以汇总为中心(rollup-centric)的以太坊路线图:基于分片之上的汇总方案可将每秒交易数即吞吐量提高约6400倍!

20-10-05 banq

由于CAP定理等三难问题存在,区块链当前最大挑战是需要提高分布式事务的处理规模,也就是每秒交易笔数。传统比特币存在每秒7笔交易的限制,以太坊使用了gas机制,随着网络变得越来越繁忙,以太坊gas价格也随着交易发送方的竞标而互相竞争。这会使使用以太坊变得非常昂贵。当网络繁忙时,事务处理速度会受到影响,这会使某些类型的dapps的用户体验变差。

以汇总为中心的第二层解决方案实际是在线事务机制+离线事务机制的结合,最终将离线交易事务汇总到在线事务主线中。

 

Layer 2第二层

以太坊提出了Layer 2(第二层)是实现可伸缩扩展的解决方案统称,目标是通过脱链处理事务来帮助扩展您的应用程序。

  • 为什么需要第2层?

  1. 一些用例,例如区块链游戏,对于当前交易次数不敏感
  2. 使用区块链应用程序可能会不必要地昂贵
  3. 可伸缩性的任何更新都不应以分散安全性为代价–第2层建立在以太坊之上。

第二层有Channels和Rollups两种解决方案子案:

  • Channels

Channels通道允许参与者进行脱链交易X次数,而仅向链上网络提交两次交易。

适用于:

  1. 很多状态更新
  2. 预先知道参与者人数
  3. 当参与者总是有空时

参与者必须将以太坊的一部分状态(如ETH存款)锁定为多重签名合同。多重签名合同是一种合同,需要执行多个私钥的签名(并因此达成协议)。

以这种方式锁定状态是第一个事务并打开Channel。然后,参与者可以快速自由地进行脱链交易。交互完成后,将提交最终的链上交易,从而解锁状态。

缺点

  1. 不支持公开参与
  2. 必须锁定资金

  • 汇总ROLLUPS 和侧链SIDECHAINS

汇总是将侧链交易捆绑或“汇总”到单个交易中并生成加密证明的解决方案,称为SNARK(知识的简洁非交互式论证)。仅将此证明提交给主链。

侧链是与以太坊兼容的独立区块链。

换句话说,汇总意味着所有状态和执行都在侧链中进行,包括签名验证,合同执行等。以太坊主链仅存储交易数据。

汇总解决方案要求已在汇总合同中抵押债券的relayers中继器。这使他们能够准确地relay中继汇总。

优点:

  1. 降低用户费用
  2. 公开参与
  3. 快速的交易吞吐量

汇总有两种类型:

  1. 零知识–仅能处理简单的交易
  2. Optimistic乐观汇总–可以使用乐观版本的EVM(乐观虚拟机)运行以太坊可以执行的任何操作

 

以汇总为中心(rollup-centric)的以太坊路线图

V神提出以太坊最终使用第二层的rollup汇总解决方案最终实现25000-100000TPS的交易量,其短中期的发展轨迹如下:

  1. 使用分片sharding+汇总rollup的超高可伸缩阶段
  2. 分片不能“cancelled取消”
  3. 尽可能使用rollup汇总,无需eth2就可以获得100倍缩放规模。

原始的ETH2路线图分三个阶段创建:

  1. PoS(即将推出)。
  2. 数据分片,而非计算分片(即分片链*包括*〜2 MB /秒)数据,但只是笨的数据blob,而不是txs)
  3. 分片tx处理

目前,我们有大约15-45 TPS。汇总可将吞吐量提高约100倍。分片增加了约64倍。这两个乘积相乘;*分片之上的汇总可将吞吐量提高约6400倍(!!)

lightclients有一个令人信服的观点(eth2是汇总格式),即汇总和tx执行分片实际上是“非常相似”的机制。但这进入了更为复杂的理论,并且远离了对应用程序的具体后果。

 

乐观汇总的定义

一个乐观汇总Optimistic Rollup(ORU)具有以下属性:

  1. 所有交易数据均已经在链上提交
  2. 状态根是已经在链上提交的
  3. 状态根已经被乐观地接受
  4. 有一些节点可以验证ORU的过渡
  5. 链上存在一个防欺诈执行者,可以还原回滚无效的交易事务

 

短期路线:提高汇总的Eth1

以汇总为中心的以太坊路线图中提出:在短期内,主要将以太坊基础层扩展目标定位在可容纳多少数据块的扩展上,而不是链上计算或IO操作的效率上。汇总的可伸缩性的唯一决定因素是链可容纳的数据量,任何超出当前〜60 kB / sec的增长都将有助于进一步提高汇总的可伸缩性。

 

长期目标

以汇总为中心的路线图还可能意味着对eth2的长期未来进行重新设想:作为每个人都可以处理的单个高安全性执行碎片,以及可扩展的数据可用性层。

要了解为什么会这样,请考虑以下因素:

  • 如今,以太坊拥有约15 TPS。
  • 如果每个人都进行汇总,那么我们很快就会获得约3000 TPS。
  • 一旦阶段1出现并且汇总移动到eth2分片链进行数据存储,我们的理论最高速度将达到约100000 TPS。
  • 最终,第2阶段将到来,将eth2分片链带入本机计算,从而使我们获得〜1000-5000 TPS。

 

折衷方案

可以采取折衷的方法:拥有少量的执行分片(例如4-8)和更多的数据分片。目标是执行分片的数量仍然足够低,以至于在特殊情况下,常规计算机将能够完全验证所有分片,但是与现在相比,基础层空间仍然要大得多。

 

上周(2020年9月25日),optimismPBC乐观团队宣布他们的测试网第一阶段的启动,以及通往主网的路线图。当然这不是唯一的以汇总为路线,还有Loopring 39Zksync 36和基于Starkware技术的Deversifi 34已经存在并且在主网上有用户。

 

                   

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