作者:?AliAtiia
翻译&校对:IANLIU&阿剑
来源：以太坊爱好者
本文将通过简单的例子，自下而上地阐述OptimisticRoll-Up(ORU)的运作方式；为了让我们能“看得见摸得着”ORU链所有的意涵，本文举的示例也会比较特殊。
ORU是以太坊layer2扩展方案中的佼佼者，既能把可扩展性的蛋糕做大，也能让你吃到——至少是吃到一部分吧。大家之所以对ORU如此兴奋，是因为它及它的表亲——ZK-Rollup，克服了侧链、plasma、状态通道等方案都没有解决的layer2难题。
ORU要解决什么问题？
某所高中正面临这样的问题：每隔几天，就会出现小情侣的争吵事件，通常是因为其中一方劈腿。
典型的场景如下：
Alice看到男朋友Bob亲吻Cathy，她感到非常生气。但Bob可能会辩解“我发誓我没这么做！”或“我俩早就分手了！”......但Alice根本听不进去，抓起椅子就朝Bob扔去；这种在走廊上演的小剧场，正破坏着整个校园的环境。
解决方法v1
校园里的超级书呆子Jamal提出了一种解决方案：
每天晚上，要求所有学生选择以下信息之一，并签署自己的密码学签名——
“我单身，勿扰”
“我单身，待配对”
人大附中物理老师李永乐科普拜占庭将军问题和区块链:5月14日，人大附中物理老师、科普视频网红李永乐在其公众号发布视频《拜占庭将军问题是什么？区块链如何防范恶意节点？》。李永乐老师在视频中对拜占庭将军问题和区块链进行了讲解，他表示，拜占庭将军问题本质上指的是，在分布式计算机网络中，如果存在故障和恶意节点，是否能够保持正常节点的网络一致性问题。在近40年的时间里，人们提出了许多方案解决这一问题，称为拜占庭容错法。例如兰波特自己提出了口头协议、书面协议法，后来有人提出了实用拜占庭容错PBFT算法，在2008年，中本聪发明比特币后，人们又设想了通过区块链的方法解决这一问题。区块链通过算力证明来保持账本的一致性，也就是必须计算数学题，才能得到记账的权力，其他人对这个记账结果进行验证，如果是对的，就认可你的结果。与拜占庭问题比起来，就增加了叛徒的成本。[2020/5/14]
“我正在与X约会”
“我正在和多个人约会”
这里的签名和用于密码学货币转账的签名类型是一样的。学校会在布告栏张贴“学生与其对应公钥”的公告，所以任何人都能用签名验证的方法来确实谁签了什么消息。为了方便同学们使用，Jamal开发了一款app，每个同学只要在app上选择四条内容之一，然后点击“签名&发送”按钮就行，之后签名消息会从后端向以太坊P2P网络广播——事实上，这些消息会先发到Jamal家里的服务器，由他代表同学们向以太坊发送消息，这样同学就不需要操心以太坊Gas的设置。Jamal通过一些智能合约高级技巧，就可以自己先替同学们支付Gas，然后再按月度向学校报销Gas费用。学校里有1000位同学，每人每天都要签署发送1条消息，平均每条消息要花费$0.1的Gas；所以每个月学校用在Gas上的费用为：
人民数字FINTECH推出区块链科普动画:人民日报数字传播发布微博称，人民数字FINTECH出品《趣味科普|区块链动画》。[2020/3/31]
(1000学生)x(1信息/天/学生)x($.1gas/信息)x(30天/月)=
$3000gas/月.
肉疼！
解决方法v2
对于财政吃紧的学校来说，每个月$3k的支出显然是不合适的。这时候ORU就派上用场了。Jamal告诉校方，使用ORU可以降低约99%的gas费用，以下是改进的方案：
和v1方法一样，当每位学生点击“签名&发送”之后，信息会先发送至Jamal家的服务器。然后Jamal将所有的签名叠加成一串字符串数据
WiSWho的信息。WiSWho的信息格式是、……
接着，Jamal用
自己的私钥签署这
一笔交易，并广播之。交易信息为：
“我，Jamal，检查过这笔交易附带的
WiSWho数据，
WiSWho代表截至dd/mm/yyyy所有学生的交往关系，我对天发誓这些数据
包含了完整的事实，无任何人工添加。”
用行话来说，Jamal充当了layer2“执行者”的角色。如果你曾经用以太坊进行交易，你可能注意过附加数据——也就是以太坊浏览器中“Inputdate”那一栏。如下图所示，简单交易中大多数人会将附加数据留空；如果交易中调用了如Uniswap的swap函数，则调用的函数名和传入的参数就会附加上作为交易的InputData；Jamal的交易会调用layer1的ORU合约，
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WiSWho就是Jamal广播的交易的InputData。
左图：简单交易，没有附加数据。右图：Uniswap函数和入参（例如
min_tokens是收到的以太坊数量）作为附加数据。以太坊的ORU合约只会验证Jamal的签名，而附加数据
WiSWho中的其他同学的签名，只会被视为区块的二进制“冷数据”。
这就是扩展性的体现，因为这样一来layer1的全节点只要验证ORU执行者的签名并存储附加数据，而
不需要验证
WiSWho里的所有签名。
悬念
你可能已经注意到Jamal签署的信息，强调了两句话：
包含了完整的事实，且
仅包含事实。
违反规则1的情况称为恶意审查（
censorship），意思是Jamal在恶意地过滤信息，比如Bob和Alice有过节，所以Bob贿赂Jamal，让他审查Alice的信息以破坏Alice的美好生活。违反规则2的情况称为诈欺（
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fraud），意味着Jamal将一条或多条不存在的信息加到
WiSWho。比如，数据中包含一条Alice的声明——“我正在和10位男孩及10位女孩约会”，而事实上Alice根本没有签署这样的信息，所以Jamal在
WiSWho中放入的Alice签名是非法的。因为ORU合约不会检查
WiSWho内容的正确性，所以诈欺行为会严重影响使用ORU的初衷，还会让gas费用上升，因为存在诈欺行为会迫使大家退而使用v1解决方法。虽然我们相信，Jamal是个正直的人，他承诺绝对不会搞审查或诈欺，但从安全性的角度考虑，我们最好还是将希望寄托在Jamal“无法作恶”而非“不会作恶”。
保留对Jamal的检查权
校方决定对Jamal采行胡萝卜加大棒的管理方式：胡萝卜：Jamal提供服务换取可观的报酬，每天Jamal发送WiSWho交易之后，智能合约就会从授权Jamal向校方提领$5的权利。但Jamal不能立刻拿到这$5，他只能在月末提领。Jamal看着可提领额度每天蹭蹭往上涨，他肯定会愿意继续提供服务。避免恶意审查的柔性手段：如果Jamal故意无视Alice提交的信息，当晚她可以自行向智能合约提交签署信息。隔天一早，Alice可以去找校长告状，同时其他同学也会有所警惕，Jamal的声誉会因为作恶行为而下降。对于校方来说，很容易就能找到能替代Jamal角色的人选：智能合约已经在layer1上部署运行，Jamal的替代者只要运行AWSlambda服务，每天持续监听同学们发来的信息、打包签名、向ORU合约广播单笔交易即可。
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实际上，任何愿意在合约上锁定保证金的人都可以成为执行者。
避免诈欺行为的强硬手段：
任何人都能发现Jamal存在诈欺行为，并通过简单举证向layer1的ORU合约证明存在诈欺。除此之外，Jamal必须事先向智能合约锁定一笔保证金，保证金增加Jamal进行诈欺的成本。简单举证包含如下内容——“嘿ORU，这个签名是Jamal检查过的数据之一，由Alice签署；但我，作为举报者，我宣布这是个无效的签名！”
智能合约会从先前发布的数据中抽取出Alice的签名，并通过Alice的公钥执行签名验证。如果这个签名的确是无效的，则：
清零Jamal的待提领奖励，
将Jamal的保证金一半奖励给举报者，另一半销毁。
更进一步剖析强硬手段
强硬手段是ORU合约中最有趣、最具决定性的内容；事实上，它就是ORU成为layer2解决方案的核心因素。这个手段的特别之处在于：不只是校方或学生，任何人都能举起这监督的大棒。只要
WiSWho数据上链，举报者们就能拿到证明Jamal是否作恶所需要的所有材料。人人都能向ORU合约发出对Jamal交易的质疑，并有机会获得举报成功的奖励。强硬手段的设计及运作，是不同ORU实现之间最重要的区别。
来自教育部的电话
“何时能得到大规模接受？”这是我们圈子里最常见的问题。假设大家都开始采用区块链技术，ORU也能用于解决网络拥堵——但现在却出现另一个问题。假设教育部希望Jamal处理全国范围内，所有学校的签名，这时候我们的问题就会从“能处理多少学生？”转为“你能处理多少学校？”。
你可能会说，“既然可以将整个学校的所有签名整合为一笔交易，那同理将全国的签名整合为一笔交易不就好了？”
这就牵扯到ORU扩展性的上限：区块的Gas上限。虽然Jamal广播交易的Gas消耗量很低，但并不是不存在。如果想要在一笔交易中包含全国范围内的所有学生数据，很有可能会超过区块的Gas限制，换言之，Jamal需要将数据进行拆分，分批广播。所以说，通过ORU能获得的扩展性是有上限的，如果你需要无限扩展，可以考虑侧链或plasma等......但这样资金安全就没那么有保障。
重温一下ORU的好处
在乐观情况下，layer1的全节点无需执行ORU操作者发起的交易的附加数据，这样一来：
layer1全节点层面的执行成本更低；因为存储数据要比在其内部运行任何逻辑便宜得多。
每笔交易的Gas成本更低；因为与执行交易相比，存储数据的Gas成本更低。
ORU与侧链/Plasma/状态通道有什么区别？
与侧链不同：侧链的理念发端于2014年，但从未产生很大的吸引力；而ORU链的安全性是直接由Layer-1来保护的。假设你在ORU链上玩扑克或交易代币，则你的资产转移就等同在layer1上转移一样安全。虽然当发生欺诈情况时，可能会遇到一些不便——例如你需要等待一两个星期才能释放资金，但是layer1仍然可以保证资金的安全。另一方面，如果你在侧链进行交易，侧链上的矿工或验证者可以窃取你的资金；因为只要他们想要，就能单方面向layer1讲述对他们有利的故事，而layer1无从考证。
与plasma和状态通道不同：ORU的诈欺证明机制非常简单，
任何人都能提交挑战。举报者有layer1上可用的
所有数据，能够检测并向ORU合约提交诈欺行为证明，以此获得奖励。如果采用plasma或状态通道，用户必须承担其资金的部分或全部的安全性责任，并且必须时刻“监视”layer1合约的情况，以防执行者或其他用户搞欺诈。
总结
所谓的optimisticrollup(ORU)，其实就是①智能合约——部署在某layer1(如，以太坊主网)上，以及②区块生产者——会监听特定p2p网络的交易的，并将其汇总成一个大字符串数据，附上验证签名后上链。因为合约能够直接接收用户的交易，即使执行者掉线或是作恶，都能保证用户能够安全地将资金从ORU退出。更重要的是，合约能够核实执行者是否存在诈欺行为，如有有，合约还能罚没执行者的保证金。举报者进行诈欺检测及举证所需的所有数据，都能从ORU交易的附加数据取得；Layer1的全节点不会执行附加数据的内容，这就是layer1能够扩展的根本因素。对于Layer1来说，这些附加数据只是个二进制数据包，并会被永久存储，仅此而已。
原文链接:?https://gourmetcrypto.substack.com/p/optimistic-rollups-from-the-bottom
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