小學生也能懂的模塊化知識(一):為什麼Manta Pacific 是以太坊的執行層

以太坊購物中心,熱鬧非常、商店很多。大家可在Uniswap、Curve 等商店做交易,也可在Axie Infinity 等商店玩遊戲。

以太坊購物中心秉承去中心化原則。當用戶消費時,並沒有像銀行一樣的機構,提供統一結算業務。而是由彼此獨立的收銀台(節點),共同維護一個去中心化賬本。這個去中心化賬本,就是以太坊區塊鏈本身。由於沒有統一的管理者,所以,為了確保每個收銀台賬本一致,同時,避免某些收銀員惡意篡改賬本。以太坊購物中心,為每個獨立收銀台製定了詳細的規則。

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首先,每個收銀台都要下載這個賬本。也就是說,從一開始,大家的賬本是一致的。之後,用戶開始提交交易。每個收銀台都有一個數據包,大家抓取用戶提交的交易,努力把數據包填滿。然後,大家會按照某個特定提案規則,選擇以某個收銀台的數據包為準(形成共識)。此時,這個收銀台多了一個新數據包(新區塊)對不對?所以,他要把自己新數據包的信息廣播出去,其他收銀台下載這個新數據包。這樣,大家的賬本又一致了。

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關鍵問題來了哦! !其他收銀台下載完新數據包後,還要校驗這個數據包的交易是否真實,如何校驗呢?就是要模擬執行一遍該數據包內包含的交易。為了檢驗交易,收銀台還要維護當前狀態(用戶賬戶當前餘額、智能合約狀態等等),存儲歷史狀態等等信息。總的來說,以太坊購物中心收銀員們,需要完成共識(保證賬本一致)、結算(確認交易)、數據(記錄用戶當前賬戶餘額和歷史交易記錄等等)、執行(執行用戶交易),四個層面的事情。也就是,通常,會將Layer1 分為四層:

1)共識層

2)結算層

3)數據層

4)執行層

這使得以太坊很去中心化、很安全,但效率不高,搞得大家常常排隊等候結算。

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於是,對以太坊購物中心的“模塊化”改建工程開始了。 (“模塊化”概念最早由Celestia 團隊提出,通常指對以太坊的擴容)改建計劃名為“Rollup”,原理是在原本以太坊購物中心周圍,再建幾棟大樓,同樣作為購物中心。之後,名為“Arbitrum、Optimism、zkSync、Scroll” 等高樓相繼建立,當然,還有一棟是由Manta Network 建立的Manta Pacific。

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這些高樓與以太坊主樓由“橋”連接。比如,當用戶在Optimism 樓內購物時,過段時間,Optimism 樓內“收銀員”們,會將排序好的用戶交易壓縮打包,提交給以太坊主樓。以太坊主樓內的收銀台進行最終結算,確認用戶在Optimism 樓內購物行為有效。還記得以太坊主樓需要完成共識(保證賬本一致)、結算(確認交易)、數據(記錄用戶當前賬戶餘額和歷史交易記錄等等)、執行(執行用戶交易)四個層面的事情嘛?由此,其他購物中心承擔了執行功能,也就是將執行層從以太坊主樓分離,減輕主樓負擔。換句話說,各個Layer2 實際是以太坊執行層,Manta Pacific 也是。以太坊主樓實際成為“結算中心”,確認其他樓內交易最終性。把用戶交易遷移到樓內,將以太坊主樓變為結算中心,這個方式確實很巧妙。將用戶在其他樓內提交的交易壓縮,以打包(Batch)形式提交給以太坊主樓結算中心,可大大提升主樓處理交易的效率。

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問題是,以太坊主樓如何確定,其他購物中心提交的交易是否正確呢?萬一其他購物中心收銀員作弊呢,惡意篡改用戶交易怎麼辦?於是,以太坊主樓,按兩類方式驗證交易正確性,欺詐證明(Fraud Proof / Optimistic Rollup)、有效性證明(Validity Proof / ZK Rollup)。欺詐證明基於經濟學假設,其他收銀員可挑戰某收銀員作惡,證明其惡意篡改交易信息,若挑戰成功,該收銀員可獲得作惡收銀員罰沒金。計劃採用欺詐證明的購物中心有Optimism、Arbitrum 等。

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有效性證明基於密碼學假設。用戶在zkSync、Starknet、Scroll、Linea 等購物中心交易時,這些購物中心的收銀員們,會集合大家的交易信息,生成一個基於密碼學的零知識證明(簡稱ZK 證明),來證明用戶的餘額等狀態信息,發生了變化。收銀員會將ZK 證明傳輸給以太坊主樓結算中心,結算中心用密碼學方式,驗證該ZK 證明,即可驗證該證明代表的交易信息正確性。所以,Optimistic / ZK 代表以太坊主樓驗證各個購物中心交易正確性的方式,而Rollup 代表各個購物中心將發生在自身的交易打包壓縮,傳輸給以太坊主樓結算中心。

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另外一點,由於ZK 證明涉及用密碼學和數學原理生成,加密方式與原有以太坊主樓有很大差異,所以以太坊主樓那套結算系統,實際不怎麼支持ZK 證明生成。也就造成了zkSync、Starknet、Scroll、Linea 等購物中心,必須要對自己的結算系統進行改造。這一改造,以太坊主樓原有商家,也要學習、適應zkSync、Starknet、Scroll、Linea 等購物中心新結算系統,對以太坊主樓原有商家,不是很友好。

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相比之下,Optimism、Arbitrum 為代表的Optimistic Rollup 購物中心幾乎不存在清算系統兼容問題。

其次,儘管ZK Rollup 購物中心理論上要比Optimistic Rollup 購物中心安全,但ZK 清算系統本身的安全性,編寫ZK 清算系統語言的安全性,以及將ZK 編程語言編譯成以太坊原有語言的編譯器安全性,實際還都有待時間檢驗。

此外,目前,Optimistic 與ZK 的轉化也已非常模塊化,所以,其實購物中心提供的服務、用戶體驗、規模效應和網絡效應或許更為重要。

關於Manta NetworkManta Network 是為ZK 應用設計的模塊化生態系統。 Manta Atlantic 是最快的ZK L1,通過合規的鏈上隱私和DID 身份,將可編程隱私帶入Web3。 Manta Pacific 是目前唯一EVM 原生支持ZK 應用的L2 生態系統,為ZK 應用提供可擴展和低Gas 的環境,可直接使用Solidity 進行部署。 Manta Atlantic 和Manta Pacific 一起,為下一代Web3 應用開發和採用提供了最佳體驗。

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