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：目前比特币期货交易由散户投资者主导:金色财经报道，CryptoQuant首席执行官兼创始人Ki Young Ju在推特上分享了主要衍生品交易所的比特币流入动态。在2021年的最后几天，鲸鱼似乎在避免交易期货。根据现货交易所和衍生品交易平台之间的比特币流量图表（30天移动平均线），衍生品平台的资金流入似乎处于2018年以来的最低水平。因此，这很可能是由小型散户投资者推动的。[2021/12/25 8:02:53]
从数学角度证明分片的安全性
假设
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：社交媒体帮助重建人们对加密资产的信任:12月20日消息，业内人士表示，加密货币公司正在利用Twitter、Instagram、YouTube和Telegram上的加密社区，与专业加密货币影响力人士开展活动，以重建人们对这一资产的信任。加密货币交易所WazirXNischal Shetty表示，社交媒体起到重建这种信任的作用，新兴加密货币行业在印度越来越受欢迎，在印度，该行业尚未收到监管，信任很重要。（印度经济时报）[2020/12/21 15:53:27]
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。
观点：金融机构应开展区块链金融领域应用标准制定，引导区块链有序推广:10月11日消息，近年来，区块链通过创造信任来创造价值，为解决现阶段金融领域资产与交易信息真实性验证难、信用评估成本高、普惠金融服务难落地等痛点提供了新思路。除了供应链金融，区块链技术在金融领域的应用还体现在贸易融资、资金管理、支付清算、数字资产等领域。业内人士表示，目前，区块链技术发展较快，但同时面临着标准体系有待完善、隐私保护与数据共享矛盾凸显、性能效率存在局限性、链内外协同不够等问题。还有专家指出，金融机构应根据行业特色，立足实际应用，配合行业主管部门开展区块链在金融领域的应用标准制定工作，引导金融领域中区块链的有序推广，进一步提高不同业务领域的规模化应用水平和推广效率。中国银行业协会首席经济学家巴曙松表示，新兴科技在金融机构逐步应用，导致传统监管技术手段难以满足现有的监管需求。因此还应大力发展监管科技，关注如何利用区块链等新技术来强化金融监管。（新华社北京）[2020/10/11]
观点：欧洲维护法币地位或为保护实行货币政策的能力:近日欧洲央行ECB主席拉加德在谈话中表示，欧洲不是在寻找现金的替代品，而是试图用电子欧元补充传统货币。这可以保证主权货币仍在欧洲支付系统的核心地位。有人评论表示，欧洲货币当局害怕加密货币过度使用威胁到中央银行的法币，进一步威胁到实行货币政策的能力，甚至减少法币使用。（Coindesk）[2020/9/22]
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。
声音 | 观点：区块链技术在经济社会各领域的应用与推广，能加快现代化经济体系的建立:12月2日，对外经济贸易大学统计学院教授唐晓彬和对外经济贸易大学统计学院博士研究生王亚男联合在北京日报刊文《从区块链特征看应用长短板》。文章表示，区块链技术在经济社会各领域的应用与推广，能加快现代化经济体系的建立，助力我国经济的高质量发展。一是区块链技术作为一个新兴领域，与我国创新水平的提升相辅相成。 二是我国经济的高质量发展需要处理好经济、环境、民生等多个领域的协同发展，而区块链可以为其提供强有力的技术支撑。三是由于当前区块链技术尚不够成熟，需要制定和完善相关法治规章，以合理规避区块链存在的缺陷，使其更好地推进我国经济的高质量发展。四是应加快培育区块链技术人才。[2019/12/2]
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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