各 Rollup 解决方法的衡量科学研究_艺术品

各 Rollup 解决方法的衡量科学研究

伴随着以太币绿色生态的发展趋势带动大家对区块链室内空间的要求提高，以太币基本层上的买卖越来越极为价格昂贵。殊不知，区块链室内空间供给量仍维持不会改变。与 DeFi 运用互动必须付款使用价值数百美元的 gas 费，让很多终端产品用户望而生畏。Rollup 致力于客户的买卖迁移到成本较低的 Layer 2 上实行，随后再将这种 L2 买卖的证明大批量装包到一个 L1 买卖中并递交到 Layer 1 上开展清算，进而大幅度降低对区块链室内空间的占有，减轻对 Layer 1 的要求工作压力。

Rollup 分成各种类型，在吞吐量、延迟时间、安全系数、实用性和运作成本上拥有 不一样的衡量关联。文中紧紧围绕这种衡量关联制订了一个 Rollup 剖析架构，并剖析了这一架构为什么适用不一样的 Rollup 完成。大家期待这一架构能为新项目方按需挑选 Rollup 计划方案出示基本上参照。

自以太币问世至今，其吞吐量限定就已经是大家都知道的难题。选用利益证明和分块体制的 ETH 2.0 一直被视作扩展性难题的解决方法。尽管 ETH 2.0 在 2020 年 12 月就运行 Phase 0 并发布信标链，可是在 Phase 2 运行以前还没法合理减轻扩展性和吞吐量难题。

此外，Rollup 事实上早已变成减轻扩展性难题的短期内解决方法。在近期的一篇文章中，Vitalik 明确提出了一个根据 Rollup 的以太币路线地图，称 “以太币绿色生态有可能在短期内和中后期彻底依靠 Rollup 计划方案（及其一些 plasma 和情况安全通道）来完成扩展性”，许多精英团队早已逐渐努力创造该路线地图。

Rollup 在 2020 年获得了极大发展趋势：Fuel Labs 和 Optimistic 在主网公布了第一版 Optimistic Rollup；Loopring 的 ZK-Rollup 的总锁单量已超出 1 亿美金；Starkware 发布了 Cairo 专用工具链，便捷开发人员应用零专业知识证明技术性。大家见到 rollup 技术性拥有许多提升，包含 Aztec 和 ZkSync 根据改善 PLONK 引入递归计算工作能力。在 2021 年，大家还将见到大量进度。

在以太币的基本上搭建一个独立的层比较复杂，并且剖析目前的 Rollup 完成并非易事。Rollup 精英团队都是在全力宣传策划其解决方法在理论上的最好特性和作用，可是其风险性和衡量的基本信息却不为人知。使我们来深入分析怎样剖析 Rollup 的衡量关联和风险性，及其目前完成与这种风险性实体模型的相符合水平。

大家界定并表述了 Rollup 的关键考虑要素——安全系数、实用性、成本、延迟时间、吞吐量、资产规定和客户体验——并在这个基础上搭建了衡量关联的分析法。大家可以用这种特点来点评目前完成，那样不但能够从外部经济上掌握每一个 Rollup 的风险性和衡量关联，还能从宏观经济上掌握 Rollup 的整体状况。

Rollup 的评价指标：

安全系数

Rollup 的安全系数（即，客户和运营人储放在 Rollup 中的财产的一致性和安全系数）借助于最底层 Layer 1 区块链技术（文中专指以太币）。可是，一些 Rollup 计划方案的一些假定以及搭建方法也关联到安全系数。

1.诚信暸望塔假定

该假定觉得最少有一个诚信的 “暸望塔” 能够在挑戰期限内取得成功将证明递交给 Layer 1 智能合约。这类假定引入了安全系数和延迟时间中间的衡量，由于挑戰期越长，诚信的暸望塔递交证明的概率就越高；相反，挑戰期越少，这一概率就越低。

2.大批量撤出假定

该假定觉得全部 Layer 2 客户都能在大批量撤出期限内取得成功实行撤出事务管理。该假定引入了资产高效率的衡量，由于运营人的资产在大批量撤出期限内处在锁住情况。

3.发展设定（Setup）

每一个 ZK-Rollup 计划方案都应用零专业知识证明协议书来建立实效性证明。零专业知识证明系统软件将一个证明必须查验的逻辑性和关联封裝成一个能达到全部约束的电源电路。零专业知识证明协议书规定在证明器（Layer 2 运营人）和认证器（智能合约）中间开展名叫 “发展设定” 的预订义配备。

Zk-Rollup 关键有三类设定：可靠设定（Trusted Setup）、可升级设定（Updatable Setup，CRS）和全透明设定（Transparent Setup）。

可靠设定：在该设定下（如 Groth16），gas 成本较低，较大吞吐量较高。可是，每一个电源电路只适用一些固定不动作用。此外，每一次电源电路升級时，都必须进行可靠设定步骤。

可升级设定：在该设定下（如递归算法的 Plonk），gas 成本较高，较大吞吐量较低。可是，该设定最关键的优势是，不用改动电源电路就可以引入自定智能合约，这都归功于递归性。

全透明设定：在该设定下（如 Stark），当 Layer 2 区块链被填满时，gas 成本很低，可是在相近空块这类非理想化状况下，gas 成本会越来越出现异常高。

实用性

1.彻底兼容 EVM

彻底兼容 EVM 指的是 Layer 2 系统软件彻底兼容以太币主在网上现有的智能合约。

2.自定智能合约

Layer 2 手机客户端能够自定并引入比较有限的智能合约。Layer 2 客户和合作方能够根据各种各样专用工具以 zk-SNARK 电源电路（意味着智能合约的逻辑性）的方式引入其智能合约，但是电源电路会产生局限（电源电路可能不支持无尽迭代更新的循环系统）。

3.固定不动作用

能够添加一些 dApp 或智能合约，可是务必根据系统更新来完成。

运营人的成本

1.gas 成本

最佳 gas 成本：在于call data成本和固定不动成本。

最优 gas 成本：在于最佳 gas 成本、固定不动成本和完成最佳 gas 成本的几率。

固定不动成本：包含 Layer 2 区块链头、Layer 2 区块茎的储存量和零专业知识证明的成本。当要求较低时（在最优状况下），固定不动成本将占买卖成本的绝大多数。

2.测算成本

证明器時间：在 Zk-rollup 中，证明器必须很多時间来转化成证明。证明全过程中必须开展很多测算，来认证证明中的数百万个限定标准。一般而言，零专业知识证明的证明器時间在于电源电路尺寸和证明全过程中应用的硬件配置的容积。如果是 Plonk，证明器時间可能是 2 至 14 分鐘；如果是 Loopring v3.0，证明器時间可能是 7 至 10 分鐘；如果是 Stark，证明器時间可能是 3 至 5 分鐘。它是 Zk-rollup 的硬终结性延迟时间的关键决策要素。

证明器成本：证明器转化成证明所耗费的資源，在于证明器時间和实证研究吞吐量。

硬终结性：谈妥 Layer 2 区块链所耗费的時间。对 Optimistic Rollup 而言，这一时间就是挑戰期的时间；对 Zk-rollup 而言则是证明器時间。

软终结性：将 Layer 2 区块链递交到 Layer 1 上所耗费的時间。

提款時间：一些迅速买卖计划方案必须先递交 Layer 2 区块链，再作进一步解决。

吞吐量

基础理论较大吞吐量：根据链上实际操作的 gas 成本和以太币上每一个区块链的较大 gas。

Zk-rollup 的实证研究吞吐量：

1）实证研究吞吐量在于证明器時间。

2）证明成本、实证研究吞吐量和资产规定中间存有衡量关联。高些的吞吐量必须高些的证明成本和资产规定。

客户体验

应用感受是不是与应用以太币差不多。

资产

资产规定：运营人储存在智能合约内用于保障体系安全系数的资产。

资产高效率：流通性服务提供者/运营人在 x 時间内锁住在智能合约里的资产。

（1）全部应用证明的 Rollup 务必接纳特异性假定。该假定引入了安全系数和延迟时间的衡量（反映在挑戰期的长度上）。Arbitrum 的测网实例将挑戰期设成 30 分鐘，十分短并且事实上并不安全。这代表着，故意运营人能够对以太币进行 30 分鐘的互联网拥挤进攻，随后盗取 Layer 1 上的 Rollup 智能合约中的全部资产。

（2）每每 Loopring 更改其作用或算法设计时都必须新的设定。（最新版的 Loopring 应用內部的临时性发展典礼。）

（3）就每 30 万笔买卖转化成一个证明的电源电路来讲，Stark 的认证者必须 500 万 gas。可是，deversiFi 应用的Stark 电源电路是每 150 笔买卖转化成一个证明，必须超出 200 万 gas。（比较之下，Plonk 是每 300 笔买卖转化成一个证明，必须 50 万 gas；递归算法 Plonk 是每 3000 笔买卖转化成一个证明，必须 90 万 gas；Groth16 是每 2000 笔买卖转化成一个证明，必须 30 万 gas）。

（4）基本 Plonk 的证明器时间 2 至 14 分鐘（在于区块链中的买卖总数）。如果是递归算法 Plonk，证明器時间会翻一番，可是转化成一个证明必须 5 至 10 倍总数的证明器。如果是 Loopring 中应用的 Groth16，证明器時间约为 7 分鐘。

（5）最佳 gas 成本还在于 Rollup 的作用（转帐、买卖或多功能），因而它并不一定能恰当体现 Rollup 的花费。

（6）在 1.0 版本号中，Loopring 必须大量時间来搜集充足多的买卖装包成一个区块链，由于储蓄、提款和清算全是互不相关的。

（7）StarkWare 的一个解决方法不出示链上数据信息，只是引入数据信息可得性联合会。数据信息可得性联合会的确定大会上链。

（8）为了更好地处理证明器成本难题，Zksync 开发设计了新的硬件配置（FPGA）。为了更好地提升较大吞吐量，Zksync 和 Aztec 改善了 Plonk 中的递归算法电源电路。

（9）StarkWare 专业为证明器打造出了硬件配置，另外也专注于开发设计根据 Stark 的解决方法。

（10）Plonk 的 tps 为 300，递归算法 Plonk 的 tps 为 800 至 3000。

（11）Zk-rollup 的实证研究吞吐量在于证明器時间。比如，假定有 50 个证明器：在 Plonk（Zksync）中，证明器時间约为 720 秒（每 300 笔买卖转化成一个证明），因而实证研究吞吐量不太可能超出50 x 300 / 720 ~20 tps。在 Loopring 中，证明器時间为 420 秒（每 2048 笔买卖转化成一个证明），因而实证研究吞吐量为 50 x 2048/ 420=244 tps。

（12）在 Optimism 的第一个 Rollup 主网版本号中，每单 Layer 2 买卖必须耗费 2.1 万 gas。可是， 该精英团队服务承诺会出示一个提升版本号，将 gas 成本降至 5000。

（13）Aztec 出示的隐私保护买卖必须大量启用数据信息。

客户利用率：针对像 Rollup 那样未历经检测和认证的新技术应用，客户一般拥有慎重心态。不确立的衡量关联和多元性限定了流行选用。

安全系数：零专业知识证明协议书的挑选和挑戰期等要素都对 Rollup 计划方案的安全系数拥有 巨大危害。剖析和了解这种挑选并非易事。尽管沒有置入零专业知识证明电源电路所产生的多元性，可是对基本的智能合约开展财务审计自身就很有趣味性。对 Zk-rollup 计划方案开展财务审计是很艰巨的任务，仅有十分出色的安全性权威专家才可以担任。

资产规定：在初期环节，Rollup 的成本很高，利用率却一直很低。为一小部分客户建立并按时运作 Rollup 必须资金投入很多资产。在一些状况下，资产规定立即危害 Layer 2 系统软件的安全系数。因而，为了更好地确保 Rollup 的身心健康运作，创建一个经济发展系统软件是不可或缺的。

Rollup 技术是以太币扩展性难题的可行解决方案之一。现阶段有多种多样完成并部署 Rollup 的方式。由于该技术的多元性和多种多样衡量关联，大家必须掌握有关风险性。针对这些部署 Rollup 的精英团队与在 Rollup 上部署 dApp 的精英团队而言，安全系数、易用性、成本费和货运量全是在设计方案解决方案时必须考虑到的要素。

在这个大情况下，Kyber Network 了解到为客户出示经济发展便捷的交易规则的必要性。因而，大家资金投入了很多資源来科学研究并搭建 Rollup 解决方案，便于能够更好地服务项目于我们的未来方案。大家将适度发布更为详尽的信息，期待文中有助你了解并评定 Rollup 技术。

全文连接: https://blog.kyber.network/research-trade-offs-in-rollup-solutions-a1084d6b444

创作者: Trong Nguye

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