được viết bởi Alejandro Ranchal-Pedrosa .
Chúng tôi muốn cảm ơn Luca Donno và Jonas Theis vì những đánh giá và bình luận chu đáo của anh ấy về bản thảo đầu tiên của bài đăng này.
Rollup đạt được khả năng mở rộng đáng kinh ngạc bằng cách xử lý các giao dịch Ngoài chuỗi và định kỳ gửi các bằng chứng ngắn gọn về tính chính xác đến Layer 1 (L1). Mặc dù điều này đảm bảo Tính chất cuối cùng cùng nhanh chóng on-chain — Tính chất cuối cùng có thể xác minh được bằng hợp đồng thông minh L1, người dùng ngày càng yêu cầu Tính chất cuối cùng nhanh chóng Ngoài chuỗi — sự tự tin rằng các giao dịch được xác nhận bởi trình sắp xếp rollup sẽ không bị đảo ngược, ngay cả trước khi dữ liệu được cam kết và chứng minh đầy đủ trên L1.
Thách thức của Tính chất cuối cùng nhanh chóng Ngoài chuỗi
Việc cung cấp cho người dùng Tính chất cuối cùng nhanh chóng Ngoài chuỗi đặt ra những thách thức cố hữu:
- Mối lo ngại về bảo mật: Người dùng dựa vào xác nhận nhanh có nguy cơ bị tấn công chi tiêu gấp đôi nếu tin tưởng trình sắp xếp trước khi có cam kết không thể đảo ngược về dữ liệu giao dịch trên L1.
- Chi phí khả dụng dữ liệu (DA) cao: Cam kết dữ liệu giao dịch ngay lập tức với L1 đảm bảo Tính chất cuối cùng Ngoài chuỗi nhưng làm tăng đáng kể chi phí vận hành.
Do đó, các thiết kế hiện tại kết hợp Tính chất cuối cùng Ngoài chuỗi trực tiếp với việc công bố DA ngay lập tức, buộc phải đánh đổi giữa độ trễ, tính bảo mật và chi phí : tính bảo mật đi kèm với chi phí DA cao hoặc độ trễ cao.
Nhu cầu về blob đã tăng đều đặn theo thời gian, như minh họa trong biểu đồ sau về số lượng blob mỗi ngày (mức tăng đột biến gần đây là do mục tiêu 6 blob mới từ bản nâng cấp pectra).
Theo thời gian, cùng với nhu cầu ngày càng tăng về Xuất lượng trong hệ sinh thái Ethereum, nhu cầu về blob từ nhiều lần cuộn sẽ tiếp tục tăng đều đặn và cùng với đó là giá của blob do tắc nghẽn, làm trầm trọng thêm sự đánh đổi giữa chi phí DA và Tính chất cuối cùng Ngoài chuỗi .
Giới thiệu các cam kết phụ
Các cam kết phụ phá vỡ sự đánh đổi này bằng cách cung cấp Tính chất cuối cùng nhanh chóng Ngoài chuỗi mà không cần phải công bố DA on-chain. Các cam kết phụ được đăng ngoài các cam kết thường xuyên, ít thường xuyên hơn (có công bố DA on-chain ). Các cam kết phụ mang theo các biểu diễn ngắn gọn của sổ cái L2, sao cho người dùng nắm giữ dữ liệu cục bộ tương ứng với quá trình chuyển đổi trạng thái L2 có thể xác minh chúng một cách độc lập, đạt được Tính chất cuối cùng nhanh chóng và an toàn Ngoài chuỗi .
Có hai lợi ích chính có được từ các cam kết phụ nhờ loại bỏ sự đánh đổi giữa chi phí DA, bảo mật và độ trễ:
1. Phí giao dịch rẻ hơn:
- Nhờ khả năng đạt được Tính chất cuối cùng ngay lập tức Ngoài chuỗi mà không phải trả tiền cho blob, DA hiện chỉ cần thiết cho Tính chất cuối cùng on-chain . Do đó, trình sắp xếp có thể linh hoạt quyết định thời điểm cam kết dữ liệu đầy đủ vào thời điểm tối ưu, tận dụng giá blob rẻ hơn và nén dữ liệu tốt hơn (tức là nhiều giao dịch hơn trong một blob tại một thời điểm khi phí blob rẻ hơn có nghĩa là phí rẻ hơn cho mỗi giao dịch L2 và/hoặc biên độ lớn hơn cho việc cuộn lên).
- Hiệu quả nén trong nhiều phút/giờ dự kiến sẽ tăng theo cấp số nhân trong số lượng giao dịch L2 cho dữ liệu giao dịch đầy đủ, thậm chí còn tăng hơn nữa trong hầu hết các trường hợp nếu DA bao gồm việc gửi State Diff.
- Tính năng này quan trọng đối với zk rollup, vì các rollup lạc quan đang chịu áp lực phải cam kết dữ liệu giao dịch đầy đủ càng sớm càng tốt để bắt đầu giai đoạn thử thách càng sớm càng tốt và không trì hoãn thêm Tính chất cuối cùng thiện on-chain , một yêu cầu không tồn tại trong các rollup zk. Do đó, các cam kết phụ là một vũ khí mới mà các rollup zk có thể sử dụng để cạnh tranh về giá với các rollup lạc quan trong khi vẫn đạt được độ trễ tương tự đối với Tính chất cuối cùng Ngoài chuỗi và thấp hơn đáng kể đối với Tính chất cuối cùng on-chain .
2. Bảo mật hơn:
- Người dùng có thể neo các trạng thái đã xác minh vào L1 một cách độc lập (bằng cách tự gửi các cam kết phụ), giảm sự phụ thuộc vào trình sắp xếp hoặc bị ràng buộc bởi tần suất Tính chất cuối cùng Ngoài chuỗi mặc định của hệ thống L2. Mặc dù điều này có thể được thực hiện với thiết kế phù hợp bằng cách người dùng gửi trực tiếp DA, nhưng không hợp lý khi yêu cầu thêm nhiều chi phí như vậy đối với những người dùng quan tâm đến tính bảo mật cao hơn ở độ trễ thấp hơn. Các cam kết phụ thực sự kích hoạt tính năng này với chi phí hợp lý, không đổi, bất kể kích thước DA liên quan của quá trình chuyển đổi trạng thái được neo là bao nhiêu.
Cam kết phụ hoạt động như thế nào
Các cam kết phụ là siêu dữ liệu cô đọng (thường là Hash mật mã) biểu diễn duy nhất một quá trình chuyển đổi trạng thái L2 (ví dụ Hash của chuỗi các khối L2). Trình sắp xếp gửi các cam kết phụ này theo định kỳ (ví dụ: cứ sau 30 phút), thường xuyên hơn đáng kể so với các cam kết DA đầy đủ (ví dụ: cứ sau 12 giờ).
Ngoài ra, trình sắp xếp cũng có thể cung cấp các cam kết phụ dưới dạng dịch vụ: bằng cách ký vào siêu dữ liệu của một cam kết phụ và phân phối siêu dữ liệu và chữ ký Ngoài chuỗi , người dùng có thể tự do gửi các cam kết phụ do chính trình sắp xếp ký và có được độ trễ Tính chất cuối cùng Ngoài chuỗi thậm chí còn thấp hơn so với độ trễ mặc định do hệ thống cung cấp (ví dụ: một ứng dụng di chuyển nhiều tiền và không tin tưởng trình sắp xếp, muốn cung cấp cho người dùng mức độ an toàn và độ trễ mà họ đã quen, có thể quyết định gửi cam kết phụ 10 phút sau các cam kết phụ trước đó hoặc nhanh hơn 3 lần so với cam kết phụ mặc định do trình sắp xếp gửi).
Trường hợp tốt. Do đó, giao thức cho các cam kết phụ trong trường hợp tốt khi trình sắp xếp là trung thực là như sau:
- Sequencer gửi các cam kết phụ theo định kỳ hoặc người dùng gửi các cam kết phụ đã ký được phân phối và ký Ngoài chuỗi bởi sequencer.
- Người dùng quan sát một cam kết phụ trên L1 và xác minh nó với dữ liệu cục bộ của họ có thể tin tưởng vào trạng thái Ngoài chuỗi liên quan.
- Cam kết dữ liệu giao dịch đầy đủ và bằng chứng sẽ xuất hiện sau, được tối ưu hóa để giảm phí blob và nén tốt hơn.
Hành vi sai trái của trình sắp xếp. Các cam kết có thể được sử dụng cho Tính chất cuối cùng Ngoài chuỗi vì chúng cung cấp sự đảm bảo về tính bảo mật ngay cả khi trình sắp xếp bị lỗi. Do đó, để các cam kết phụ cung cấp Tính chất cuối cùng Ngoài chuỗi , chúng ta cần tính đến hành vi sai trái của trình sắp xếp. Nếu trình sắp xếp bị lỗi, nó có thể làm hỏng trường hợp tốt bằng cách (i) không gửi các cam kết phụ hoặc (ii) gửi các cam kết phụ không chính xác (dữ liệu của chúng không có sẵn cho bất kỳ ai hoặc chỉ có sẵn cho trình sắp xếp)
Nếu trình sắp xếp không gửi các cam kết phụ , thì rollup chỉ hoạt động ở tần suất thông thường của nó đối với các cam kết . Tương tự, các cơ chế tương tự đã được biết đến để ngăn chặn hành vi sai trái này từ trình sắp xếp (các lô được thực thi, các cam kết phi tập trung, ETC) cũng có thể được sử dụng cho các cam kết phụ.
Nếu trình sắp xếp gửi các cam kết phụ không chính xác , quá trình tổng hợp sẽ gặp phải vấn đề: các cam kết phụ bị lỗi này không tương ứng với bất kỳ dữ liệu giao dịch nào mà bất kỳ ai ngoài trình sắp xếp biết. Vì các cam kết và bằng chứng phải khớp với các cam kết phụ, nên quá trình tổng hợp không thể tiếp tục cho đến khi vấn đề được giải quyết. Kịch bản này dẫn đến trường hợp ngoại lệ quan trọng khi các cam kết phụ có thể cần phải được hoàn nguyên .
Hoàn nguyên các cam kết phụ: Để xử lý các cam kết phụ không chính xác, giao thức phải xác định một khoảng thời gian chờ rõ ràng. Nếu trình sắp xếp không cam kết và chứng minh được quá trình chuyển đổi trạng thái trong khoảng thời gian chờ này, cam kết phụ có vấn đề có thể được hoàn nguyên một cách an toàn. Trong điều kiện bình thường, khoảng thời gian chờ này không đạt được vì các cam kết và bằng chứng phù hợp được cung cấp kịp thời.
Ngăn chặn việc sử dụng sai trình tự: Cho phép các cam kết phụ được hoàn nguyên sẽ dẫn đến một rủi ro mới—các trình tự độc hại (phối hợp với các trình chứng minh độc hại) có thể cố tình hoàn nguyên các giao dịch hợp lệ, gây ra các vấn đề chi tiêu gấp đôi. Để giải quyết vấn đề này, giao thức bao gồm một khoảng thời gian chờ ngắn hơn mà bất kỳ ai cũng có thể gửi các cam kết và/hoặc bằng chứng hợp lệ. Cơ chế này đảm bảo rằng ngay cả khi trình tự hoạt động không đúng, mạng vẫn an toàn và các giao dịch vẫn có thể đạt đến Tính chất cuối cùng, nếu cam kết phụ là đúng. Trình tự cũng có thể bị cắt giảm một lượng Stake nếu anh ta không cam kết trước khi thời hạn cam kết phi tập trung bắt đầu, có thể được sử dụng để trợ cấp và thậm chí là thưởng cho những người cam kết phi tập trung. Thay vì cam kết phi tập trung và chứng minh, chế độ thực thi cũng có thể đóng vai trò là biện pháp bảo vệ chống lại cuộc tấn công này.
Cấu trúc thời gian chờ hai tầng này—thời gian chờ ngắn hơn cho can thiệp phi tập trung và thời gian chờ dài hơn cho việc hoàn nguyên các cam kết phụ—cân bằng giữa tính bảo mật và tính mạnh mẽ của hoạt động.
Phần kết luận
Các cam kết phụ đại diện cho sự cải tiến đáng kể trong công nghệ rollup bằng cách cung cấp cho zk-rollups một lợi thế cạnh tranh quan trọng: tách biệt chi phí DA khỏi Tính chất cuối cùng nhanh chóng Ngoài chuỗi . Sự đổi mới này cho phép giảm chi phí, tăng cường bảo mật và tính linh hoạt, định vị zk-rollups theo hướng có lợi so với các giải pháp thay thế lạc quan. Cuối cùng, các cam kết phụ cho phép người dùng và ứng dụng tận dụng toàn bộ tiềm năng mở rộng Ethereum một cách an toàn và hiệu quả.
