小學生也能懂的模塊化知識(一):爲什么 Manta Pacific 是以太坊的執行層

發表於 2023-08-27 14:20 作者: Manta Network

以太坊購物中心,熱鬧非常、商店很多。大家可在 Uniswap、Curve 等商店做交易,也可在 Axie Infinity 等商店玩遊戲。

以太坊購物中心秉承去中心化原則。當用戶消費時,並沒有像銀行一樣的機構,提供統一結算業務。而是由彼此獨立的收銀台(節點),共同維護一個去中心化账本。這個去中心化账本,就是以太坊區塊鏈本身。由於沒有統一的管理者,所以,爲了確保每個收銀台账本一致,同時,避免某些收銀員惡意篡改账本。以太坊購物中心,爲每個獨立收銀台制定了詳細的規則。

首先,每個收銀台都要下載這個账本。也就是說,從一开始,大家的账本是一致的。之後,用戶开始提交交易。每個收銀台都有一個數據包,大家抓取用戶提交的交易,努力把數據包填滿。然後,大家會按照某個特定提案規則,選擇以某個收銀台的數據包爲准(形成共識)。此時,這個收銀台多了一個新數據包(新區塊)對不對?所以,他要把自己新數據包的信息廣播出去,其他收銀台下載這個新數據包。這樣,大家的账本又一致了。

關鍵問題來了哦!!其他收銀台下載完新數據包後,還要校驗這個數據包的交易是否真實,如何校驗呢?就是要模擬執行一遍該數據包內包含的交易。爲了檢驗交易,收銀台還要維護當前狀態(用戶账戶當前余額、智能合約狀態等等),存儲歷史狀態等等信息。總的來說,以太坊購物中心收銀員們,需要完成共識(保證账本一致)、結算(確認交易)、數據(記錄用戶當前账戶余額和歷史交易記錄等等)、執行(執行用戶交易),四個層面的事情。也就是,通常,會將 Layer1 分爲四層:

1)共識層

2)結算層

3)數據層

4)執行層

這使得以太坊很去中心化、很安全,但效率不高,搞得大家常常排隊等候結算。

於是,對以太坊購物中心的“模塊化”改建工程开始了。(“模塊化”概念最早由 Celestia 團隊提出,通常指對以太坊的擴容)改建計劃名爲 “Rollup”,原理是在原本以太坊購物中心周圍,再建幾棟大樓,同樣作爲購物中心。之後,名爲 “Arbitrum、Optimism、zkSync、Scroll” 等高樓相繼建立,當然,還有一棟是由 Manta Network 建立的 Manta Pacific。

這些高樓與以太坊主樓由“橋”連接。比如,當用戶在 Optimism 樓內購物時,過段時間,Optimism 樓內“收銀員”們,會將排序好的用戶交易壓縮打包,提交給以太坊主樓。以太坊主樓內的收銀台進行最終結算,確認用戶在 Optimism 樓內購物行爲有效。還記得以太坊主樓需要完成共識(保證账本一致)、結算(確認交易)、數據(記錄用戶當前账戶余額和歷史交易記錄等等)、執行(執行用戶交易)四個層面的事情嘛?由此,其他購物中心承擔了執行功能,也就是將執行層從以太坊主樓分離,減輕主樓負擔。換句話說,各個 Layer2 實際是以太坊執行層,Manta Pacific 也是。以太坊主樓實際成爲“結算中心”,確認其他樓內交易最終性。把用戶交易遷移到樓內,將以太坊主樓變爲結算中心,這個方式確實很巧妙。將用戶在其他樓內提交的交易壓縮,以打包(Batch)形式提交給以太坊主樓結算中心,可大大提升主樓處理交易的效率。

問題是,以太坊主樓如何確定,其他購物中心提交的交易是否正確呢?萬一其他購物中心收銀員作弊呢,惡意篡改用戶交易怎么辦?於是,以太坊主樓,按兩類方式驗證交易正確性,欺詐證明(Fraud Proof / Optimistic Rollup)、有效性證明(Validity Proof / ZK Rollup)。欺詐證明基於經濟學假設,其他收銀員可挑战某收銀員作惡,證明其惡意篡改交易信息,若挑战成功,該收銀員可獲得作惡收銀員罰沒金。計劃採用欺詐證明的購物中心有 Optimism、Arbitrum 等。

有效性證明基於密碼學假設。用戶在 zkSync、Starknet、Scroll、Linea 等購物中心交易時,這些購物中心的收銀員們,會集合大家的交易信息,生成一個基於密碼學的零知識證明(簡稱 ZK 證明),來證明用戶的余額等狀態信息,發生了變化。收銀員會將 ZK 證明傳輸給以太坊主樓結算中心,結算中心用密碼學方式,驗證該 ZK 證明,即可驗證該證明代表的交易信息正確性。所以,Optimistic / ZK 代表以太坊主樓驗證各個購物中心交易正確性的方式,而 Rollup 代表各個購物中心將發生在自身的交易打包壓縮,傳輸給以太坊主樓結算中心。

另外一點,由於 ZK 證明涉及用密碼學和數學原理生成,加密方式與原有以太坊主樓有很大差異,所以以太坊主樓那套結算系統,實際不怎么支持 ZK 證明生成。也就造成了 zkSync、Starknet、Scroll、Linea 等購物中心,必須要對自己的結算系統進行改造。這一改造,以太坊主樓原有商家,也要學習、適應 zkSync、Starknet、Scroll、Linea 等購物中心新結算系統,對以太坊主樓原有商家,不是很友好。

相比之下,Optimism、Arbitrum 爲代表的 Optimistic Rollup 購物中心幾乎不存在清算系統兼容問題。

其次,盡管 ZK Rollup 購物中心理論上要比 Optimistic Rollup 購物中心安全,但 ZK 清算系統本身的安全性,編寫 ZK 清算系統語言的安全性,以及將 ZK 編程語言編譯成以太坊原有語言的編譯器安全性,實際還都有待時間檢驗。

此外,目前,Optimistic 與 ZK 的轉化也已非常模塊化,所以,其實購物中心提供的服務、用戶體驗、規模效應和網絡效應或許更爲重要。

關於 Manta NetworkManta Network 是爲 ZK 應用設計的模塊化生態系統。Manta Atlantic 是最快的 ZK L1,通過合規的鏈上隱私和 DID 身份,將可編程隱私帶入 Web3。Manta Pacific 是目前唯一 EVM 原生支持 ZK 應用的 L2 生態系統,爲 ZK 應用提供可擴展和低 Gas 的環境,可直接使用 Solidity 進行部署。Manta Atlantic 和 Manta Pacific 一起,爲下一代 Web3 應用开發和採用提供了最佳體驗。

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