在这两个月，我们有幸见证了路印3.0的协议发布，并于Github上开源了其最新技术设计和相关实现。这次3.0的发布是路印在去中心化交易网络协议中的一个大进步，它结合了创新的区块链技术和零知识证明加密大幅提高吞吐量，并且可以部署在任何支持智能合约的平台上。
相比于2.0设计，.0提供了2种模式的去中心化协议，分别是开启数据可用性和关闭数据可用性模式，前者提高了40倍吞吐，后者提高了225倍。
除了3.0以外，还发布了一个新型拍卖协议Oedax，这两者正在为去中心化交易所的扩容探索新的路径。
本文将从技术逻辑和技术细节入手，让小白用户也能快速搭建去中心化交易所。
一、使用新型MerkleTree保存账户、余额、成交历史
MerkleTree广泛应用于众多分布式应用中，早在比特币时代，就被用来做交易的SPV证明，方便轻节点校验交易存在性。而在许多可编程智能合约平台里，比如以太坊，MerkleTree还常常用来存放智能合约数据。
在3.0的设计中，为了更好的支持Off-chain和On-chain两种模式，开发人员设计了一个新型MerkleTree，主要用来组织Account、Balance以及TradeHistory三者之间的关系和数据，并提供快速验证的能力。
从上图不难发现，一个账户下可以支持多种Token，而Loopring生态系统中的每个参与者都在同一个树中拥有一个账户。同时3.0中采用账户级别的nonce设计，而不是Token级别的nonce设计。
事实上，在以太坊的账户模型里，也是使用账户级别的nonce设计，nonce值可以简单理解为该账户所有的交易数量。但是不同于以太坊，路印的MerkleTree和账户模型中考虑了多种Token以及Off-chain请求。
每一次交易都会为用户修改3个token余额，包括tokenS、tokenB和tokenF。该设计带来的最大好处就是每次交易操作的代价都较低。对于每一笔交易，账户本身所在的MerkleTree修改只涉及到一条MerklePath。虽然BalanceTree需要修改3次，但是由于BalanceTree本身比较小，代价同样较低。
二、三种Block状态
为了让MerkleProof的证明生成并行化，3.0的架构中给区块设定了三种状态，分别是Committed、Verified和Finalized。
其中，Commited的Block表示该区块已经上链，但是未能被Proven。VerifiedBlock表示该区块已经提交并通过验证，但是尚未验证此块之前的所有块，而FinalizedBlock则表示该区块和该块之前的所有块都应被验证。我们会在第五节的案例中为大家介绍如何利用这些Block的特性创建一个去中心化交易所。
在3.0的设计中，Proof可以不按顺序提交。Proof随时可以生成，但是直到最大证明生成后才真正有效。比如在比特币里，我们需要在至少6个块以后才能认为交易的SPV证明是不可篡改的，在以太坊里由于出块速度的不同，这个最大证明时间可能为12个区块以上。
或许有部分用户担心资金丢失的风险，在3.0的设计架构中，最差的情况也就是发生区块和状态回滚。所有之前请求的块和对应交易内容需要被重新执行，证明也会重新生成。但是相比于MerkleProof并行化带来的收益，这点回滚成本可以忽略。同时，MerkleTree的回滚可以通过内容寻址的特性来快速完成，浪费的代价仅仅是少部分的存储容量。
三、五种Circuit排列
3.0的设计中，还支持5种Circuit排列：
①RingSettlement
②Deposit
③Off-chainwithdrawal
④On-chainwithdrawal
⑤OrderCancellation
这五种Circuit覆盖了所有Circuit，不管是否支持链上数据可用性。同时，为了减少证明时间，还为这几种Circuit设计了动态的Block配置。
四、性能测试结果
根据官方的测试结果，我们可以发现，3.0的性能相比于2.0有了一个甚至两个数量级的提升，而每笔交易的Gas费用则减少到了原来的几十分之一甚至1%以下。这对于去中心化交易所来说无疑是具有致命诱惑的。
五、基于3.0快速搭建去中心化交易所
第一步，设置交易所
Loopring合约提供了完备的接口，你只需要发送一笔交易调用Loopring合约上的createExchange，就可以创造出一个全新的交易所合约。
第二步，交易
①用户可以使用交易所账户创建订单，订单将会被添加到DEX的订单薄中。
②DEX将订单与另一个订单进行匹配，并使用ring-matcher私钥和订单的dual-author密钥进行环签名。
③在RingSettlement结束后，订单可以显示为已填写，但尚未验证状态。
④DEX将Ring发送给交易所的运营商，由于这些Ring将要在合理时间内完成，因此运营商架将会在收到Ring之后立刻调用commitBlock操作。
⑤操作员在允许的最大时间内生成证据并调用verifyBlock接口。
⑥DEX现在可以显示额外的“已验证”表示以填写订单。
第三步，订单状态与不可逆
每个订单都会有以下几种状态：
·Unmatched：不与某一个订单簿匹配
·Matched：与DEX匹配
·Commited：已经调用commitBlock并成块
·Verified：在一个块中验证
·Finalized：该块包括其之前的所有块都被证明
只有处于最后一个Finalized状态的数据才是真正不可逆的。我们可以从上面的流程发现，相比于2.0的协议，3.0在交易所的部署上越发简单快捷，甚至小白用户都可以部署自己的去中心化交易所！
随着3.0的发布和相关合约的升级，TPS和Gas费用不再是制约发展的主要瓶颈，现有的TPS已经可以满足大部分的去中心化和中心化交易所的场景。
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作者：区块链技术专员
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