当我们向一种新的扩容范式转变时，回顾被抛弃的旧范式是一种很好的做法。
这篇文章旨在让读者相信，“以rollup为中心”的方法并不会背离分片，并且有望构建对整个系统更直观的理解。
OptimisticRollup的定义
出于本文的目的，我们先详细说明最简单的OptimisticRollup(ORU)实现。
ORU需要具备以下几个特性：
将所有交易数据提交到链上
将状态根提交到链上
假设状态根是正确的
一些节点负责验证ORU的状态转换
设有链上欺诈证明执行程序，可以撤销无效状态转换
分片为什么不可行
在证明ETH2.0分片只是一种复杂的ORU系统之前，我们先来探究一下为什么原生分片系统并非安全的可扩展性解决方案。其背后原因不是特别直观。
观点：加密货币可能会导致下一次金融危机:贵金属公司Metalla Royalty＆Streaming首席执行官布Brett Heath认为，加密货币“可能会导致下一次金融危机”。他在接受采访时表示：“回顾过去的几十年，看看所发生的所有金融危机，它们都有很多共同点。其中之一就是对一种不太了解的新金融产品或新技术的大规模采用。”Brett Heath接着说，加密货币已经成为“私营部门印钞的许可证”。尽管自2020年1月以来美元的流通量已大幅增加，但加密货币的市值已经“超过十倍”。他还表示，比特币有限的2100万枚的供应量并不能真正保证它的“安全港”质量，因为还有其他“目前存在的10000种加密货币、相关代币”。Brett Heath说，与比特币相比，许多加密货币也有无数优势。随着它们的诞生，整个加密市场将增加数十亿美元和额外的风险。尽管一些加密货币将会盛行，但绝大多数数字资产仍可能崩溃。（Decrypt）[2021/5/28 22:53:17]
从数学角度证明分片的安全性
观点：韩国医疗行业转向区块链和其他工业4.0技术是“不可避免的”:韩国一次流感疫苗接种失误导致至少59人死亡，一名医生表示，为了防止此类悲剧发生，韩国医疗行业转向区块链和其他工业4.0技术进步是“不可避免的”。在首尔龙山区工作的耳鼻喉专家Kim Mi-ri称：“我国的医学领域开始使用区块链技术是不可避免的。我们需要使用新兴技术来监控药品的分配、管理和治理方式，并且现在就必须这么做。人为错误的范围太广了。我们需要使用可追溯性平台等工具缩小这一范围，这些平台由区块链、人工智能、大数据和物联网设备驱动。”
此前消息，在韩国首尔举行的生物制药冷链物流会议上，三星集团的IT部门三星SDS宣布，其将在11月将开展一系列试点项目，以测试区块链驱动的药品分销管理，目的是确保追踪药物过程的透明度。该试点将持续3到6个月，将有一些未具名的制药公司参与。另外两个类似的项目也已经启动，均由韩国大型制药公司牵头，且采用工业4.0技术。（Cryptonews）[2020/11/3 11:31:58]
假设
深圳区块链周 | 观点：新的风口短视频也是引流的一个新的方向:6月19日，在金色财经举办的深圳区块链周活动中，由链视、金色财经、四块科技主办，链上聊斋承办的区块链创新之路，流量获客新方式大会圆满落幕。会上链视运营总裁冯宇豪就流量获取新方式分享了自己的观点，区块链创作者联盟发起人刘利民就当下如何吸引新用户展开了自己的研究，链上聊斋制片人邓旭就个人ip打造阐述了自己的观点，并探索出一条品牌流量的新模式，随后bitz深圳负责人昱林和雪豹资本就推广项目分享了自己的经验。通过本次大会让大家也了解到区块链流量获取的另一种方式，传统的区块链拉群引流慢慢尽显疲态，新的风口短视频也是引流的一个新的方向。让我们区块链的春天通过短视频的方式更早的到来。
深圳·区块链周系列活动由金色财经发起，活动共持续5天，区块链周系列活动旨在为行业上下游提供交流平台，通过联合社会各界力量，塑造行业品牌，代表行业发声。借助深圳这座开放的城市,以开放的态度，聆听行业的脉搏，助力行业的发展。[2020/6/19]
一条区块链上有16384个验证者和64条分片链，每条分片链都由128名验证者组成的委员会负责验证。委员会成员选举是不可预见的：每个slot结束后，所有委员会都会解散，并随机从全体验证者中重新选出64个委员会，因此每个验证者都不知道其他验证者所在的委员会。假设一个区块需要获得委员会中2/3成员的认可才能被添加到分片链上，这就意味着在全体验证者中包含1/3恶意验证者的情况下，通过随机的方式选出恶意委员会的概率是：
观点：加密货币交易存在大量且持续的套利机会，主要由投机者推动:过去10年的经历表明，尽管比特币存在波动性，但它是世界上第一种、也是最主要的加密货币，是一种非常稳健的长期资产。最近一篇题为《剖析加密货币市场的时变风险敞口》（Dissecting Time-Varying Risk Exposures in Cryptocurrency Markets）的论文称，“比特币与大多数法定货币不相关，波动性更大，因此在风险管理和多样化方面的用处有限。”不过，论文指出，虽然比特币作为避险资产的说法在现实中可能没有完全建立起来，但数字资产市场中的投资者仍有机会，“相对于不同交易所的法定货币，加密货币交易中存在大量且持续的套利机会，加密回报动态主要由‘投机’的投资者推动。”（AMBCrypto）[2020/6/1]
动态 | 加密货币分析师Alex Krüger发推反驳比特币ETF已不再重要的观点:加密货币分析师Alex Krüger发推称：许多人认为，鉴于Ameritrade和Etrade很快将添加加密服务，比特币ETF已变得无关紧要。然而，VanEck比特币ETF的目标是机构投资者，而Ameritrade和Etrade则是面向散户。ETF等于证券，现货交易则不是。SEC批准比特币ETF将是一件非常重要的事情，且在资本雄厚的机构投资者眼中，这对于加密合法化有很大帮助。[2019/5/21]
b)哈希承诺。
关于该技术的详解，可以参见这篇文章。
分片就是Rollup
ETH2.0的分片设计模糊了它们是信标链的ORU这样一个事实。如果将重点从分布式处理转向有序的数据可用性层，就变得一目了然了。
如上图所示，验证者集起到以下4种作用：
验证并执行信标链
对分片所提供的数据进行抽样验证
组成分片委员会
提交关于无效状态转换的欺诈证明
我们已经作了两个假设：i)数据具有可用性，ii）区块链会从最近一个具有数据可用性的区块开始进行分叉。则要么人们可以构建欺诈证明，要么系统将缺乏数据可用性归咎于签署该区块的分片委员会，并回滚状态转换。
从定义上来说，ETH2.0是一种ORU
这时，考虑到我们之前对ORU的定义，我们应该能够证明分片实际上就是rollup：
1.所有交易数据都提交到链上
分片区块数据被集中到数据可用性层上，在一定概率上会由全网进行验证。
2.状态根被提交到链上
分片委员会为包含在信标链区块中的分片状态根提供证明。
3.状态根被假定为有效的
信标链在没有进行额外验证的情况下，假定分片委员会的证明是有效的
4.一些节点负责验证ORU的状态转换
分片委员会验证分片的状态转换。
5.有一个可以撤销无效状态转换的链上欺诈证明执行器
信标链支持分片状态转换欺诈证明。
解构ETH2.0
既然我们已经解释了ETH2.0和ORU系统之间不可思议的相似性，我们能够如何利用这一信息来更好地理解整个系统的设计？让我们通过ORU系统的角度来探索ETH2.0的一些设计决定：
数据吞吐量
在当前设计中，系统的数据吞吐量与分片机制紧密耦合。
这里可以采用的一种方法是，将数据可用性检查视为协议中的头等公民。这样可以对数据层进行独立优化，执行层也可以更细的粒度控制硬件要求。
例如，ETH2.0可以提供64个数据中心和一个在信标链上的ORU合约，以此代替分片链。ORU合约可以让rollup决定领导者选举机制，它们想要将数据发送到多少个数据中心上，以及它们是否想与其它rollup绑定。使用的数据中心越多，验证rollup所需的硬件要求就越高。
严格来说，上述系统是当前分片设计的超集。除了由协议定义的64个分片之外，还会有其它具有自己特征的rollup构建在安全数据层上，并且独立于协议分片。
回滚最小化
在简单的ORU中，当选的领导者有权提交无效状态转换。虽然这不会影响系统的安全性，因为无效状态转换是可以通过欺诈证明撤销的，但这确实会破坏rollup的进程。单独来看，这种破坏对作恶者来说通常是不划算的。然而，在ETH2.0中，跨分片通信让这个问题变得特别棘手。处于slotN的分片预期自己可以获得其它分片在slotN-1时的状态。假设分片S~i~提交了一个无效的状态转换，除了单方面发起回滚之外没有其它合理的方法来撤销该状态对分片S~j~的负面影响。
为避免灾难性事件，必须有适当的机制来防止这类回滚。其中最明显的两个机制是分片委员会和托管比特检查。正如“从数学角度证明分片的安全性”一节中所述，即使考虑到各种攻击向量，贿赂分片委员会中2/3以上成员的概率也很低。托管比特可以确保诚实的验证者不会因为懒惰而被签署无效的状态转换。
如果我们认为这些机制的目的是防止无效状态转换，而非维护系统安全，就能选择既有实用价值，又能实现相同效果的参数。例如，将分片委员会的规模减少到64人，随机组成恶意委员会的概率依然低至3.1×10-8。但是从网络和签名聚合的角度来看，这样能够极大减轻负担。
以rollup为中心的以太坊路线图
本文最初撰写于斯坦福区块链大会2020期间。那时，我开始充分领会到ETH2.0和ORU之间的相似性。在看过Vitalik的
文章后，我决定发布这篇文章，来表示对以太坊将来采用以rollup为中心的扩容方案的支持。但是，如本文所述，“以rollup为中心”的扩容方案没有让我们偏离方向，而是一个超集。我们在分片设计中遇到的问题与我们在整合跨rollup通信时遇到的问题是同构的。这就意味着，已经开展的大部分工作都可以继续进行，不会被中断。
以rollup为中心的路线图会降低分片执行所必需的协议复杂性。这使得我们能够不断迭代类似分片的复杂的rollup机制。这样可以让更多开发者为不同的rollup格式做贡献，让现有核心开发者和研究者可以专注于构建一个健壮的数据可用性层。
可以说，通往功能完善的ETH2.0的道路从未如此清晰。
如果你对文中所述内容感兴趣，想要进行深入讨论，请在推特上联系我?@lightclients。我也在将帮助各种有影响力的项目寻找优秀的研究者和工程师。如果你需要帮助，请私信我。
原文链接:?https://lightclient.io/blog/eth2-is-a-rollup/作者:?lightclient翻译&校对:?闵敏&阿剑
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