Autore: xpara, ricercatore dei Quattro Pilastri Traduzione: Golden Finance xiaozou
1. Sistema di dimostrazione e prova ottimistica
Torniamo alle basi della blockchain. La blockchain è essenzialmente una macchina a stati il cui stato cambia al variare delle transazioni e lo stato condiviso modificato sarà utilizzato da tutti i partecipanti. È fondamentale garantire che tutti i partecipanti concordino sullo stato condiviso. Per ottenere un consenso migliore ed eliminare la necessità di fidarsi di una parte, la blockchain si concentra su funzionalità decentralizzate. Tuttavia, questa decentralizzazione può limitare la scalabilità, rendendo difficile accogliere più transazioni. Questi problemi costituiscono il trilemma blockchain.
Essendo una delle prime blockchain di contratti intelligenti, Ethereum ha guidato la creazione del rollup. In modalità rollup, l'esecuzione è disaccoppiata da Ethereum, ma esiste comunque un sistema per verificare la validità e punire le attività dannose. Esistono due modi per impostare questo sistema. Il primo è il metodo ottimistico. Con questo metodo, lo stato successivo viene confermato in anticipo e viene infine determinato dopo un periodo di buffer challenge. Il secondo approccio consiste nell'utilizzare le prove di validità ZooKeeper, in cui gli aggiornamenti di stato possono essere verificati tramite una prova ZooKeeper on-chain in un processo di verifica a basso costo. Sebbene le sidechain siano un'altra opzione, le ho escluse a causa della loro scarsa dipendenza dall'insediamento di Ethereum.
Grazie alla semplicità del processo di implementazione, le prove ottimistiche (note anche come prove di frode o prove di errore) sono il principale metodo praticabile per regolare gli aggiornamenti dello stato di rollup.
1.1 Dimostrare lo stato del sistema: ZK e OP
Una volta si credeva che il sistema di prova zk avrebbe presto dominato e il sistema di prova ottimista avrebbe perso il suo vantaggio. Spesso ci si aspetta che i sistemi di prova ZK forniscano costi inferiori e una finalità più rapida per i rollup, e sono stati compiuti progressi significativi nella generazione di prove, con vari sforzi sul generale zkVM basato su MIPS, RISC-V e tipo di esperimento Wasm. Questi progetti includono ZKM, RiscZero, Succint Labs e Fluent. Nonostante gli evidenti vantaggi di zk rollup, le sfide legate allo sviluppo di una versione sicura ed economicamente vantaggiosa sono significative. Anche l'aggiornamento delle macchine virtuali come EVM presenta delle sfide perché è difficile incorporare nuove funzionalità senza interrompere alcuna caratteristica.
A causa di queste sfide, quello più comune attualmente nell’ecosistema rollup è il sistema di prova ottimistica, che rappresenta la maggior parte del TVL (circa il 75% del totale TVL L2). Non è chiaro se questa posizione dominante continuerà in futuro. Tuttavia, ci sono state numerose iniziative volte a ottimizzare i sistemi di prova che hanno fatto grandi progressi.
1.2 Qual è il futuro del sistema di prova ottimistica?
Sono in corso molte attività di ricerca e sviluppo, con l'obiettivo di migliorare il sistema di prove ottimistiche, concentrandosi principalmente sui seguenti tre aspetti:
· tagliare i costi
· Processo di smistamento, sfida e finalizzazione decentralizzato
· Ridurre la finalità morbida e la finalità dura
Tutte e tre le aree hanno dimostrato sforzi significativi, come il recente aggiornamento di Dencun, che incorpora EIP-4844, una migliore compressione dei dati e lo sviluppo di un sistema di prova interattivo.
Prima di approfondire gli ultimi sviluppi, vale la pena comprendere a fondo i concetti consolidati e la situazione attuale. In primo luogo, dovremmo osservare l’evoluzione del campo e poi approfondire lo stato attuale dei progetti di prova ottimistici.
2. Storia dello sviluppo del sistema di prova ottimistica
I sistemi di prova ottimistici non vengono costruiti dall’oggi al domani. Numerosi ricercatori e sviluppatori hanno lavorato duramente per costruire un sistema a prova di robot per garantire che possa funzionare senza problemi nelle operazioni reali. Il sistema ha attualmente garantito 18 miliardi di dollari in fondi. Diamo uno sguardo ai traguardi passati.
2.1 Passato: tracciare la storia
Optimistic Rollup è stato originariamente proposto dal ricercatore di Ethereum John Adler nel 2019 come soluzione di ridimensionamento di livello 2 per Ethereum. L'idea centrale di Optimistic Rollup è spostare l'elaborazione e l'archiviazione dei dati dalla rete principale di Ethereum a una catena L2 indipendente, pur ereditando le garanzie di sicurezza di Ethereum. La motivazione principale per lo sviluppo di Optimistic Rollup è stata quella di tenere conto della congestione e delle elevate commissioni di transazione sulla rete principale di Ethereum. Con la crescente popolarità dei protocolli DeFi e degli NFT, Ethereum deve affrontare problemi di scalabilità che ostacolano l'esperienza dell'utente e l'efficienza economica.
Optimistic Rollup è sperimentato e sviluppato principalmente da due team: Arbitrum e Optimism. Questi rollup sono progettati per fornire scalabilità a Ethereum elaborando transazioni fuori catena e pubblicando dati di transazione compressi e root di output sulla rete principale di Ethereum. Poiché riducono i costi per utenti e dapps, la comunità di Ethereum ha adottato rapidamente questi rollup.
Le caratteristiche principali degli Optimistic Rollup sono che adottano un approccio "ottimistico": presuppongono che tutte le transazioni siano valide per impostazione predefinita dopo aver eseguito semplici controlli di validità sulle transazioni e si basano su un meccanismo a prova di frode in base al quale uno sfidante può contestare la validità di la transazione entro (normalmente 7 giorni). Se viene rilevata una transazione fraudolenta, viene eseguita una prova di frode sulla catena per rielaborare la transazione in modo corretto. Questo approccio ottimistico consente ai rollup ottimistici di ottenere miglioramenti significativi della scalabilità sulla rete principale di Ethereum.
Ci sono state molte sfide in passato. Inizialmente, progetti come Optimism utilizzavano la propria modifica dell'EVM (chiamata OVM), che ne limitava la compatibilità con l'EVM. Questi progetti continueranno ad adottare un approccio centralizzato per affrontare i meccanismi di rollback e sfida. Questo approccio comporta un compromesso in termini di sicurezza, poiché le transazioni non vengono chiuse immediatamente e possono essere annullate se un numero limitato di partecipanti rileva una frode durante la finestra di sfida.
2.2 Situazione attuale: progressi continui, ma anche sfide da affrontare
I recenti sviluppi nel sistema di prova Optimistic hanno migliorato significativamente l’efficienza e la scalabilità delle soluzioni Ethereum L2 come Arbitrum e Optimism. Oltre all’aggiornamento Dencun di Ethereum, anche altre ottimizzazioni all’Optimistic Rollup aiutano a migliorare l’efficienza. Ad esempio, Arbitrum ha lavorato per migliorare il proprio sistema di prova degli errori per garantire l’integrità e la sicurezza dei dati.
Optimism ha anche compiuto progressi sostanziali con la sua strategia Superchain, che mira a utilizzare OP Stack per creare un ecosistema coordinato di più L2. Superchain sfrutta soluzioni DA personalizzate e alternative, messaggistica cross-chain e ordini condivisi per facilitare l'interoperabilità senza soluzione di continuità e l'ottimizzazione della scalabilità.
I recenti miglioramenti all’ecosistema Optimistic Rollup hanno visto il passaggio dalle prove di frode non interattive alle prove di frode interattive. Le prove interattive implicano una conversazione avanti e indietro per identificare e correggere in modo efficiente transazioni errate. Questa modifica mira a ridurre il costo computazionale e la complessità della verifica on-chain.
3. Situazione attuale
Diamo uno sguardo allo stato attuale del rollup, concentrandoci sui progetti che operano con sistemi di prova ottimistici e sul loro sviluppo.
Attualmente, Arbitrum e Optimism si dedicano principalmente al miglioramento dei sistemi di prova ottimistica. Altri progetti, come Initia, Dymension e Rollkit, stanno sviluppando i propri framework di ecosistemi rollup.
Arbitrum e Optimism stanno lavorando per migliorare la tecnologia a prova di frode, mentre altri progetti stanno implementando approcci interessanti. Forniamo una breve panoramica delle loro attività attuali e dei loro progressi.
3.1 Arbitrum: cicli di prova multipli e BoLD
3.1.1 Prova Multi-Round (prova multi-round)
Il sistema di prova di Arbitrum utilizza un approccio di “cicli multipli di prova di frode” per verificare le transazioni. Questo processo avviene principalmente fuori catena, con lo stato finale registrato sulla blockchain di Ethereum per una maggiore trasparenza.
La caratteristica principale del sistema è l'"albero delle asserzioni". I validatori che emettono obbligazioni utilizzando ETH fanno affermazioni (o "asserzioni") sullo stato di Arbitrum. Queste asserzioni formano una catena, in cui ciascuna affermazione si basa sull'affermazione precedente. Tuttavia, quando compaiono asserzioni contrastanti, l’albero delle asserzioni si divide in rami, indicando una possibile frode.
La risoluzione di queste controversie implica una tecnica di prova interattiva chiamata "dissezione". I validatori coinvolti nella controversia riducono sistematicamente le loro differenze fino a quando rimane una sola operazione. L'operazione viene quindi eseguita su Ethereum L1 per determinarne la validità.
I passaggi specifici sono i seguenti:
· Due validatori non sono d'accordo sullo status dell'Arbitrum.
· Hanno gradualmente ridotto la controversia a un solo passaggio computazionale.
· Questo passaggio viene quindi eseguito su Ethereum L1 per verificare quale validatore è corretto.
L'approccio di Arbitrum è noto per la sua efficienza. Isolando e controllando il calcolo in questione, si evita il processo più costoso di rieseguire l'intera transazione su Ethereum, come fanno le prove di frode a round singolo di Optimism, poiché le prove di frode a round singolo devono essere implementate in L1. Tutti i calcoli vengono eseguiti su- catena.
3.1.2 Decisione del CdA
BoLD (Bounded Liquidity Delay) è un nuovo protocollo di risoluzione delle controversie su misura per Optimistic Roolup sulla catena Arbitrum, progettato per facilitare la verifica senza autorizzazione. Questo meccanismo riduce i rischi associati ad attacchi ritardati garantendo che le controversie vengano risolte entro un intervallo di tempo predeterminato.
BoLD ha diverse caratteristiche chiave che costituiscono una parte importante della sua funzionalità. Innanzitutto, introduce la verifica senza autorizzazione, consentendo a qualsiasi parte onesta di verificare e vincolare i propri fondi per emettere corrette asserzioni sullo stato L2. Questa funzionalità consente ai validatori onesti di sfidare e vincere controversie con attori malintenzionati. In secondo luogo, BoLD garantisce che le controversie verranno risolte entro un periodo di tempo fisso, attualmente fissato a un periodo di sfida (circa 6,4 giorni) per Arbitrum One e Nova. Inoltre, il tempo massimo per la risoluzione di una controversia comprende fino a due periodi di contestazione più un periodo di grazia di due giorni per un eventuale intervento del Consiglio di Sicurezza. Infine, BoLD supporta Arbitrum nell'ingresso nella fase di rollup Stage 2, garantendo che chiunque possa verificare questo stato L2 e inviare prove di frode a Ethereum, il che migliora la natura decentralizzata e la sicurezza della piattaforma.
Fondamentalmente, BoLD promuove la partecipazione senza autorizzazione, incoraggiando qualsiasi parte onesta a partecipare al processo di verifica. Questa inclusività mira a promuovere una maggiore resilienza all’interno della rete diversificando la partecipazione e riducendo i punti centrali di fallimento. Attualmente, BoLD è nella fase di rilascio alpha ed è distribuito sulla rete di prova pubblica. È stato inoltre sottoposto a audit due volte.
3.2 Ottimismo: VM a prova di errore, Cannon
Il sistema a prova di errore in OP-Stack è progettato per sfidare e mitigare le attività dannose nella rete. La prossima macchina virtuale a prova di bug rappresenterà un miglioramento chiave. Il sistema è composto da tre parti principali: Fault Proofing Program (FPP), Fault Proofing Virtual Machine (FPVM) e Dispute Game Protocol. FPP controlla le transizioni dello stato di rollup per verificare l'output L2 (input L1) e risolvere le controversie sull'output L1. Questa architettura modulare consente lo sviluppo e l'implementazione indipendenti di sistemi di prova multipli e giochi di controversia unici, migliorando notevolmente la flessibilità e la sicurezza del sistema.
FPVM è un'unità minima e componibile nell'architettura e, grazie alla sua separazione da FPP, può eseguire il ciclo di istruzioni utilizzato per dimostrare le transazioni senza essere influenzato dagli aggiornamenti del protocollo Ethereum. Il protocollo del gioco delle controversie coordina il meccanismo di sfida dividendo in due le transizioni di stato, riducendo le controversie alla verifica di una singola istruzione, consentendo un'attestazione efficiente sull'EVM L1. Il sistema promuove un futuro a prova multipla che include vari metodi di prova, come prove ZK e sistemi di prova aggregati.
3.3 Initia—Stack OP protetto, OPinit
Initia è una blockchain Comsos L1 che sta costruendo un ecosistema rollup unificato e intrecciato. Initia è molto simile all'ecosistema rollup di Ethereum, tranne per il fatto che è progettato dal basso verso l'alto per i rollup. I validatori di Initia L1 eseguono il sequenziatore per il rollup e il regolamento ottimistico basato su prove è incorporato nella blockchain L1. Vediamo come funzionano questi rollup. Questi rollup sono creati con OPinit Stack, che supporta EVM, WasmVM e MoveVM con interoperabilità nativa tramite IBC.
OPinit Stack è un framework progettato per lanciare Minitia L2 basato sulla blockchain Initia L1. OPinit Stack è creato appositamente utilizzando CosmosSDK, che aiuta a creare Optimistic Rollup indipendenti dalla macchina virtuale, molto vicini all'interfaccia Bedrock di Optimism. Sfruttando il modello di governance Initia L1, gestisce in modo efficiente le controversie a prova di frode, garantendo una verifica affidabile delle transazioni e una risoluzione delle controversie. Proprio come il sistema di sfida di Bedrock, i risultati indeterminati possono essere eliminati dagli sfidanti autorizzati. Inoltre, con le proposte L1, il committer di output può essere modificato.
I due moduli principali essenziali per OPinit Stack: OPHost e OPChild:
· Il modulo OPHost è progettato per le operazioni L1 nell'ecosistema Initia, sfruttando le funzionalità di Cosmos SDK. Include vari tipi di messaggi e metodi di gestione RPC per facilitare le attività principali come commit batch, creazione di bridge, proposta di dati di output ed eliminazione di output.
· Il modulo OPChild si concentra sulle operazioni L2 e fornisce meccanismi per supportare il trasferimento di token e la gestione del fee pool. Include inoltre tipi di messaggi specifici e gestori RPC per l'esecuzione di messaggi, la determinazione dell'archiviazione di token e l'avvio di prelievi di token da L2 a L1, garantendo una migliore funzionalità L2 all'interno dell'architettura Initia.
3.4 Taiko: sistema multiruota
Taiko è un rollup ottimistico per impostazione predefinita, che utilizza un sistema multi-prova. Questo sistema combina il metodo ottimistico con l'uso delle dimostrazioni zk.
Il processo inizia con i proponenti, che costruiscono blocchi rollup dalle transazioni L2 e li propongono al contratto L1 Taiko su Ethereum. Questi blocchi proposti vengono aggiunti al contratto L1 senza alcuna prova di validità. Il Prover ha quindi l'opportunità di contestare la validità del blocco proposto fornendo un bond, che richiede lo staking dei token TAIKO. Se un blocco non viene contestato entro il periodo di sfida, allora viene considerato valido e finalizzato su L1, restituendo il vincolo del prover. Nel caso in cui un blocco venga contestato, è necessaria una prova zk per confermare la validità del blocco. Lo sperimentatore corretto, sia lo sperimentatore originale che lo sfidante, riceverà delle ricompense oltre a recuperare il vincolo. Allo stesso tempo, il vincolo della parte sbagliata verrà perso e parte di esso verrà bruciato.
È interessante notare che Taiko stima che circa l’1% dei blocchi richieda prove ZK, il che aiuta a ridurre il sovraccarico computazionale pur fornendo garanzie di validità. Per migliorare la sua resilienza, Taiko supporta più backend di prova come PLONK, Halo2 e SGX per prevenire potenziali bug o vulnerabilità. Questo approccio consente alle dApp di impostare i propri presupposti di fiducia e livelli di sicurezza, dimostrando il contributo di Taiko alla scalabilità e alla sicurezza della blockchain.
3.5 Altri—Dimensione e Rollkit
3.5.1 Dimensione
Le prove di frode sono parte integrante dell'ecosistema Dymension e sono progettate per garantire l'integrità delle transizioni di stato della blockchain. Quando il sequenziatore RollApp (Rollup in Dymension L1) pubblica una radice di stato, tutti i nodi RollApp monitorano queste transizioni. Se viene rilevata una transizione di stato non valida, questi nodi generano una transazione unica a prova di frode raccogliendo un elenco di tutte le transizioni di stato all'interno del blocco fino alla transizione di stato fraudolenta.
Questa transazione collettiva, inclusi dettagli come altezza del blocco, indice della transazione, condivisioni del BLOB, prova di inclusione del BLOB e testimone dello stato, viene quindi inviata a Dymension per la verifica. Una volta inviato, il nodo completo Dymension convaliderà i dati e ricalcolerà le transizioni di stato. Se la transizione calcolata produce una radice dello stato provvisorio (ISR) diversa dallo stato pubblicato, la prova della frode viene verificata, con il risultato di un rollback dello stato contestato e di una riduzione del sequenziatore di responsabilità.
L'attuale periodo di controversia sulla mainnet Dymension è fissato a circa 120.000 blocchi. Poiché attualmente viene prodotto un blocco ogni 6 secondi, il tempo di finalizzazione è di circa 8 giorni.
3.5.2 Kit a rulli
Le prove di frode Stateful di Rollkit aiutano a ridurre i problemi di fiducia nelle reti blockchain identificando le transazioni fraudolente. Vengono utilizzati nei casi in cui le radici di stato prodotte dal nodo completo e dal sequenziatore non corrispondono. I nodi completi creano una prova condivisa in rete per la verifica. Se viene confermata una mancata corrispondenza, saranno necessarie azioni correttive per migliorare la sicurezza e decentralizzare la supervisione.
4. Sviluppo futuro: problemi e soluzioni
Molte persone una volta pensavano che il rollup ottimistico fosse inferiore al rollup zk. Poiché zk rollup viene sempre più messo in produzione e i suoi vantaggi, come l’interoperabilità sicura e una finalità più rapida, sono ben noti, le persone non si chiedono solo se i sistemi di prova ottimistici precipiteranno in termini di status. Non credo, perché ci sono molti sviluppi positivi che affrontano i principali problemi dei sistemi di prova ottimistica.
Ora vediamo quali sono questi problemi principali e quali sono le potenziali soluzioni?
· Centralizzazione delle operazioni
· Costi operativi elevati
· Finalità lenta
4.1 Decentralizzazione: verifica senza autorizzazione
Nel progetto Optimistic Rollup, la centralizzazione del sequenziatore è una questione chiave in quanto implica avere un punto di controllo centralizzato e fiducia in un sistema progettato per essere decentralizzato. In Optimistic Rollup, il sequenziatore è responsabile dell'ordinamento delle transazioni e dell'aggregazione fuori catena prima di inviarle a Ethereum. Questo ruolo centrale conferisce al sequenziatore notevole potere e controllo, il che può comportare alcuni rischi di centralizzazione.
La maggior parte dei rollup oggi utilizza selezionatori centralizzati. In questo caso, una singola entità o organizzazione in genere esegue il sequenziatore, il che può portare a diversi potenziali problemi. La maggior parte dei rollup attuali, inclusi OP-Mainnet e Arbitrum, non dispongono di sistemi completamente decentralizzati. Dipendono da un'entità centrale per l'invio di pacchetti di transazioni e la partecipazione al sistema di contrasto alle frodi. Tuttavia, Arbitrum dispone di un modo integrato che consente agli utenti di bypassare il sequenziatore se va offline o commette comportamenti dannosi.
Il recente incidente di rollback di Blast è un buon esempio dei vantaggi e degli svantaggi della centralizzazione. Questo incidente evidenzia i rischi associati alle soluzioni L2 centralizzate senza adeguate strategie di uscita dell'utente. Ciò era evidente quando Blast è stato chiuso e le transazioni relative all'hacking sono state rimosse. L’entità centrale che gestisce il rollup può influenzare l’intero ecosistema e in questo caso ha contribuito a recuperare 62,5 milioni di dollari.
4.1.2 Soluzione 1: verifica senza autorizzazione
Arbitrum e Optimism, i principali costruttori del framework Optimistic Rollup, stanno ora considerando la verifica senza autorizzazione come il prossimo passo per rendere Rollup più decentralizzato. Sono tutti pronti a rilasciare aggiornamenti quest'anno che renderanno il processo di verifica senza autorizzazione.
· Arbitrum: Arbitrum sta lavorando per abilitare la verifica senza autorizzazione attraverso il suo nuovo protocollo di verifica chiamato BoLD (Bounded Liquidity Delay). Il protocollo consente a qualsiasi parte onesta di partecipare al processo di verifica vincolando i propri fondi a rilasciare asserzioni corrette sullo stato L2. Ciò elimina la necessità di fare affidamento su un’entità centrale per gestire i validatori e consente di risolvere le controversie in base alla correttezza dello Stato piuttosto che all’identità del validatore.
· Ottimismo: l'ottimismo mira a consentire la verifica senza autorizzazione passando a un sistema di verifica degli errori decentralizzato. Inizialmente, Optimism si basava su un portafoglio multi-firma gestito dall’Optimism Security Committee e dalla Optimism Foundation. Per decentralizzare ulteriormente, Optimism ha introdotto Cannon, un sistema a prova di errore off-chain attualmente implementato su OP Sepolia per i test. Utilizzando Cannon, Optimism sta cercando di passare da un sistema che richiede un'autorizzazione esplicita a uno in cui qualsiasi partecipante può partecipare alla verifica delle transazioni e alla risoluzione dei conflitti. Il sistema consente a chiunque di partecipare al processo di verifica presentando una dichiarazione di prelievo alimentata da vincolo.
4.1.3 Soluzione 2: decentralizzazione della selezionatrice
La natura centralizzata degli ordinanti (responsabili della costruzione e della proposta dei blocchi) solleva preoccupazioni sulla centralizzazione. Per affrontare queste sfide, il rollup mira a passare da un modello a singolo ordinante a una configurazione a più ordinanti, distribuendo la responsabilità della convalida dei blocchi e delle proposte tra più entità indipendenti. Ecco alcuni modi in cui puoi decentralizzare il tuo selezionatore.
· Selezionatore condiviso: esternalizza lo smistamento a servizi di terze parti come Espresso e Radius.
· Tecnologia di smistamento distribuito (DST): utilizza cluster di macchine per distribuire le attività di smistamento e fornire un'elevata tolleranza agli errori. Questo può essere considerato simile alle soluzioni DVT create per i validatori PoS (come Obol Network).
Rollup diversi possono avere priorità diverse in base ai casi d'uso specifici, come la massima decentralizzazione, flessibilità o distribuzione geografica. Ad esempio, un rollup generico come Optimism potrebbe adottare un approccio più decentralizzato, ma utilizzare un set dedicato di selezionatori (come l'ora legale), mentre un rollup specifico per l'applicazione (come un rollup di un gioco) potrebbe favorire un modello centralizzato, ma utilizzare un selezionatore condiviso. Garantisci affidabilità e riduci i tempi di inattività. Questo campo è ancora nelle sue fasi iniziali di sviluppo.
4.2 Costi inferiori: disponibilità dei dati e sistemi di prova interattivi
Il rollup ottimistico richiede transazioni di archiviazione per ricostruire lo stato del processo di sfida. Ciò può comportare costi di archiviazione dei dati più elevati, che costituiscono la maggior parte dei costi operativi del rollup ottimistico. Tuttavia, questo problema viene studiato attivamente e le soluzioni includono l'applicazione di più tecniche di compressione o l'utilizzo di alt DA (disponibilità alternativa dei dati). Inoltre, il sistema di prova interattivo aiuta a ridurre i costi delle sfide perché lo sforzo computazionale delle sfide è significativamente ridotto.
4.2.1 Soluzione 1: DA a basso costo
Il rollup ottimistico sta sfruttando efficacemente i blob di Ethereum e altre soluzioni di disponibilità dei dati (DA) come Celestia per risolvere i problemi di costo elevato associati al rilascio dei dati dei pacchetti di transazioni.
Nel caso di Ethereum, i dati delle transazioni vengono rilasciati sulla rete principale come dati di chiamata prima del rollup ottimistico, il che rappresenta un costo enorme. Tuttavia, con l'aggiornamento di Dencun, ora utilizzano un nuovo formato di archiviazione dei dati chiamato blob, riducendo il costo complessivo di oltre il 90%.
Oltre a sfruttare i progressi di Ethereum, il rollup ottimistico si integra anche con altre soluzioni di disponibilità dei dati come Avail e Celestia. Scaricando i dati dei pacchetti di transazioni su Celestia, il rollup ottimistico riduce la dipendenza dallo spazio di archiviazione più costoso di Ethereum, riducendo ulteriormente i costi associati alla pubblicazione dei dati. Questa integrazione consente al rollup di mantenere elevati livelli di throughput e velocità delle transazioni mantenendo i costi sotto controllo.
Il campo dell'alt DA sta ricevendo sempre più attenzione con l'introduzione di sempre più rollup che utilizzano sistemi di prova ottimistici. Ci sarà anche un rafforzamento significativo nello spazio alt DA man mano che verranno preparati più rollup per il rilascio. Attualmente, DA non costituisce né un collo di bottiglia nei costi operativi né un collo di bottiglia nell’espansione.
4.2.2 Soluzione 2: sistema di prova interattivo
In un rollup ottimistico, se si sospetta che una transazione sia fraudolenta, gli sfidanti sulla rete possono contestare la validità della root di output. Durante il periodo di contestazione è necessario fornire la prova della frode per dimostrare che la transazione non è stata corretta. Se la transazione risulta effettivamente fraudolenta, la prova viene verificata on-chain, rendendo la transazione non valida. Questo approccio garantisce che solo le transazioni contestate richiedano la verifica on-chain, mantenendo così la maggior parte delle transazioni off-chain.
Il sistema di prova interattivo invita i partecipanti a generare e inviare prove di frode quando sospettano che una transazione sia fraudolenta. Il contratto intelligente che gestisce il rollup valuta queste prove rispetto alla radice dello stato inviata dal sequenziatore. Se viene rilevata una deviazione, lo stato errato viene scartato e il sistema viene ripristinato a uno stato valido precedente. Questo approccio garantisce una verifica efficiente senza imporre oneri computazionali inutili alla rete Ethereum. Attualmente questo calcolo viene eseguito on-chain, il che può essere molto costoso. Per Arbitrum, i calcoli richiesti per la sfida vengono eseguiti off-chain e i risultati finali vengono pubblicati on-chain. Ma è probabile che il costo sia minimo perché ci sono poche sfide nell’attuale scenario ottimistico.
4.3 Finalità lenta: esecuzione più rapida e sistemi di prova ibridi
I rollup ottimistici hanno due tipi di finalità: finalità morbida e finalità rapida. Il determinismo morbido si riferisce allo stato iniziale quando il sequenziatore esegue transizioni di stato emettendo contemporaneamente transazioni in batch su Ethereum. A questo punto, la transazione è considerata "soft deterministica" e gli utenti e le applicazioni in rollup possono tranquillamente fare affidamento su questa transazione. Tuttavia, esiste un periodo di contestazione (di solito circa 7 giorni) durante il quale chiunque può presentare una "prova di frode" per contestare la validità del lotto di transazioni. Se non viene presentata alcuna prova di frode durante il periodo di sfida, il pacchetto di transazioni raggiungerà una definitiva finalità e non potrà essere annullato o contestato. In genere, i bridge nativi richiedono un forte determinismo per trasferire le risorse.
Sia il determinismo lento, morbido che quello duro possono causare problemi durante la costruzione di ponti o dapp multicatena. Questo problema viene risolto attraverso un’esecuzione più rapida e sistemi di prova ibridi.
4.3.1 Soluzione 1: esecuzione più rapida
In termini di determinismo morbido, questo processo prevede l’esecuzione di transizioni di stato e l’archiviazione di pacchetti di transazioni in Ethereum. Poiché la specifica EVM non supporta l'esecuzione parallela e l'ottimizzazione del database, il processo di esecuzione è limitato. Tuttavia, progetti come MegaETH e Heiko stanno costruendo ambienti di esecuzione paralleli utilizzando sistemi di prova ottimistici.
Inoltre, il rollup tenta di archiviare i pacchetti di transazioni più velocemente con tempi di blocco più brevi. Per Arbitrum, Arbitrum garantisce conferme rapide delle transazioni generando un blocco ogni 250 millisecondi o ogni 100 millisecondi sulla catena Orbit configurabile. Inoltre, il design di Arbitrum utilizza un modello di “ordine” unico anziché il tradizionale approccio di “costruzione a blocchi”, che consente un’elaborazione più rapida eliminando la necessità che le transazioni attendano a una velocità di mempool. Anche i MEV difettosi possono essere rimossi.
4.3.2 Soluzione 2: sistema di prova ibrido
I sistemi di prova ibridi, in particolare quelli che utilizzano prove ZK in combinazione con rollup ottimistici, migliorano significativamente la definitività delle transazioni blockchain riducendo il tempo necessario per la verifica delle conclusioni. I rollup ottimistici (come quelli utilizzati nell'OP Stack di Optimism) si basano essenzialmente sul presupposto che una transazione sia valida a meno che non venga contestata. Ciò rende essenziale una finestra di contestazione o contestazione per contestare transazioni potenzialmente non valide. Tuttavia, questo periodo di sfida comporta un ritardo nella definitività della transazione, poiché il periodo di sfida deve essere sufficientemente lungo da garantire una verifica affidabile e supportare eventuali sfide.
Zeth è un dimostratore di blocchi ZK basato su RISC Zero zkVM che supporta la validità istantanea delle transazioni fornendo la prova crittografica che un blocco di transazione è corretto senza rivelare alcun dettaglio sull'esame della transazione stessa. Ciò riduce la dipendenza dalle lunghe finestre di controversia necessarie per i rollup ottimistici e riduce significativamente i tempi di finalizzazione.
Strumenti come Zeth garantiscono che i meccanismi di ordinazione delle transazioni e di disponibilità dei dati siano mantenuti in modo affidabile e aumentano l'efficienza delle soluzioni L2 come Optimism riducendo i periodi di sfida da giorni a ore o addirittura minuti. Progetti come ZKM sviluppano anche sistemi di prova ibridi per Metis.
5. Guardando al futuro: Optimistic Rollup verrà sostituito?
A mio parere, Optimistic Rollup non verrà sostituito presto. Ci sono molti miglioramenti in cantiere e, per semplicità, potrebbe essere adottato anche da altri ecosistemi. Nei prossimi articoli cercherò di approfondire lo "stato del sistema di prova ZK", discuterò i suoi recenti sviluppi e le prossime versioni e lo confronterò con il rollup ottimistico. Tuttavia, l’adozione di framework come Arbitrum Orbit e OP-Stack sta accelerando e spero che ci siano infrastrutture e strumenti migliori in ciascun ecosistema, con un migliore coordinamento tra loro.
Un problema che vedo nel campo rollup è la questione dell'espansione. Progetti L1 come Sei, Sui e Solana stanno sviluppando infrastrutture per consentire l'esecuzione affidabile di transazioni parallele e l'ottimizzazione del database, con l'obiettivo di rendere la blockchain più accessibile alle masse. L'attuale rollup potrebbe non essere in grado di gestire lo stesso volume di transazioni di Sui e raggiungere una rapida finalità. Tuttavia, con progetti come Fuel Network, MegaETH e Heiko che rendono possibile l'esecuzione parallela, possiamo aspettarci di vedere presto miglioramenti delle prestazioni nello spazio di rollup.
