อนาคตของ Ethereum Rollup เป็นลูกผสมของสองแนวทางหลัก (ZK และ Optimistic)

ชื่อเดิม: " ZK/Optimistic Rollup แบบไฮบริดแห่งอนาคต "

เขียนโดย: เคลวินฟิชเตอร์

เรียบเรียง : มข

เมื่อเร็ว ๆ นี้ฉันเชื่อมั่นว่าอนาคตของ Ethereum Rollups เป็นลูกผสมระหว่างสองแนวทางหลัก (ZK และ Optimistic) ในโพสต์นี้ ฉันจะพยายามอธิบายสถาปัตยกรรมพื้นฐานของสิ่งที่ฉันจินตนาการไว้ และอธิบายว่าทำไมฉันถึงคิดว่านี่เป็นเส้นทางที่ดีที่สุด

ฉันจะไม่ใช้เวลามากเกินไปในการพูดคุยเกี่ยวกับลักษณะของ ZK หรือ Optimistic Rollups โพสต์นี้ถือว่าคุณมีความเข้าใจที่ดีอยู่แล้วว่าสิ่งเหล่านี้ทำงานอย่างไร คุณไม่จำเป็นต้องเป็นผู้เชี่ยวชาญ แต่อย่างน้อยคุณควรรู้ว่าพวกเขาคืออะไรและทำงานอย่างไรในระดับสูง ถ้าฉันพยายามอธิบาย Rollups ให้คุณ โพสต์นี้จะยาวมาก สรุปขอให้สนุกกับการอ่าน!

เริ่มด้วย Rollups ในแง่ดี

Hybrid ZK/Optimistic Rollup เริ่มต้นจาก Optimistic Rollup ซึ่งคล้ายกับสถาปัตยกรรม Bedrock ของ Optimism มาก Bedrock มีเป้าหมายเพื่อความเข้ากันได้สูงสุดกับ Ethereum ("EVM Equivalent") และบรรลุเป้าหมายนี้ด้วยการเรียกใช้ไคลเอนต์การดำเนินการที่เกือบจะเหมือนกันกับไคลเอ็นต์ Ethereum ทั่วไป Bedrock ใช้โมเดลการแยกไคลเอ็นต์ที่สอดคล้องกัน/การดำเนินการที่กำลังจะมีขึ้นของ Ethereum ซึ่งลดความแปรปรวนของ EVM ลงอย่างมาก (จำเป็นต้องมีการเปลี่ยนแปลงบางอย่างเสมอ แต่เราสามารถจัดการสิ่งนี้ได้) ขณะที่ฉันเขียนสิ่งนี้ ผลต่างของ Bedrock Geth คือคอมมิชชัน +388 -30

เช่นเดียวกับ Rollup ที่ดี Optimism นำข้อมูลบล็อก/ธุรกรรมจาก Ethereum จัดเรียงข้อมูลนี้ด้วยวิธีการเชิงกำหนดภายในไคลเอ็นต์ที่เป็นเอกฉันท์ จากนั้นจึงป้อนข้อมูลนี้ไปยังไคลเอนต์การดำเนินการ L2 เพื่อดำเนินการ สถาปัตยกรรมนี้ช่วยไขปริศนา "การรวมภาพในอุดมคติ" ครึ่งแรก โดยมอบ EVM Equivalent L2 ให้กับเรา

แน่นอน ตอนนี้เราต้องแก้ปัญหาด้วยวิธีการพิสูจน์ว่าเกิดอะไรขึ้นภายใน Ethereum Optimism หากไม่มีคุณสมบัตินี้ สัญญาจะไม่สามารถตัดสินใจตามสถานะของการมองโลกในแง่ดีได้ ซึ่งหมายความว่าผู้ใช้สามารถฝากเข้าสู่ Optimism แต่ไม่สามารถถอนสินทรัพย์ของตนได้ แม้ว่าในบางกรณี การยกเลิกแบบทิศทางเดียวอาจมีประโยชน์ แต่โดยทั่วไปแล้ว การยกเลิกแบบสองทิศทางจะมีประโยชน์มากกว่า

เราสามารถบอก Ethereum ถึงสถานะของ Rollup ใดๆ ได้โดยให้คำมั่นสัญญากับสถานะนั้นและพิสูจน์ว่าข้อผูกมัดถูกสร้างขึ้นอย่างถูกต้อง อีกวิธีในการบอกว่าเรากำลังพิสูจน์ว่า "โปรแกรมสะสม" ทำงานอย่างถูกต้อง ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวระหว่าง ZK และ Optimistic Rollups คือรูปแบบของการพิสูจน์นี้ ใน ZK Rollup คุณต้องแสดงหลักฐาน ZK ที่ชัดเจนว่าโปรแกรมดำเนินการอย่างถูกต้อง ใน Optimistic Rollup คุณอ้างสิทธิ์เกี่ยวกับคำสัญญา แต่ไม่มีข้อพิสูจน์ที่ชัดเจน ผู้ใช้รายอื่นสามารถท้าทายคำกล่าวอ้างของคุณและบังคับให้คุณเล่นเกมซ้ำๆ ซึ่งในที่สุดคุณก็จะรู้ว่าใครถูก

ฉันจะไม่ลงรายละเอียดมากเกินไปเกี่ยวกับเกมท้าทาย Optimistic Rollup เป็นที่น่าสังเกตว่าความล้ำสมัยในเกมนี้คือการคอมไพล์โปรแกรมของคุณ (รับ EVM + บางส่วนในเคสของ Optimism) เข้ากับสถาปัตยกรรมเครื่องที่เรียบง่าย เช่น MIPS เราทำเช่นนี้เพราะเราจำเป็นต้องสร้างล่ามสำหรับโปรแกรมออนไลน์ของเรา และการสร้างล่าม MIPS นั้นง่ายกว่าล่าม EVM มาก EVM ยังเป็นเป้าหมายที่เคลื่อนไหว (เรามีส้อมอัปเกรดปกติ) และไม่ค่อยครอบคลุมโปรแกรมที่เราต้องการพิสูจน์ (มีบางอย่างที่ไม่ใช่ EVM อยู่ในนั้นด้วย)

เมื่อคุณสร้างล่ามออนเชนสำหรับสถาปัตยกรรมเครื่องอย่างง่าย และสร้างเครื่องมือนอกเชนแล้ว คุณควรมี Optimistic Rollup ที่ทำงานได้อย่างสมบูรณ์

แปลงเป็น ZK Rollup

โดยรวมแล้ว ฉันคิดว่า Optimistic Rollups จะครองตำแหน่งอย่างน้อยในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า บางคนคิดว่าในที่สุด ZK Rollups จะเหนือกว่า Optimistic Rollups แต่ฉันคิดว่านี่อาจผิด ฉันคิดว่าความเรียบง่ายและความยืดหยุ่นของ Optimistic Rollups ในปัจจุบันหมายความว่าพวกเขาสามารถเปลี่ยนเป็น ZK Rollups เมื่อเวลาผ่านไป หากเราสามารถหารูปแบบที่ทำให้เกิดขึ้นได้ ก็ไม่มีแรงจูงใจที่ชัดเจนในการปรับใช้รูปแบบที่มีความยืดหยุ่นน้อยกว่าและเปราะบางกว่า เมื่อคุณสามารถปรับใช้กับระบบ Optimistic ที่มีอยู่และเรียกมันว่าระบบ ZK ที่ทำงานได้ในแต่ละวัน

ดังนั้น เป้าหมายของฉันคือการสร้างสถาปัตยกรรมและเส้นทางการโยกย้ายเพื่อให้ระบบ Optimistic ที่ทันสมัยที่มีอยู่ (เช่น Bedrock) สามารถเปลี่ยนเป็นระบบ ZK ได้อย่างไร้รอยต่อ นี่คือวิธีที่ฉันคิดว่าไม่เพียงเป็นไปได้เท่านั้น แต่ยังเป็นวิธีที่นอกเหนือไปจากแนวทาง zkEVM ในปัจจุบัน

เราเริ่มต้นด้วยสถาปัตยกรรมสไตล์เบดร็อคที่ฉันอธิบายไว้ข้างต้น โปรดทราบว่าฉัน (สั้น ๆ ) อธิบายว่า Bedrock มีเกมท้าทายที่สามารถยืนยันโปรแกรม L2 ได้อย่างไร (เรียกใช้ EVM + สิ่งพิเศษบางอย่างเพื่อเปลี่ยนเป็น ZK Rollup

โดยรวมแล้ว ฉันคิดว่า Optiistic Rollups จะครอบงำในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า มีความเห็นว่าในที่สุด ZK Rollup จะเหนือกว่า Optimistic Rollup แต่ฉันคิดว่านี่อาจผิด ฉันคิดว่าความเรียบง่ายและความยืดหยุ่นของ Optimistic Rollups หมายความว่าพวกเขาสามารถเปลี่ยนเป็น ZK Rollups เมื่อเวลาผ่านไป หากเราสามารถหารูปแบบสำหรับการเปลี่ยนแปลงนี้ที่จะเกิดขึ้น ก็ไม่มีแรงจูงใจที่ชัดเจนในการปรับใช้กับระบบ ZK ที่ยืดหยุ่นน้อยกว่าและมีปัญหามากกว่า

ดังนั้น เป้าหมายของฉันคือการสร้างสถาปัตยกรรมและเส้นทางการโยกย้ายที่ช่วยให้ระบบ Optimistic สมัยใหม่ที่มีอยู่ (เช่น Bedrock) สามารถแปลงเป็นระบบ ZK ได้อย่างไร้รอยต่อ ฉันเชื่อว่านี่คือวิธีที่ไม่เพียงทำให้การเปลี่ยนแปลงนี้เกิดขึ้น แต่ยังทำในวิธีที่นอกเหนือไปจากแนวทาง zkEVM ในปัจจุบัน

เราเริ่มต้นด้วยสถาปัตยกรรมแบบ Bedrock ที่ฉันอธิบายไว้ก่อนหน้านี้ โปรดทราบว่าฉัน (สั้น ๆ ) อธิบายว่า Bedrock มีเกมท้าทายที่สามารถยืนยันความถูกต้องของการดำเนินการของโปรแกรม L2 ได้อย่างไร (โปรแกรม MIPS ที่รัน EVM + สิ่งพิเศษบางอย่าง) ข้อเสียเปรียบหลักข้อหนึ่งของแนวทางนี้คือเราต้องให้เวลาผู้ใช้ตรวจจับและท้าทายข้อเสนอผลลัพธ์ของโปรแกรมที่ผิดพลาดได้สำเร็จในช่วงระยะเวลาหนึ่ง ซึ่งจะเพิ่มเวลาพอสมควรในขั้นตอนการถอนสินทรัพย์ (ปัจจุบันอยู่ที่ 7 วันบน Optimism mainnet)

อย่างไรก็ตาม L2 ของเราเป็นเพียงโปรแกรมที่ทำงานบนเครื่องธรรมดา (MIPS) เป็นไปได้ทั้งหมดที่จะสร้างวงจร ZK สำหรับเครื่องง่ายๆ จากนั้นเราสามารถใช้วงจรนี้เพื่อพิสูจน์การดำเนินการที่ถูกต้องของโปรแกรม L2 ได้อย่างชัดเจน โดยไม่ต้องทำการเปลี่ยนแปลงใดๆ กับฐานรหัส Bedrock ปัจจุบัน คุณสามารถเริ่มออกหลักฐานความถูกต้องสำหรับ Optimism ได้ มันง่ายมากจริงๆ

ทำไมวิธีนี้ถึงดีจัง

หมายเหตุด่วน: ในส่วนนี้ ฉันหมายถึง "zkMIPS" แต่จริงๆ แล้วฉันใช้มันเพื่ออ้างถึง zkVM ที่ "ง่าย" ทั่วไป

ทำไมวิธีนี้ถึงดีจัง

หมายเหตุด่วน: ในส่วนนี้ ฉันหมายถึง "zkMIPS" แต่จริงๆ แล้วฉันใช้มันเพื่ออ้างถึง zkVM ที่ "ง่าย" ทั่วไป

zkMIPS นั้นง่ายกว่า zkEVM

ประโยชน์มหาศาลของการสร้าง zkMIPS (หรือ zk[ใส่ชื่อเครื่องอื่น]) แทน zkEVM คือสถาปัตยกรรมของเครื่องเป้าหมายนั้นเรียบง่ายและคงที่ EVM เปลี่ยนแปลงบ่อย ราคาน้ำมันจะเปลี่ยนแปลง opcodes จะถูกปรับ และสิ่งต่าง ๆ จะถูกเพิ่มหรือลบออก และ MIPS-V ก็ไม่เปลี่ยนแปลงเลยตั้งแต่ปี 1996 การกำหนดเป้าหมายเป็น zkMIPS แสดงว่าคุณทำงานบนพื้นที่ที่มีปัญหาคงที่ คุณไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนและอาจตรวจสอบวงจรของคุณใหม่ทุกครั้งที่มีการอัปเดต EVM

zkMIPS มีความยืดหยุ่นมากกว่า zkEVM

ประเด็นสำคัญอีกประการหนึ่งของความขัดแย้งคือ zkMIPS มีความยืดหยุ่นมากกว่า zkEVM ด้วย zkMIPS คุณจะมีความยืดหยุ่นมากขึ้นในการแก้ไขรหัสไคลเอนต์ตามต้องการเพื่อให้ได้การปรับแต่งที่หลากหลายหรือปรับปรุงประสบการณ์ผู้ใช้ การอัปเดตไคลเอนต์ไม่จำเป็นต้องมาพร้อมกับการอัปเดตวงจรอีกต่อไป คุณยังสามารถสร้างองค์ประกอบหลักที่สามารถใช้เพื่อเปลี่ยนบล็อกเชนใดๆ ให้เป็น ZK Rollup ไม่ใช่แค่ Ethereum

คำถามของคุณกลายเป็นเวลาพิสูจน์

เวลาในการพิสูจน์ ZK จะปรับขนาดตามแกนสองแกน: จำนวนข้อจำกัดและขนาดวงจร ด้วยการมุ่งเน้นไปที่วงจรของเครื่องจักรง่ายๆ เช่น MIPS (แทนที่จะเป็นเครื่องจักรที่ซับซ้อนกว่าเช่น EVM) เราจึงสามารถลดขนาดและความซับซ้อนของวงจรได้อย่างมาก อย่างไรก็ตาม จำนวนของข้อจำกัดจะขึ้นอยู่กับจำนวนของคำสั่งเครื่องที่ดำเนินการ opcode ของ EVM แต่ละอันจะแบ่งออกเป็นหลาย opcode ของ MIPS ซึ่งหมายความว่าจำนวนของข้อจำกัดจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก เช่นเดียวกับเวลาการพิสูจน์โดยรวม

แต่การลดเวลาในการพิสูจน์เป็นปัญหาที่หยั่งรากลึกในพื้นที่ Web2 เนื่องจากสถาปัตยกรรมเครื่อง MIPS จะไม่เปลี่ยนแปลงในอนาคตอันใกล้นี้ เราจึงสามารถเพิ่มประสิทธิภาพวงจรและโปรแกรมการพิสูจน์ได้สูงสุดโดยไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลง EVM ในภายหลัง ฉันค่อนข้างแน่ใจว่ากลุ่มการจ้างงานสำหรับวิศวกรฮาร์ดแวร์ที่สามารถเพิ่มประสิทธิภาพโปรแกรมที่กำหนดไว้อย่างดีนั้นมีขนาดใหญ่กว่ากลุ่มการจ้างงานสำหรับการสร้างและตรวจสอบเป้าหมาย zkEVM ที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลาอย่างน้อย 10 เท่า (หากไม่ใช่ 100 เท่า) บริษัทอย่าง Netflix อาจมีวิศวกรฮาร์ดแวร์จำนวนมากที่ทำงานเกี่ยวกับการปรับชิปแปลงรหัสให้เหมาะสม และพวกเขายินดีที่จะรับเงิน VC จำนวนหนึ่งเพื่อจัดการกับความท้าทาย ZK ที่น่าสนใจ

เวลาพิสูจน์เริ่มต้นสำหรับวงจรดังกล่าวอาจเกินระยะเวลาถอนการรวมค่าปรับในแง่ดี 7 วัน เวลาในการพิสูจน์นี้จะลดลงเมื่อเวลาผ่านไปเท่านั้น ด้วยการแนะนำ ASIC และ FPGA เราสามารถเร่งเวลาในการพิสูจน์ได้อย่างมาก ด้วยวัตถุประสงค์คงที่ เราสามารถสร้างผู้พิสูจน์ที่เหมาะสมที่สุดได้มากขึ้น

ในที่สุด เวลาพิสูจน์สำหรับวงจรนี้จะต่ำกว่าระยะเวลาการถอนการรวมค่าปรับในแง่ดี 7 วันปัจจุบัน และเราสามารถเริ่มกระบวนการท้าทายเพื่อพิจารณายกเลิกแง่ดี การดำเนินการพิสูจน์เป็นเวลา 7 วันอาจยังแพงเกินไป ดังนั้นเราอาจต้องการรออีกสักหน่อย แต่ประเด็นยังคงอยู่ คุณสามารถเรียกใช้ระบบพิสูจน์ทั้งสองพร้อมกันได้ เพื่อให้เราสามารถเริ่มใช้การพิสูจน์ ZK ได้ทันที และหากโปรแกรมพิสูจน์ล้มเหลวด้วยเหตุผลบางอย่าง เราสามารถถอยกลับไปใช้การพิสูจน์ในแง่ดีได้ เมื่อพร้อมแล้ว ง่ายต่อการย้ายไปที่การพิสูจน์ ZK ด้วยวิธีที่โปร่งใสอย่างสมบูรณ์สำหรับแอปพลิเคชัน ไม่มีระบบอื่นใดที่นำเสนอเส้นทางการย้ายข้อมูลที่ยืดหยุ่นและราบรื่นเช่นนี้

คุณสามารถมุ่งเน้นไปที่ประเด็นสำคัญอื่นๆ

การรันบล็อกเชนเป็นงานที่ยาก และไม่เพียงแต่ต้องเขียนโค้ดแบ็คเอนด์จำนวนมากเท่านั้น สิ่งที่เราทำส่วนใหญ่ที่ Optimism มุ่งเน้นไปที่การปรับปรุงประสบการณ์ผู้ใช้และนักพัฒนาซอฟต์แวร์ผ่านเครื่องมือที่มีประโยชน์ฝั่งไคลเอ็นต์ นอกจากนี้ เรายังใช้เวลาและพลังงานมากมายในการจัดการกับแง่มุมที่ "อ่อน" เช่น การพูดคุยกับโครงการ ทำความเข้าใจกับจุดบกพร่อง และออกแบบสิ่งจูงใจ ยิ่งคุณใช้เวลากับซอฟต์แวร์บล็อกเชนมากเท่าไหร่ คุณก็จะยิ่งมีเวลาคิดถึงสิ่งอื่นๆ เหล่านี้น้อยลงเท่านั้น คุณสามารถพยายามจ้างคนเพิ่มได้ตลอดเวลา แต่องค์กรไม่ได้ปรับขนาดเชิงเส้น และการจ้างใหม่แต่ละครั้งจะเพิ่มภาระในการสื่อสารภายใน

เนื่องจากสามารถเพิ่มการทำงานของวงจร ZK ลงในห่วงโซ่การทำงานที่มีอยู่ คุณจึงสามารถทำงานเกี่ยวกับการสร้างแพลตฟอร์มหลักและซอฟต์แวร์พิสูจน์อักษรไปพร้อมกันได้ นอกจากนี้ เนื่องจากไคลเอนต์สามารถแก้ไขได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนวงจร คุณจึงสามารถแยกไคลเอนต์และทีมรับรองได้ การสรุปผลในแง่ดีที่ใช้แนวทางนี้อาจนำหน้าคู่แข่ง ZK หลายปีในแง่ของกิจกรรมบนเครือข่ายที่เกิดขึ้นจริง

ข้อสรุปบางประการ

ข้อสรุปบางประการ

พูดตามตรง ฉันไม่เห็นข้อเสียที่สำคัญใดๆ ของวิธีการนี้ โดยถือว่าตัวพิสูจน์ zkMIPS สามารถเพิ่มประสิทธิภาพได้อย่างมากเมื่อเวลาผ่านไป ผลกระทบที่แท้จริงเพียงอย่างเดียวที่ฉันเห็นในแอปพลิเคชันคืออาจต้องปรับต้นทุนก๊าซสำหรับ opcodes ต่างๆ เพื่อให้สอดคล้องกับเวลาพิสูจน์ที่เพิ่มโดย opcodes เหล่านั้น ถ้ามันเป็นไปไม่ได้จริง ๆ ที่จะเพิ่มประสิทธิภาพเครื่องพิสูจน์นี้ให้อยู่ในระดับที่สมเหตุสมผล ฉันก็ยอมรับความพ่ายแพ้ หากเป็นไปได้จริงที่จะปรับเครื่องพิสูจน์นี้ให้เหมาะสม แสดงว่าวิธี zkMIPS/zkVM ดูเหมือนจะดีกว่าวิธี zkEVM ในปัจจุบันมากจนอาจทำให้วิธีหลังล้าสมัยไปโดยสิ้นเชิง นี่อาจดูเหมือนเป็นข้อความที่รุนแรง แต่ไม่นานมานี้ การพิสูจน์ความล้มเหลวในแง่ดีแบบขั้นตอนเดียวถูกแทนที่ด้วยการพิสูจน์แบบหลายขั้นตอนโดยสิ้นเชิง

หากคุณคิดว่าฉันคิดผิดอย่างชัดเจนเกี่ยวกับแนวทางนี้ โปรดอย่าลังเลที่จะติดต่อฉันและแจ้งให้เราทราบเหตุผล