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观点:ZK Rollup 将赶上并超越 Optimistic Rollup,最终将取而代之

我从来没有写过关于“Optimistic Rollups vs ZK Rollups”的帖子。 他们都很棒。 我的写作一直是关于反对极其低效、不可扩展、不安全和不灵活的单体 L1,我们已经看到了资本的荒谬错误资本分配。 我唯一的目标是看到区块链以技术、经济和社会可持续的方式扩展到全球。 单片 L1 不仅不可持续,而且它们实际上永远无法提供一开始所需的吞吐量——并且会偏离几个数量级。 这不再是一个问题——我们需要模块化执行层和数据可用性采样来扩展区块链,从未如此清晰。 我们越早认识到这一点并转向这一点,区块链行业就会越好。 这只是我的看法。 与往常一样,请把本文当做一个业余爱好者的意识流漫谈,而不是专业的研究作品。

单片 L1(仍然)效率极低

我在 2020 年开始撰写有关Rollup的评论,并在去年的这个时候发表博客文章,当时压倒性的主流叙述是“Cardano/<插入竞争性L1> 智能合约迫在眉睫,将会有大量的人一夜之间从以太坊转到<插入竞争性L1> ”。后来的叙述是“L2是临时的创可贴,唯一的扩展方法是 L1”。即使在 2021 年末进行最温和的测试,竞争性L1 的叙述也以惊人的速度解开(顺便说一下,我将单体 L1 定义为没有有效性、欺诈、DA 证明或无状态的 L1:

币安智能链BSC(刚刚重命名了,不过重命名并不会使其去中心化)系统需求因状态膨胀而激增。结果,节点开始不同步,导致许多问题。这里的错误是他们在开始时指定了非常低的要求——他们没有告诉每个人系统要求随着状态膨胀呈指数增长。现在他们在没有足够的审计或测试的情况下做出鲁莽的改变。当然,切换到 Erigon 并拥有多个链会带来更多的好处,但总会有严重的限制。

Solana 没有犯这个错误——他们从一开始就对非常高的系统要求持开放态度。现在,我绝对不会对 Solana 的各种失败和问题感到难过,因为这在很大程度上是因为它是一个早期的 beta 产品。由于缺少功能而导致的错误和问题总是出现在 beta 项目上——无论是Rollup、dapps 还是单体 L1——我只希望开发人员能够修复这些问题。但问题是,经过多年的成熟,它已经过实战考验,没有错误,并且实施了收费市场,它只会提供吞吐量的增量增加,并且技术和经济成本高昂可持续性。 Solana 本质上是不可扩展的。 Optimistic Rollups 是 Solana 的卓越解决方案,并且会更快成熟。

可以说,Polygon PoS 是继以太坊之后被采用最多的链。现在,Polygon PoS 确实是一个“commitchain”,而不是一个竞争性L1,但它仍然是一个非常单一的链,并且受到与 L1 相同的严重低效率的约束。 Polygon PoS 达到了极限,遭受垃圾邮件的困扰,提高了最低 gas 下限。但即使在那之后,它也被项目发送垃圾邮件交易,将 gas 价格提高到 0.10 美元以上。需要明确的是,这比 Solana 或 Cardano 的结果要好得多,在拥塞期间,99% 的交易都会失败,只有微型 MEV 机器人会获胜。值得称赞的是,与其他单体项目不同的是,Polygon 团队非常公开地承认了这些局限性,并通过全力投入 ZK Rollup来采取行动——这实际上将实现高可扩展性。行动胜于雄辩,投入的10亿美元的行动资金值得表扬。

说到 Cardano,它们也是一个非常早期的 beta 产品,和 Solana 一样,也必须实施收费市场。Cardano的系统要求仍然很低。最近,我看到 Cardano 社区对rollup的兴趣越来越大,很高兴看到!然而,除非 Cardano 本身没有实施数据可用性采样,否则所有这些都是徒劳的。

我们看到还有许多其他项目未能脱离炒作。我们已经看到,每当区块空间饱和时,Avalanche C-Chain 的费用就会飙升——我的意思是,这是单体链的一个基本特征。子网会分散安全性或去中心化,并将受到同样严重的限制。关于“在线修剪(online pruning)”:让我们拭目以待,但这似乎实现了 Geth 的离线修剪,并使得修剪发生的频率更高。这可能是对 Geth 的一个很好的补充,但它绝对不能解决状态膨胀的根本限制。我们已经看到 Harmony 失败等。但我也想强调那些正在为下一代构建具有实际可扩展解决方案的项目:以太坊、Tezos、Celestia 和 Polygon Avail 以及数据可用性采样; Mina & Aleo 的有效性证明;当然,还有几十个Rollup——现在似乎每周都会出现一个新的Rollup!很明显,我们已经进入了模块化架构的时代——很少有人会认真地构建新的单体 L1。在紧要关头,像 Polkadot 和 NEAR 这样的“原型模块化”项目是临时解决方案,虽然不能解决上述许多问题,但确实保留了可持续性和安全性。不过,如果您不关心可持续性和安全性,Dfinity/ICP 正在构建有趣的东西。

我还想明确的是,单片 L1 有一条前进的道路,这实际上是我唯一的目标:让整个行业升级到下一代技术。例如,Avalanche 可以在由完整验证器集验证的基础层实现“数据可用性采样子网”,并邀请模块化执行层在其上构建或构建自己的。但在这成为他们路线图上明确的优先事项之前,我将继续推动这一叙述,直到变革在整个行业中无处不在。

现在,并非每条链都必须是Rollup或某种模块化设计。 主权 L1 在安全性不重要的情况下仍然占有一席之地,并且您希望通过Rollup完成一些难以或不可能完成的新功能。当然,这在很大程度上是一个利基市场,但它是真实的。 Cosmos 生态系统在这方面做了出色的工作(Polygon Edge 也在构建令人信服的解决方案),尽管我希望看到这些链得到有效性证明,并且 IBC 发展以验证有效性证明。这与多 L1 桥接将获得一些突破一样好。但即使是完美的有效性证明的桥梁——比如 =nil;基金会正在建设 Mina <> 以太坊桥——仍然假设较弱的链没有受到损害。 Rollup 桥为您提供全面的安全保证,即使较弱的链受到损害,您仍然可以继承较强链的安全性。

最后,讨论时机很重要。Optimistic Rollup还没有准备好,所以使用非 beta 单片 L1 仍然有意义。应该注意的是,在这两种情况下——Optimistic Rollup 或单体链——都存在不同程度的成熟度/不稳定性,因此您必须逐个评估。但我不会写关于此时此地的文章——我唯一的兴趣是看看区块链如何在长期内大规模且可持续地扩展。但Optimistic Rollup正在迅速成熟,有明确的途径成为可持续的解决方案。只需要工程工作即可实现——很有可能至少有一个智能合约Optimistic Rollup将完全去中心化、实施数据压缩、拥有高流动性桥梁,并在一年内扩大规模。一旦Optimistic Rollup准备好迎接黄金时段,几乎所有单体 L1 的游戏就结束了。

过去,我持有非常长远的观点,因此可能会以更积极的方式讨论 ZK/有效性 rollups。我一直认为最终的结果是 ZK rollups,我看到几乎所有的乐观 rollup 要么变成 ZK rollup,要么用有效性证明取代他们的欺诈证明系统。但这种可能性可能是 3 年后。

第一部分到此结束:在这一点上,有大量证据表明单片 L1 是一条死胡同,所以我只想一劳永逸地强调这一点,然后继续前进。下一部分将主要以以太坊为中心,因为这是所有Rollup创新的所在,并且他们拥有最雄心勃勃的可扩展性路线图。如果你被以太坊冒犯了,请移开视线。

Optimistic Rollup 与 ZK Rollup

所以,让我们在此时此地谈谈Optimistic Rollup和 zk Rollup。作为旁注,仅本周我就了解了 Obscuro、TEE Rollup和 Urbit 的rollup。 rollups的设计空间是一张空白的画布,所以你可以有多种类型的rollup!但在这里,我专门讨论依赖欺诈证明(Optimistic rollup)或有效性证明(zk rollup)的安全rollup。

交易费用

让我们从特定于应用程序的rollup开始:很明显 ZK 在这方面处于领先地位。 Loopring、zkSync 和其他公司已经覆盖支付了费用,ERC-20 转账的费用在 0.10 美元范围内。两者都有交易,在编写 ZigZag 交易时,固定费用为 0.28 美元,包括gas费和交易费。同时,dYdX 面向用户的 gas 费用为零,但我们可以计算他们的交易费用。在活跃的一天,他们为每笔交易向以太坊支付约 0.08 美元的gas费。在活动较少的日子里,这在 0.10 美元的范围内。如果活动上升到 ~100 TPS,这将减少到 ~0.02 美元的范围。

现在,Optimistic Rollup有可能在这个范围内提供费用——事实上,Worldcoin 计划使用的 Hubble 实例目前的 ERC-20 转账价格在 0.10 美元以下。继续讨论智能合约Rollup——那为什么 Optimism 和 Arbitrum 的费用如此之高?目前,Optimism 的swap成本为 0.85 美元,Arbitrum 的swap成本为 1.35 美元(顺便说一句,所有这些数字都来自 L2fees.info),这太高了!

答案很简单:rollups 本身没有优化,大多数早期项目只是以太坊项目的分支,它们不是为Optimistic rollup 设计的。通过优化Optimistic Rollup,Aave V3 成功地将费用降低了约 10 倍!

但是还有更多的优化即将到来。 聚合或压缩签名将导致每笔交易直接节省约 1,000gas。 calldata的基本压缩直接节省了 2.5 倍——还有更高级的方案。 由于Rollup和应用程序都经过优化,Optimistic Rollup的交易费用可以轻松达到 0.01 美元至 0.10 美元的范围。

但是等等,那是在 The Surge 之前! 如果与上海的 EOY 2022 一切顺利,第一步可能会是带有 blob 的交易。 这会将 calldata 成本重置为零,而Optimistic Rollup实际上会变得更便宜!

如今,ZK rollups 的固定成本很高。 目前,它们更便宜,因为calldata成本超过了固定成本。 但随着 calldata 成本变得可以忽略不计,交易费用将完全由Rollup成本主导。 而且 zk rollups 的运行成本要高得多。

现在,显然,有许多不同的证明系统具有不同的成本。但是〜$ 0.01- $ 0.02是一个常见的估计。这几乎是 ZK Rollup 的底线。然而,如果他们愿意,Optimistic Rollup可以自由降低。由于成熟的 Optimistic Rollup 成本的99%为 calldata,因此他们可以以微不足道的成本获得约 5,200 TPS 的 blobspace。顺便说一句,Optimistic Rollup也将比有效性 Rollup更便宜,因为地板成本也适用于它们!我相信 zkPorter 估计在 0.01-0.03 美元的范围内,如果他们愿意的话,Optimistic Rollup可以远低于这个范围。就个人而言,出于交易质量的原因,我不推荐它,但在这种情况下,Optimistic Rollup最终会获得更高的“利润”,他们可以将其重新分配给利益相关者,或将其用于公共产品资金、开发等。

当然,最终,这约 5,200 TPS 已经饱和,如果超出此范围的需求过多,calldata成本将再次开始上升。但是,到那个时候,danksharding 将首先将这个空间扩展到 125,000 TPS,然后在未来几年达到数百万 TPS。 (顺便说一句,“TPS”数字在讨论rollup时毫无意义——但它对于说明目的很有用。)从长远来看,calldata成本绝对不会成为瓶颈——瓶颈将是rollup本身。重申一下——瓶颈将是rollup,而不是以太坊。

从长远来看,随着 ZK Rollup 的成熟,我们将拥有 ASIC 证明者,并且 ZK Rollup 的成本也将变得可以忽略不计。那时他们的优势——尤其是即时提款——将胜出。对于一些可高度压缩状态增量的用例——比如 dYdX——它们迟早会比Optimistic Rollup 便宜得多。

交易最终性

说到这——一个常见的误解是Optimistic Rollup有 7 天的最终期限。但实际上,Optimistic Rollup 会比 ZK Rollup 更快地达到与 L1 相同的最终性。我们已经看到 Optimistic Rollup 每 5 到 10 分钟提交一次批次,这就是您的延迟。 7 天是为了确保维持这一确定性,假设至少有 1 个实体(可以是你!)提出异议。随着Optimistic Rollup的扩大,这些批次提交将变得更加频繁,大约 20 TPS,Optimistic Rollup可以每个区块都提交,此时 Optimistic Rollup最终性 = L1 最终性。因为 ZK Rollup 的固定成本要高得多,所以提交每个区块需要更多的活动(>100 TPS)才可行。但是,使用 blob EIP,ZK Rollup 可以重新设计以将他们的一些证明提交给 blob,因此这可能不再是一个问题。

那么,为什么会是7 天?因为挑战期是 7 天,所以有一种类型的交易确实有 7 天的最终性期限——提款到 L1所需时间。在某些情况下,例如跨链 NFT,这将具有挑战性。然而,我们已经看到许多桥梁在Optimistic Rollup上投入使用,随着Optimistic Rollup的成熟、活动和流动性的增加,这根本不会成为问题。更大的问题是 ZK Rollup启用了Optimistic Rollup无法实现的新用例和交叉Rollup活动。例如,使用 danksharding,ZK Rollup 可以同步调用 L1,我甚至推测,如果我们通过 crLists 获得 L1 预确认,不同 ZK Rollup之间将有一定程度的可组合性!Optimistic Rollup被排除在这些新颖和创新的场景之外。附录:虽然Optimistic Rollup可以进行隐私交易,但 ZK Rollup将能够以低得多的成本进行。

吞吐量

特定于应用程序的Rollup相当精简,并且可以大规模扩展。 IIRC,StarkEx 早在 2020 年中期就展示了 9,000-18,000 TPS。然而,对于智能合约Rollup而言,事情更具挑战性。我们已经看到 StarkNet 的吞吐量仅低于 dYdX 或 Immutable X 在 prod 中所做的(这只是它们实际能力的一小部分),并将优化吞吐量作为重中之重。因为 Optimism 和 Arbitrum 都基于 EVM 客户端,所以它们 a) 拥有经过实战考验的代码库,b) 相对优化的客户端。几天前,我问 EVM 在需要并行性之前可以扩展多远,Alexey Sharp 建议 Erigon 可以持续扩展至 500M gas/秒(有一些异常值爆发)。因此,优化的基于 EVM 的Optimistic Rollup有大量可用空间,并且可以通过多线程客户端或多个实例/递归Rollup获得更多空间。 (是的,Optimistic Rollup也可以有 L3,尽管使用 ZKR 肯定更优雅)

这就是我们争论的地方:因为 OR 有一个诚实的少数假设,所以你不能过分推动系统要求。需要明确的是,因为它是诚实的少数而不是像单体 L1 那样诚实的多数假设,所以它们可以比任何单体 L1 更安全。但是你仍然需要有一个限制,这个限制需要默认低于 ZK Rollup,因为 ZK Rollup 可以通过有效性证明轻松验证。

但Optimistic Rollup 也有一个解决方案——无状态客户端。我在 Optimism 的路线图上看到了这一点,但我不记得在哪里了。使用无状态客户端,验证 Optimistic Rollup 将非常容易,并且使用正确的工具验证您的交易非常简单。此外,因为 rollups 的状态可以很容易地直接从 L1 重建,所以 rollups 在状态到期时可能比 L1 更具侵略性。一旦实现了无状态和高频状态到期,Rollup现在已经克服了状态膨胀的严重问题!此外,您还有新的解决方案,例如 Fuel V2,它通过类似 UTXO 的系统进行并行化。

也就是说,ZK Rollup 仍然是网络内最大吞吐量的更优雅的解决方案,具有递归有效性证明。很有可能,虽然 StarkNet 本身正在成熟,但我们看到在其之上构建了具有巨大吞吐量的特定于应用程序的 ZK Rollup,并且作为一个整体,StarkNet 显着超过了任何Optimistic Rollup。然而,这里面的妥协是原子的可组合性——除非 ZK Rollup 团队的奇才们很快就能解决这个问题!

旁注:rollup bridges的延迟

我们已经看到了针对 Solana Wormhole跨链桥 的巨额 3.2 亿美元的黑客攻击,并且我们已经看到了 Optimism 最近的漏洞赏金,这些漏洞肯定是早期测试版产品的标准。

因此,这里有一个实用的 Rollup 桥(Bridge) 解决方案:根据提取的金额设置指数延迟函数。有趣的是,由于Optimistic Rollup 的 7 天期限,即使漏洞被利用,也有足够的时间做出反应。关键的见解是,虽然 rollup 正在成熟,但外部桥和 ZK Rollup桥也应该实施类似的解决方案。

例如,如果您有一个 ZK Rollup 桥,可以在短时间内通过大量提款,则可能会有延迟功能。这需要是一个聚合延迟,否则它将被 Sybil 攻击。提款占 TVL 的百分比越高,延迟时间就越长。在正常情况下,您有定期的提款活动,它们可以和正常情况一样快。请注意,提供快速提款功能的 ZK Rollup 可能必须将其限制在一定数量。

通过这样做,您可以更快地分散您的合约可升级性,因为有足够的时间做出反应。我相信在异常事件期间有更长的提款时间比集中可升级性要好得多。我希望这样的事情能让Rollup团队有信心尽快分散可升级性。随着时间的推移,随着协议的成熟,这些延迟会变得越来越短。

结束语

最后,一切都与时间线有关。

对于特定于应用程序的链,ZK Rollup 已经是大多数情况下的最佳解决方案。对于使用过 dYdX、zkSync、Loopring 或 Immutable X(尽管不是Rollup)的任何人来说,这应该是非常明显的。有一些取舍,但所有这些都将在年底前完成。

智能合约:单体 L1还会有1年的相关性。除了紧急转向欺诈证明、有效性证明和 DA 证明之外,别无选择。

Optimistic Rollup将比 ZK Rollup更快地扩展。他们的许多代码库已经成熟,一旦去中心化排序和可升级性,他们就可以为大规模采用做好准备。到 2022 年底,Optimistic Rollup 可能会收取不到 1 美分的gas费,完全去中心化,并且与以太坊实质上具有相同的安全性和最终性,并具有充足的流动性,可以快速提款。随着 2023 年无状态和状态到期的实施,它们将继续改进。

ZK Rollup将继续发展、成熟和经过实战测试,优化证明时间,转向 GPU,最后是 ASIC 证明者。他们新颖的虚拟机和排序器节点也会随着时间的推移而成熟和扩大。到 2023 年底,我预计 ZK Rollup 将赶上并超越 Optimistic Rollup。但Optimistic Rollup将继续发挥作用,直到 2024/25,届时我预计大多数 Optimistic Rollup将成为 ZK Rollup,或者至少用有效性证明取代他们的欺诈证明系统。

我多次说过,我的时间跨度是 5 到 10 年。 但是Rollup和 DAS 发展如此迅速,以至于我现在认为最终结局已经在眼前,并且会在 5 年后发生。

感谢 reddit 用户 u/proof_of_lake 的校对。

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