TIM:第二代 Optimistic Rollup 设计选型和未来_OPTIG

0.为什么还需要看OptimisticRollup?

a)OP还是ZK?

尽管Vitalik早在几年前就认定了zkEVMRollup是未来,同时各家zkEVM(Scroll,zkSync,Hermez,Consensys)也如雨后春笋一般冒出来,但?OptimisticRollup仍是目前Rollup生态的绝对主力,拥有80%Layer2的市场占有率以及前十Layer2方案的半壁江山.

zkEVMRollup的终局性扩容方案的存在,会让OptimisticRollup完全被淘汰吗?

OptimisticRollup和zkEVMRollup并非水火不容的存在,而是在长期内(甚至永久性的时间内)会是互补的方案.对于App-rollup来说,Optimistic机制在开发与部署上仍然是最简洁易用的方案.b)OP和ZK未成熟

OptimisticRollup的开发进度领先zkEVMRollup两年左右.但我们OptimisticRollup的标杆Arbitrum与Optimism都没有在主网完全上线开放的正式版FraudProof.

比特币矿企Marathon成为BTC持有量第二大上市公司:11月9日消息，在11月8日举行的第三季度财报电话会议上，比特币矿企Marathon Digital首席执行官Fred Thiel宣布该公司持有的BTC数量已经达到11,300枚，价值约合2.05亿美元，跻身成为BTC持有量第二大的上市公司，仅次于MicroStrategy，超过了加密货币交易所Coinbase和Jack Dorsey旗下支付公司Block Inc.。（Cointelegraph）[2022/11/9 12:37:26]

据Vitalik所说,以太坊基金会PSE的zkEVM电路有34469行代码.这庞大的代码量需要非常漫长的开发和持续的测试来进行打磨.?我们在几年内都无法完全依赖ZK系统所带来的安全性.

c)OP+ZK

早在半年以前,Optimism的Kelvin就开始在推特上频繁地讨论Optimism结合zkVM的可行性.

他说Optimism的Bedrock不会只是OptimisticRollup的客户端,而是Rollup客户端.?为了完全保证Rollup的整体安全性,客户端(或许和Arbitrum最近的收购有关系?)与证明的多样性(ValidityProof与FraudProof)才是Rollup真正的未来.

比特币网络12月链上交易量创历史第二高:金色财经报道，比特币网络调整后链上活动在12月超过1705.7亿美元，为有史以来第二高。 与11月相比增长了25.7％，11月为调整后链上交易量第四高。历史最高记录为2017年12月，当时达到了2078.6亿美元的峰值。[2020/12/31 16:07:02]

Vitalik则完善了Kelvin的方案,认为可以通过(OP+ZK)+Governance的2+1组合来实现可靠的Rollup.

在zkEVM完全稳定和成熟前,工作流程如下:

发布区块等待24小时a)如果期间没有欺诈挑战,发布ZKP,完全Finalize区块.b)如果有挑战,则引入Governance通过2of3的模型来裁定最终结果.在zkEVM稳定与成熟后:

发布区块定期发布ZKP.a)如果ZKP在指定期间正常发布,则依其为准.b)如果ZKP并未在期间正常发布(Proverfailure或有bug),则先引入Optimistic机制,直到ZK机制恢复.这两种方案都需要Optimistic机制的存在,从而保证整个Rollup系统的liveness和safety.

美联储主席：第二季度GDP增速降幅或为有记录以来最大:美联储主席鲍威尔表示，第二季度GDP增速降幅可能是有记录以来最大的。（金十）[2020/7/1]

因此Optimistic机制的发展仍然是Rollup宇宙版图中的重头戏.

1.第二代OptimisticRollup

第二代OptimisticRollup一词源于ArbitrumNitro的白皮书标题.略早与Nitro发布的OptimismBedrock也算是第二代OptimisticRollup.

两者的整体差异其实不大(如果你读Arbitrum和Optimism的blog,甚至会觉得是不是一样的),本质上都是与自己的一个新的majorrelease.第二代与第一代的差别也无外乎是如下优化:

开发者体验:更强的EVM等效性和兼容性,L1互操作性…用户体验:更高的吞吐量,更低的gas…但是在设计细节上仍然有取舍的不同,我们可以在这些差异上看到Arbitrum与Optimism在构建下一代OptimisticRollup上的推敲.

声音 | MakerDAO CEO：将很快重启以太坊第二大去中心化交易所OasisDEX:据区块律动消息，今日在接受采访时，MakerDAO联合创始人兼CEO Rune Christensen表示，将很快重启以太坊第二大去中心化交易所 OasisDEX。注：OasisDEX 在2016年1月推出，是第一款基于以太坊公链的去中心化交易所，今年年初暂停运营后也仍是以太坊使用次数第二多的去中心化交易所。[2019/9/4]

2.第二代OptimisticRollup设计选型对比

Arbitrum与Optimism的开发人员分别对两者的架构进行了比较和对比,这里我们就仅讨论与用户或应用开发者有关的点:

a)区块时间

区块时间设计的选择主要是两种:固定时间或者可变时间.可以理解成PoS和PoW的以太坊的区别.

Optimism:固定时间(2秒).固定时间可以保证使用区块(block.number)来作为时间戳的合约的稳定性,比如Sushiswap的Masterchef合约.这些合约不用时间戳可能是考虑到矿工对时间戳有控制权(算是Selfishmining或者MEV?).

第一代的Optimism采用了可变时间+1tx/block的设计,因此由于时间计算的问题,Stargate的奖励发放就出现了一些问题.

日本第二大广告与传媒集团博报堂发布“虚拟货币”主题调查报告:日前，日本第二大广告与传媒集团博报堂以“虚拟货币”为主题对一万名对象进行了采访调查，以研究日本社会如何看待虚拟货币，以及虚拟货币给人们的生活及思想带来了什么样的变化。据3月28日公开的调查结果显示：参与者购买虚拟货币的主导因素已从早期的兴趣转变为后期的金钱；早期参与者大多真实使用过虚拟货币，而80%以上的后期参与者均表示无虚拟货币使用经验。[2018/3/29]

对于1tx/block的老设计,Optimism认为由于区块头的存在,存储链的开销太大了,除此之外状态根也需要频繁更新,成本过高.

Arbitrum:可变时间.可变时间设计主要是为了减小tx确认的延迟.目前一秒最多可以创建4个区块,如果没有tx则跳过,因此是可变时间.

对于以block.number进行计时的合约,Arbitrum上block.number会直接返回以太坊的区块编号,因此不会有稳定性和适配上的问题.除此之外Arbitrum也提供了相应的预编译来提供L2的区块编号.

b)Geth的定位

Geth是以太坊的执行客户端,占据了约80%的节点总量.

Optimism:作为独立引擎.将Geth作为独立执行引擎,而非库处理.好处就是可以完全重用之前的基础设施,同时可以无缝切换到其他执行客户端.

Arbitrum:作为库.由于Arbitrum有更多的L2特定状态,例如L1和L2的gas定价,以及retryableticket,因此将Geth作为库处理,使用hooks进行调用.

c)L1-L2消息inclusion延迟

Optimism:~2分钟.Bedrock的延迟是几个L1块的长度,最坏的情况是延迟十分钟.

Bedrock的架构更像一个L1,极端情况下可以通过reorg自己来应对L1的reorg.

超过10分钟没被L2包含的tx就直接被判定为无效了.

Arbitrum:10分钟.Nitro延迟十分钟处理,如果超过十分钟,可以通过L1调用来强制包含tx.

Nitro的目标是为了用户体验,让L2永远不需要reorg.

两者都是在不同角度对用户体验进行了取舍.

d)L1-L2消息重试机制

消息重试机制主要就是为了解决L1-L2跨链过程中,L1确认了,L2失败的问题.

Optimism:合约中实现.开发者可以参考L1OptimismPortal的实现,或者在合约内定义自己的重试机制.

Arbitrum:节点中实现.重试机制在ArbOS节点中实现.

e)L2费用算法

L2的gas计算基本上就是L2executiongas+L1calldatacost.

Optimism:重用EIP-1559.好处就是钱包和其他基础设施可以无缝接入.

Optimism对L2gas的计算基本上是将L2executiongas的成本压到了最低(99%都是calldatacost).

Arbitrum:使用定制系统.由于之前提到的可变区块时间设计,因此gas定价更加复杂,所以没有采用EIP-1559.

f)L1费用算法

Optimism:L1gas水平到L2的传输几乎是即时的.目前Sequencer的收益基本完全来源于L1gas费用的乘数,EIP-4844后,它们的收入会来自MEV.

未来会通过L1-L2的消息传递来传输这部分数据,从而保证安全性(成为协议一部分,且可被挑战).

Arbitrum:Arbitrum的L1费用算法通过L1gas的平均值来收取费用,且通过自己的控制系统来从实际支付的费用中来获取反馈,从而保证L1gas收取和支出的稳定.

整体策略中也包括,为了避免Sequencer过度收费,因此在gas价格低时才发布batch.

除此之外,两者也探讨了很多具体架构和技术细节上的区别,但内容过于domain-specific且与用户和应用开发者无关,因此大家可以自行观看.

3.Rollup的未来依然是Optimistic的

最近zkEVMRollup以及整个ZK生态的热度确实非常高(DevconBogota基本是ZK+MEV+其他),以至于大多数以太坊研究者或多或少忽视了OptimisticRollup的发展,以及在第二代中这些有趣的设计细节.

Optimistic作为Rollup的领头部队,正在L2UX和DX上进行试验性的开拓和开创性的创新.它们所做的可以为zkEVMRollup铺好地基.

在未来两到三年,甚至更长的时间内,zkEVMRollup完全可用之前,Rollup的主导地位仍会是由Optimistic占据,且80%的新Rollup(App-rollup)则会采用更为成熟和可用的Optimistic机制.

即使是在长期zkEVMRollup成熟后,为了Rollup的整体liveness和safety,Optimistic依旧会是整个系统中的重要基石.

责任编辑：MK

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