈上數據與ORU 塊中的數據成正比，則ORU 構造會受到基礎層最大數據量的限制。不過在其他方面ORU 也有很多益處，包括：
更輕鬆/更廣泛地支持智能合約
更容易地支持任意付款面額
無需許可的區塊生產
更簡單的博弈退出機制
相對簡單的操作
正如我們預料，即使是上述因素也需要在不同的ORU 結構中相互權衡。 （有關ORU 背後的更多信息，請參閱John Adler 的“The Why’s of Optimistic Rollup”。）
Projects Overview 項目概覽
本報告採訪了9個使用ORU 設計模式的項目，其中一個項目選擇在發佈時保持偽匿名狀態（以下稱為“ ANON”）。
僅考慮Optimistic Rollup 範圍內的項目，也就是說，它們必須都是“Optimistic”，包括某種假設，即“假設有效，除非或者直到提交欺詐證明”（即，不是ZK-rollup）並包括“Rollup”，即，鏈上發布了足夠的數據，任何觀察者都可以重建狀態並檢測無效性（即，不是Plasma）。大多數所討論的大多數項目都嚴格符合這些參數，唯一的例外是IDEX 2.0，其詳細信息將在下面討論。基於Plasma 或與Plasma 相鄰的構建上工作的其他各種項目，都屬於研究ORU 的初期階段，包括Matic，LeapDAO 和Cryptoeconomics Lab。
智能合約支持和欺詐證明互動性
ORU 項目之間的核心區別在於它們對智能合約腳本的支持程度，以及它們所需要的驗證和欺詐證明的性質。在本次調研的9個項目中，有5個項目在其Rollup 中實現了完整的以太坊虛擬機功能，其中rollup 側鏈具有Solidity 智能合約支持，其支持程度（大致）與以太坊基礎層的智能合約支持程度相當，而其餘項目則更偏向於支持更有限的、受限的功能。
關於研究/ 討論的開放性話題
關於研究/ 討論的開放性話題
完整的EVM: Layer 2虛擬機
應用特定的Rollups
信任假設
營利
用戶體驗/ 驗證
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