Оптимистичный роллап: технический анализ

Абстрактная концепция

Rollup — это технология масштабирования второго уровня для Ethereum, которая увеличивает пропускную способность сети за счет вынесения обработки транзакций за пределы основной цепи. Протокол Optimistic Rollup считает все транзакции второго уровня действительными и объединяет их в один пакет для последующей отправки в Ethereum. После публикации пакета в течение недели любой участник сети может оспорить его подлинность. Если во время обновления состояния выявляется мошенничество, оспаривающий получает вознаграждение.

Как работает Optimistic Rollup

На втором уровне транзакции пользователей отправляются операторам узлов Optimistic Rollup. Эти узлы выполняют функции валидаторов и агрегаторов, объединяя и проверяя операции. Узлы сжимают данные из нескольких транзакций в одну и передают ее в пул транзакций первого уровня Ethereum.

Стать узлом Optimistic Rollup может любой желающий — для этого необходимо внести гарантийный депозит в сеть. При публикации блока узел открывает недельный период доказательства мошенничества. Если в течение этого времени никто из узлов или пользователей не оспорит блок, транзакция подтверждается.

Методы сжатия данных

Обычная транзакция Ethereum занимает примерно 110 байт, но при переводе ETH через Optimistic Rollup требуется всего около 12 байт. Применяются следующие методы сжатия:

• nonce полностью исключается и восстанавливается из предыдущего состояния
• информация о gas выносится за пределы транзакции второго уровня
• для полей «To» и «From» используются индексы вместо адресов Ethereum
• значения записываются в научной нотации
• транзакции агрегируются с помощью агрегированных подписей BLS
• данные транзакций сохраняются в поле Calldata в блокчейне

Публикация данных в Ethereum

Optimistic Rollup размещает специальный смарт-контракт Rollup contract на первом уровне Ethereum. Этот контракт отслеживает состояние Rollup: учет балансов пользователей, обработку депозитов, вывод средств и разрешение споров.

Узлы вне основной сети собирают и агрегируют транзакции, формируя Rollup-блок. Затем агрегированные данные публикуются в Ethereum как calldata. Этот способ позволяет экономно сохранять данные на блокчейне.

Фиксация состояния

Пакет данных содержит содержимое транзакций и корень дерева Меркла до и после проведения операции. Корень дерева Меркла отражает текущее состояние Optimistic Rollup: аккаунты, балансы, коды контрактов.

Оператор второго уровня локально поддерживает дерево состояния аккаунтов, фиксируя хэш-корень до и после выполнения пакета транзакций. Этот корень указывает на актуальное состояние Rollup и хранится в Rollup contract.

Механизм доказательства мошенничества

Optimistic Rollup устанавливает недельное окно для оспаривания блоков пользователями. Если возникает спор, протокол запускает расчет доказательства мошенничества.

Путем повторного выполнения транзакций вычисляется новый корень состояния и сравнивается с предложенным узлом. При обнаружении расхождения переход состояния отменяют, депозит узла конфискуют и переводят оспаривающему.

Виртуальная машина OVM

Optimistic Rollup интегрирует функциональность смарт-контрактов Ethereum на втором уровне, предоставляя полностью Turing-полную виртуальную машину OVM для разработки и внедрения dApps.

Виртуальная машина OVM полностью совместима с Ethereum EVM, что облегчает перенос dApps на второй уровень.

Заключение

На базе протокола Optimistic Rollup созданы две основные сети второго уровня: Optimism и Arbitrum. Со временем они стали крупнейшими экосистемами второго уровня в экосистеме Ethereum.

В основе Optimistic Rollup лежат доказательства мошенничества, а ZK Rollup реализуется на базе zero-knowledge proofs. Для объективной оценки преимуществ каждой технологии необходимы дальнейшие исследования и наблюдения в течение длительного времени.

FAQ

Что такое Optimistic Rollup? Как достигается масштабирование второго уровня?

Optimistic Rollup — это технология масштабирования второго уровня, которая обрабатывает транзакции вне основной цепи и записывает их в блокчейн после проверки. Такой подход позволяет увеличить пропускную способность, снизить затраты и повысить общую эффективность Ethereum благодаря пакетной обработке транзакций.

Каков технический принцип работы Optimistic Rollup? Как устроен механизм доказательства мошенничества?

Optimistic Rollup применяет sequencers для пакетирования транзакций и уменьшения комиссий. Механизм доказательства мошенничества позволяет проверять транзакции через оспаривания, обеспечивая безопасность за счет возможности опротестовать неверные переходы состояния в блокчейне.

Чем отличаются Optimistic Rollup и ZK-Rollup? Каковы их преимущества и недостатки?

Optimistic Rollup считает, что транзакции действительны, пока не доказано обратное, что снижает сложность и стоимость, но увеличивает время вывода средств. ZK-Rollup использует zero-knowledge proofs для мгновенной валидации, обеспечивая более быстрые и безопасные транзакции при повышенных вычислительных затратах и сложности реализации.

Как обеспечивается безопасность Optimistic Rollup? Каковы возможные риски?

Безопасность Optimistic Rollup обеспечивается периодами оспаривания и механизмами доказательства мошенничества. Основные риски связаны с централизованными sequencers, задержкой финализации транзакций и необходимостью доверять валидаторам. Развитие ведется в сторону открытой проверки и повышения децентрализации.

Какой прирост производительности дает Optimistic Rollup и насколько снижаются комиссии?

Optimistic Rollup увеличивает пропускную способность транзакций в 10–100 раз и сокращает издержки до 90% по сравнению с сетями первого уровня, что позволяет проводить операции быстрее и дешевле.

Какие проекты используют технологию Optimistic Rollup? Как сравнить Arbitrum и Optimism?

Arbitrum и Optimism — ведущие решения на базе Optimistic Rollup. У Arbitrum самая крупная экосистема (442+ приложений) и более ранний выход на рынок (2021 год). Optimism выделяется модульным подходом благодаря OP Stack. Оба решения масштабируют Ethereum второго уровня с разными техническими особенностями и быстро растущим спросом.

Каков период оспаривания при выводе средств в Optimistic Rollup и зачем он нужен?

Период оспаривания вывода средств в Optimistic Rollup обычно составляет 7 дней. Этот механизм защищает от мошенничества, позволяя валидаторам оспаривать неправомерные запросы на вывод в течение этого периода. Он обеспечивает финализацию транзакций и безопасность, предоставляя время для проверки перед завершением операции.