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Optimism简介:使用乐观汇总扩展以太坊

· 阅读需 7 分钟
Dora Noda
Software Engineer

Optimism 是一种乐观汇总协议,提供在不牺牲安全性或去中心化的前提下扩展以太坊的解决方案。该协议通过提升以太坊的计算和存储能力,同时保持与现有以太坊基础设施的最大兼容性来实现这一目标。

Optimism简介:使用乐观汇总扩展以太坊

基础

什么是以太坊可扩展性?

以太坊可扩展性指的是以太坊网络处理更多有价值交易的能力。当前以太坊的资源受限,尤其是带宽、计算和存储,使得处理高交易量变得困难。计算和存储是最主要的瓶颈,导致费用极高。要扩展以太坊并降低费用,需要更好地利用带宽、计算和存储。

什么是乐观汇总?

乐观汇总是一种 Layer 2 可扩展技术,允许在链下执行交易,同时保持安全性和去中心化。交易数据提交到链上,但执行在链下进行。如果链下执行出现错误,可在链上提交故障证明以纠正错误并保护用户资金。这种方式类似于只有在出现争议时才去法院,在出现错误时才在链上执行交易。

什么是 EVM 等价性?

EVM 等价性指的是完全遵循以太坊黄皮书中描述的状态转移函数,即以太坊协议的正式定义。EVM 等价的汇总协议遵循以太坊在 EVM 方面的标准,确保智能合约开发者只需编写一次代码即可在任何地方部署。这意味着为以太坊主网编写的任何智能合约,都可以几乎不做修改地部署到 EVM 等价的汇总协议上。

Optimism = EVM 等价 + 乐观汇总 + 扩展以太坊

Optimism 是一种 EVM 等价的乐观汇总协议,旨在扩展以太坊,同时保持与现有以太坊基础设施的最大兼容性。

安全性

为了在不牺牲安全性的前提下扩展以太坊,Optimism 保留了以太坊 Layer 1 的三项关键属性:活性、可用性和有效性。

  1. 活性 – 任何人都可以随时通过发送交易来延伸汇总链。
    • 交易可以通过 Sequencer 发送到汇总链,亦可直接发送到 Layer 1。Sequencer 提供低延迟、低成本的交易,而直接发送到 Layer 1 则提供审查抵抗。
  2. 可用性 – 任何人都可以下载汇总链。
    • 推导链所需的全部信息都嵌入在 Layer 1 区块中。因此,只要 Layer 1 链可用,汇总链也同样可用。
  3. 有效性 – 所有交易均被正确执行,所有取款均被正确处理。
    • 汇总状态和取款由一个名为 L2OutputOracle 的 L1 合约管理,该合约在单一诚实验证者假设下,仅会最终确定正确(即有效)的汇总区块哈希。如果在 Layer 1 上声明了无效的区块哈希,诚实验证者将证明其无效并赢得保证金。

Optimism 通过故障证明来强制汇总的有效性。随着技术成熟,有效性证明也可以在可行时接入。

网络参与者

Optimism 中有三类角色:用户、Sequencer 和验证者。

Optimism 网络参与者

用户

网络的核心是用户,他们可以通过向以太坊主网的合约发送数据,在 L2 上存入或取出任意交易。他们可以向 Sequencer 发送交易以使用 L2 上的 EVM 智能合约,并通过网络验证者提供的区块浏览器查看交易状态。

Sequencer

Sequencer 是主要的区块生产者。可以只有一个 Sequencer,也可以通过共识协议拥有多个。对于 1.0.0 版本,仅有一个 Sequencer,当前由 Optimism 基金会监管。一般情况下,规范中使用 “the sequencer” 作为多个 Sequencer 通过共识协议协同工作的代称。

Sequencer 的职责:

  1. 接收用户的链下交易;
  2. 观察链上交易(主要是来自 L1 的存款事件);
  3. 将上述两类交易按照特定顺序合并成 L2 区块,并通过将以下两项作为 calldata 提交到 L1 来传播 L2 区块: a. 第一步接受的待处理链下交易; b. 足够的链上交易顺序信息,以便仅通过观察 L1 就能成功重建第三步产生的区块。

Sequencer 还会在第三步完成后尽早提供区块数据,使用户在 L1 确认之前即可访问实时状态(如果他们愿意)。

验证者

验证者的职责有两方面:

  1. 为用户提供汇总数据;
  2. 验证汇总完整性并对无效声明提出争议。

为了维护网络安全,必须至少存在一个诚实验证者,能够验证汇总链的完整性并向用户提供区块链数据。

关键交互图示

以下图示展示了协议组件在关键用户交互过程中的使用方式,为深入了解任意组件规范提供上下文。

存款并发送交易

用户通常通过从 L1 存入 ETH 开启其 L2 旅程。拥有用于支付费用的 ETH 后,即可在 L2 上发送交易。下图展示了此交互以及所有关键的 Optimism 组件:

存款并发送交易

取款

取款由 L2 上的普通交易发起,但在争议期结束后通过 L1 上的交易完成。

取款示意图

结论

Optimism 是一种乐观汇总协议,旨在扩展以太坊,同时保持与现有以太坊基础设施的最大兼容性。通过提升以太坊的计算和存储能力,它为处理更多有价值的交易提供了解决方案,而不牺牲安全性或去中心化。如果想进一步了解 Optimism,请前往其 官方规范。凭借对以太坊核心原则的遵循以及与现有基础设施的兼容性,Optimism 有望成为以太坊迈向更高可扩展性和效率的关键玩家。

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