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一文读懂稳定币设计依据：各国央行外汇储备的货币构成
这是一篇我们自己用来学习基础金融理论的文章。当涉及到DeFi的业务，区块链行业最缺乏的就是基础行业知识。相比于参考哈耶克、凯恩斯等的宏观论点，更具体的依据才更适合成为区块链协议和代币机制设计的依据。
在2020年5月，以太坊网络上泛起了所谓的 “玄色星期四”：以太坊变得过于拥挤，以至于MakerDAO无法根据预期举行事情。在这种情况下，差别参与者可以去竞标“抵押品不足的资产”，这意味着允许一个参与者以0美元的价钱竞标价值450万美元的ETH。MakerDAO的溃逃向我们展示了可扩展性不足的结果。
正如“玄色星期四”所证实的那样，现在这种因以太坊拥堵而造成的平安威胁已成为一个十分严重的问题，许多项目通过确立链外Layer2的解决方案（例如侧链、状态通道、Rollup等）来解决可扩展性问题，这些解决方案本质上都是将区块链作为信托的锚点。
Layer2扩容手艺将事务迁移到链外（与Layer1扩容手艺相反，后者提高了基础链的事务吞吐量）。若是构建可行，那么Layer2扩容解决方案可以行使区块链的许多利益（平安性，不变性，去中央化等），而不会发生相同的成本（确认时间慢，买卖成本高昂且买卖成本高等），而且需要举行更少的权衡和假设。
已往几年中，有关以太坊的两个主要扩容建议是侧链（即Plasma）和状态通道（是一种更通用的支付渠道版本，在比特币网络上已存在多年）。而近期Rollup的解决方案引起了民众的亲切关注，基于Rollup的Layer2项目也获得了很大希望。上一期德邻研究院为人人先容了以太坊Layer2 扩容解决方案，本期的主题是在领会Layer2的基础上一起聊一下现在以太坊社区内大火的Rollup扩容解决方案。
首先，什么是Rollup？Rollup是类似于Plasma的Layer2扩容解决方案，它借鉴了Plasma的许多观点。Rollup在某种意义上类似于Plasma，通过将买卖从链下迁移至由主网（也就是Layer 1）珍爱的Layer2侧链来扩容以太坊。这两种扩容方案都将智能合约部署到主网上，其中包含了存放在侧链中的所有资金和侧链当前状态的证实。侧链用户和运营商对侧链举行维护，并确保将有用的状态转换提交给主网合约。
Rollup的观点可以追溯到2014年，被以太坊团结创始人Vitalik Buterin称为“Shadow Chain”，即影子链。Plasma和状态通道等解决方案的失败导致开发人员重新审阅了Buterin的Shadow Chain（现称为Rollup）。虽然Plasma和状态通道每秒可以扩展数百万个事务，但它们不能兼容那些defi相关的应用程序中的智能合约。
Rollup确立在“Shadow Chain”构想的基础上，通过在链外执行状态而且仅使用以太坊区块链来实现数据可用性。Rollup的区块公布或状态更新仅通过tx CALLDATA将一些数据公布到每个事务的主链上，从而提高了吞吐量并战胜了侧链的数据扣留攻击问题。
Rollup有两种类型：Optimistic Rollup和ZK Rollup。它们在确保侧链区块有用性方面接纳的方式有所差别。对于Optimistic Rollup，有用性由敲诈证实和同步假设来确保，而对于ZK Rollup，有用性则由零知识证实来确保。
Optimistic Rollup的设想首先由John Adler在2019年7月的以太坊基金会研究论坛上提出，而且Optimistic Rollup更靠近影子链的原始设想提要。致力于Optimistic Rollup的团队包罗Optimism（前Plasma Group），Fuel Labs，Arbitrum等。
在Optimistic Rollup中，有两个主要参与者：Aggregators（收取网络用度）和Validators（激励方式类似于比特币的全节点）。它可以提供近乎即时的买卖和智能合约，而且不需要Gas费（不包罗Aggregators收取的用度）。在使用现有ECDSA署名的情况下，由Optimistic Rollup启用的事务处置速率约为100 tps。若是将署名方式更改为BLS，则事务处置速率可以增加到500 tps。
Optimistic Rollup是指其对以太坊Optimistic虚拟机（OVM）的使用，从手艺上讲，它是以太坊虚拟机（EVM）的集成化，它基于Layer2的数据对Layer1的状态举行了“乐观”的状态展望。我们可以这样明白：在Optimistic Rollup Layer2链上，用户有一台用于处置买卖和智能合约的机械（OVM），所有一样平常操作都在该Layer2机械中举行；在以太坊Layer1链上，用户拥有一台相同的OVM机械，但除非紧急情况发生，否则不会使用它。若是某人以为某一个Layer2 OVM的操作是具有敲诈性的，那么他可以在Layer1运行的OVM盘算机上重新运行该操作来证实该操作的真实性。要成为Optimistic Rollup Layer2节点，用户（A）须在Layer1智能合约中锁定一些资金（成为“Bond Aggregator”），若是该用户（A）显示不佳，而且有其他用户（B）最终证实了该用户（A）的操作具有敲诈性，则该用户（A）的保证金将被削减，而用户（B）将获得与所削减数目等额的保证金作为奖励。
Optimistic Rollup可以支持简朴的支付和庞大的智能合约，现有代码库的大部分内容都可以轻松移植到Optimistic Rollup中，因此Optimistic Rollup被视为直接解决方案。另一方面，将智能合约从以太坊的主链无缝迁移到ZK Rollup是一件相对来说难度更大的事。
简而言之，ZK Rollup是一种Layer2扩容解决方案，其中所有资金都由主链上的智能合约持有，而它执行链下的盘算和存储，其侧链的有用性通过零知识证实来确保。
ZK Rollup最初由Barry Whitehat于2018年提出，其平安保障与底层Layer1（即以太坊）相同，可以在一分钟内生产区块并将吞吐量提高至2,000 tps。ZK Rollup实现的项目包罗Matter Labs和Starkware。
ZK Rollup无需守候两周的时间来完成影子链中的一个区块的最终确定，而是用零知识证实取代了敲诈挑战。账户和余额由单独的Merkle树示意。这些默克尔树的根确保了没有人可以伪造数据。每个Merkle树的根（一个用于账户，另一个用于余额）都存储在以太坊上的智能合约中，该合约只提供侧链状态的“简朴示意”，所有其他数据都是在链外存储的。
ZK Rollup就像你在与确立区块和状态更新的某个人（称为中继器）举行攀谈。状态的转变是经由哈希处置的，这是SNARK（一种零知识证实）的输入历程，该输入中包罗Rollup块中每个事务的有用性证实。买卖被汇总在一起，仅有头部被署名并提交给主链。因此，减少了以太坊链上存储的数据量。所有署名都被称为ZK-SNARK的零知识证实所取代，这可以使所汇总的买卖纪录获得压缩。
由于每个署名的验证都被单个SNARK取代，因此盘算也获得了改善。仅有一小部分信息（地址簿的两个Merkle根和余额/随机数，两者均为32字节）添加到主链中，他们仅占通过CALLDATA在链上公布的买卖数据的一小部分。提交区块或状态更新后，用户可以磨练零知识证实的有用性。若其中提议挑战的买卖告诉智能合约某些数据不准确，那么该区块最终无效。
这些挑战在ZK Rollup中被ZK-SNARK所取代，在该中继器中无效或不准确的状态是不可能被提交的。SNARK证实这一系列买卖是由拥有者准确签署的，而且从旧的Merkle根到新的Merkle根，账户余额的更新是准确的。因此，中继器不可能提交无效的或被操作的状态。
ZK Rollup将ZK SNARK证实提交到主网Rollup合约中。然后主网智能合约将验证并接受任何有用的证实。这个历程险些立刻发生而且规模伟大。相较而言，Optimistic Rollup总会牺牲一些可扩展性以顺应Layer2上的智能合约，同样它的历程会稍有延迟，以便于用户有时间向Bond Aggregator的无效块提议挑战。
因此，从长远来看，也有人以为ZK Rollup是更有希望的解决方案。只管现在这种扩容手艺确实可以对Optimistic Rollup举行弥补以实现简朴的付款，然则已经有一些Dapp使用该手艺（例如LoopRing），而且在实现智能合约支持方面取得了希望。
Rollup对于以太坊具有很大的潜力，但仍有许多挑战需要战胜。Rollup的挑战在于DeFi服务器的可组合性。若是差别的Rollup链上有差别的Dapp，则差别Rollup链之间的信息互通将比以太坊主链上的信息互通加倍难题。为了保持可组合性，DeFi服务器将必须在特定的Rollup链上举行协调并缔造临界质量。只管在以太坊应用程序中泛起了接纳Rollup的优越迹象，但区块链网络“无需允许”的性子意味着并非每个用户或服务器都将接纳这些Layer2解决方案。
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