Giới thiệu

Vào cuối năm 2020, Ethereum đã đón nhận một Phương pháp tiếp cận lấy tổng hợp làm trung tâmđể thực hiện các giao dịch nhanh và rẻ. Tuy nhiên, điều này đến với giá phải trả là sự tăng cường phân mảnh, khi người dùng và thanh khoản phân tán trên nhiều rollups khác nhau. Sự phân mảnh này là một thách thức trên toàn hệ sinh thái ngăn cản trải nghiệm Ethereum thống nhất.

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ xem xét nguồn gốc của sự phân mảnh này, xem xét một trong những thách thức cốt lõi của khả năng tương tác của rollup, sự hai lòng, và phân loại các giải pháp có sẵn để giải quyết vấn đề này. Bằng cách mô tả các giải pháp đề xuất khác nhau về khả năng tương tác của rollup và nhấn mạnh các sự đánh đổi liên quan, chúng tôi hy vọng cung cấp cái nhìn sơ qua về tương lai của khả năng tương tác của rollup và cách xây dựng một tương lai rollup kết nối tốt hơn.

Vấn đề về sự phân mảnh

Sự phân mảnh của trạng thái trên các rollups khác nhau dẫn đến trải nghiệm người dùng kém, hiệu suất vốn giảm và thiếu tính tương tác tự nhiên:

Trải nghiệm người dùng: Sự phân mảnh buộc người dùng phải chuyển đổi mạng thường xuyên, quản lý nhiều bản sao của cùng một token và tung hứng các ví khác nhau. Điều này làm tăng thêm sự ma sát và phức tạp, khiến người dùng khó tận hưởng trải nghiệm Ethereum liền mạch, “chỉ hoạt động”. Ví dụ: giả sử Alice có tiền của mình trên Rollup A nhưng muốn mua một token chỉ có sẵn trên Rollup B. Thay vì chỉ nhấp vào “Mua”, trước tiên cô ấy phải chuyển mạng, chuyển tiền từ A sang B, đợi xác nhận L1 và sau đó thực hiện giao dịch.

Sự thanh khoản: Với thanh khoản phân tán trên nhiều rollups, các cặp giao dịch thiếu sâu và hiệu quả. Điều này dẫn đến giá xấu hơn, giảm lợi suất cho các giao thức cho vay, và thực hiện giao dịch không tối ưu.

Khả năng hợp thành: Trên một chuỗi duy nhất, một giao thức cho vay có thể thanh lý ngay một vị thế bằng cách gọi một hợp đồng DEX trong cùng một giao dịch—mọi thứ diễn ra trong một giao dịch nguyên tử,đồng bộTrong một thế giới phân mảnh, nhiều rollup, quy trình đó trở nên không đồng bộ. Giao thức có thể kích hoạt một thanh lý trên một rollup, sau đó đợi tin nhắn để hoàn tất trên DEX của rollup khác. Nếu có bất kỳ vấn đề nào xảy ra, việc đảo ngược quy trình không đơn giản. Cũng không có công cụ nào do Ethereum cung cấp mặc định để thực hiện các cuộc gọi hợp đồng qua các rollup hoặc đảm bảo thực hiện nhanh chóng của các cuộc gọi này. Việc mất mát tương tác ngay lập tức, nguyên tử đặt dấu chân cho tính kết hợp mạnh mẽ khiến hệ sinh thái của Ethereum trở nên mạnh mẽ.

Khả năng tương tác

Ở cốt lõi, khả năng tương tác có nghĩa là cho phép một giao dịch bắt đầu trên một rollup và cập nhật trạng thái trên rollup khác — như việc gửi mã thông báo từ Rollup A đến Rollup B. Lý tưởng, hành động này cũng đơn giản như việc số dư trên A giảm và số dư trên B tăng, tất cả cùng một lúc. Trong thực tế, việc đạt được hành vi “tất cả hoặc không gì cả” một cách mượt mà như vậy là thách thức giữa các rollup khác nhau.

Lý tưởng nhất, sự tương tác qua các rollups sẽ hoạt động giống như trên Ethereum L1 — một cách đồng bộ. Trong môi trường đồng bộ, nhiều cuộc gọi đến các hợp đồng khác nhau trong các rollups khác nhau có thể được gói gọn vào một giao dịch duy nhất mà hoặc toàn bộ thành công hoặc toàn bộ thất bại, cung cấp kết quả ngay lập tức và nguyên tử.

Ngược lại, tương tác không đồng bộ liên quan đến nhiều bước lan rộng qua thời gian trên các rollups khác nhau. Thay vì một giao dịch nguyên tử duy nhất, một hành động có thể kích hoạt một sự kiện trên một rollup và sau đó chờ xác nhận trước khi hoàn tất tương tác trên một rollup khác. Tương tác không đồng bộ cần xử lý những việc hủy bỏ: chỉ có một trong số các rollup có thể thực hiện hành động đúng thời điểm, sau đó có thể cần phải quay trở lại trạng thái chuyển đổi một phần này (vì rollup đối tác không thực hiện phần của mình). Tương tác đồng bộ và không đồng bộ chia sẻ nhiều thách thức chung mà chúng ta thảo luận ở đây.

Bài viết này tập trung vào các giải pháp tương tác rollup cấp bản địa yêu cầu tích hợp cấp giao thức. Chúng tôi loại trừ các giải pháp cầu nối bên ngoài dựa vào nhà cung cấp thanh khoản và chỉ hỗ trợ chuyển giao token thay thế.

Những thách thức của khả năng tương tác

Đạt được khả năng tương tác thực sự giữa các rollup không chỉ đơn giản là gửi tin nhắn đi và đến; mà còn đảm bảo giao dịch hoàn tất một cách an toàn và nhanh chóng. Chỉ tin cậy vào Ethereum L1 có thể gây ra sự trễ chậm và chi phí cao. Alice có số tiền của mình trên rollup A nhưng muốn mua một token chỉ có sẵn trên Rollup B. Có hai lựa chọn có thể xảy ra:

• Rollup B chỉ chấp nhận tiền của Alice nếu được cầu nối qua Ethereum. Trong trường hợp này, Alice cần rút tiền của mình ra khỏi L1, sau đó gửi tiền vào rollup B, và cuối cùng là mua token trong rollup B, gây ra độ trễ và chi phí cao.
• Rollup B cung cấp một con đường nhanh hơn, rẻ hơn bằng cách xử lý việc chuyển tiền trực tiếp thay vì giải quyết trên Ethereum Layer 1 trước. Tuy nhiên, như chúng tôi giải thích dưới đây, điều này khiến Rollup B tiếp xúc với nguy cơ reorg tiềm ẩn nếu Rollup A phủ nhận, không giải quyết hoặc nộp một trạng thái chuyển tiếp không hợp lệ.

Khi hai L2 tương tác ở tốc độ nhanh hơn latency của Ethereum (tức là, trước khi họ thậm chí còn xác nhận hoặc giải quyết các chuyển đổi trạng thái của họ đến L1), có ba vấn đề cơ bản mà các rollups cần phải giải quyết: nói dối, không hợp lệ và không giải quyết.

• Sự lừa dối: Một rollup phát sóng các trạng thái mâu thuẫn đến các chuỗi khác nhau, hiệu quả hứa hẹn cung cấp tài sản giống nhau nhiều lần.
• Sự không hợp lệ: Một chuyển đổi trạng thái có thể không bao giờ được chứng minh đúng trên L1.
• Không giải quyết: Quá trình tạo bằng chứng hoặc quy trình giải quyet có thể bị treo vĩnh viễn.

Hãy nhấn mạnh ở đây rằng tất cả những vấn đề này có thể được giải quyết một cách dễ dàng bằng cách chờ đợi cho đến khi L1 hoàn tất - khi các chuyển đổi trạng thái được giải quyết hoàn toàn trên Ethereum. Tuy nhiên, chúng tôi quan tâm đến việc kích hoạt tương tác bảo mật giữa các Rollup khác nhau với tốc độ nhanh hơn so với độ trễ của Ethereum. Chúng tôi khám phá các giải pháp giữ an toàn trong khi hoạt động trong cửa sổ dưới mức hoàn toàn hoàn tất này.

Hãy minh họa những thách thức này bằng một ví dụ: giả sử Alice sở hữu 10 ETH trên mạng lưới chính của Scroll và muốn chuyển chúng cho Bob trong Arbitrum. Lý tưởng, Alice sẽ có khả năng di chuyển thanh khoản giữa hai chuỗi này một cách tự nhiên với độ trễ nhanh hơn so với Ethereum. Giả sử một giải pháp như vậy tồn tại, trong đó Arbitrum ghi có 10 ETH cho Alice trong Arbitrum trước khi Scroll gửi bất cứ điều gì đến L1, điều gì có thể không đúng cho Arbitrum?

• Equivocation: Scroll phân biệt bằng cách cam kết trên L1 một chuyển tiếp trạng thái khác trong đó giao dịch của Alice không được bao gồm, thực sự lấy cắp 10 ETH từ Arbitrum (cần phải reorg để có thể giải quyết).
• Sự vô hiệu: Scroll không nói lảng nhảng, nhưng quá trình chuyển đổi trạng thái chứa giao dịch là không hợp lệ, và do đó Scroll không bao giờ có thể giải quyết nó (tức là chứng minh nó) trên L1 và chuyển khoản cho Arbitrum. Một lần nữa, Arbitrum cần phải reorg để có thể giải quyết được.
• Không giải quyết: Cuộn không nói lên và chuyển trạng thái hợp lệ, nhưng người chứng minh được chỉ định của Cuộn bị offline và do đó việc giải quyết không bao giờ xảy ra. Arbitrum cần phải thực hiện lại việc sắp xếp.

Bằng cách Arbitrum tích hợp 10 ETH được gửi từ Alice trong Scroll trước khi Scroll cam kết trên L1 (trong trường hợp không rõ ràng) và trước khi Scroll giải quyết (trong trường hợp không hợp lệ và không thanh toán), Arbitrum chấp nhận rủi ro trong chuỗi của mình phụ thuộc vào các cân nhắc bảo mật của Scroll.

Một khía cạnh quan trọng của khả năng tương tác rollup là cách hệ thống xử lý việc nói lời dối. Các kiến trúc khác nhau đều có các cách tiếp cận khác nhau. Trong một số hệ thống như OP Superchain, rollups được thiết kế để tái tổ chức cùng nhau - nếu một rollup nói lời dối, tất cả các rollup kết nối phải tái tổ chức trạng thái của họ để duy trì tính nhất quán trên toàn hệ thống, một thuộc tính được gọi là các khối phụ thuộc giữa các chuỗi. Các kiến trúc khác tập trung vào việc ngăn chặn việc nói lời dối hoàn toàn thông qua các cơ chế khác nhau mà chúng tôi sẽ khám phá dưới đây.

Cả việc không giải quyết và vô hiệu sẽ được giải quyết một cách nhẹ nhàng khi việc tạo ra chứng minh zk trong thời gian thực trở nên khả thi (còn được gọi là chứng minh thời gian thực). Tuy nhiên, vấn đề về việc lừa dối hoàn toàn khác biệt. Một chứng minh zk có thể chứng minh rằng Alice đã gửi 10 ETH cho Bob trên Arbitrum, nhưng nó không đảm bảo rằng Scroll sẽ cam kết chuyển đổi này trên L1. Chứng minh zk độc lập không giải quyết và sẽ không bao giờ giải quyết được vấn đề lừa dối. Mặt khác, việc chờ đợi thanh toán L1 giải quyết vấn đề lừa dối nhưng với giá của lợi thế về tốc độ của rollup. Do đó, chúng ta tập trung vào vấn đề về việc lừa dối trước giải quyết, tức là đảm bảo ngăn chặn lừa dối trước khi giải quyết cho Ethereum. Như chúng ta sẽ thấy, mỗi phương pháp đều liên quan đến các sự đánh đổi khác nhau, đặc biệt là trong thuật ngữ về các giả định về sự tin cậy mà chúng ta sẽ thảo luận ở dưới.

Kiến trúc tương tác

Chúng tôi trình bày hai cách tiếp cận khác nhau đã được khám phá để có khả năng tương tác với độ trễ nhanh hơn Ethereum, mà chúng tôi gọi là lưới và trung tâm.

Nói ngắn gọn, mô hình lưới là nơi mà các rollups được kết nối trực tiếp với nhau trong một nhóm nơi họ đều tin tưởng lẫn nhau không nói lời lừa đảo để đạt được tính chắc chắn trước giờ giải quyết.

Mô hình trung tâm giới thiệu một lớp chia sẻ, mà các rollups phụ thuộc vào để xử lý việc ngăn chặn sai lầm trong tương tác giữa các chuỗi nhanh hơn tốc độ chậm hơn Ethereum. Hãy khám phá ý nghĩa của sự khác biệt này trong thực tế.

Mạng lưới

Mô hình lưới hoạt động đúng như bạn có thể mong đợi, với các rollup giao tiếp trực tiếp với nhau trong khi vẫn chịu trách nhiệm giải quyết đến Ethereum L1 một cách tự lập:

Khi ngày càng có nhiều rollup trở nên kết nối với nhau trong lưới lớn này, tính chuyển tiếp của niềm tin và phụ thuộc trở thành một vấn đề đối với khả năng mở rộng. Nếu Arbitrum tin tưởng Scroll nhưng không tin zkSync, Scroll không thể tin tưởng zkSync trong khi vẫn duy trì sự tin cậy của Arbitrum. Chỉ những “nhóm tin cậy” rời rạc, tức là các nhóm rollup, mới có thể tương tác với nhau trong một lưới. Vấn đề phụ thuộc này được khuếch đại khi ngày càng có nhiều rollup liên quan đến các trường hợp interop phức tạp, trong đó tính bảo mật của tổng thể bị giới hạn ở tính bảo mật của rollup yếu nhất.

Trong khi các hệ thống lưới dựa vào sự tin tưởng cho an toàn trước giải quyết trước, chúng có thể phát hiện sự mập mờ trong quá trình giải quyết, kích hoạt việc sắp xếp lại trên tất cả các rollups kết nối.

Do đó, mặc dù mô hình tương tác này có một số hạn chế, nhưng hoàn toàn phù hợp cho những trường hợp mà các hoạt động chéo chuỗi mong muốn bị giới hạn trong các rollups chính đã được chứng minh là an toàn và/hoặc đáng tin cậy, và sẵn lòng tạo ra sự phụ thuộc này vào niềm tin trong hệ thống của họ. Tuy nhiên, nhanh chóng trở nên rõ ràng rằng mô hình này không mở rộng tốt nếu chúng ta muốn thêm nhiều rollups hơn và hơn, các L2 khác, và thậm chí là L3 của ứng dụng trong mạng lưới.

Trung tâm

Trong mô hình trung tâm, những hạn chế của mô hình lưới được giải quyết bằng cách giới thiệu một lớp chia sẻ. Mỗi rollup cần tin tưởng vào lớp này, đóng vai trò là nguồn thông tin chính xác cho các tương tác, vì vậy việc liên kết thêm một rollup nữa với lớp này dễ dàng hơn. Tự nhiên, chúng ta cần lớp này phải an toàn nhất có thể để cung cấp các cam kết không thể lưỡng lự tốt nhất ở tốc độ nhanh hơn so với Ethereum.

Ưu điểm của giải pháp này là việc thêm các rollups bổ sung vào hệ thống không tạo ra nhiều vấn đề phụ thuộc hơn, vì lớp tương tác hoạt động như một “lớp bảo vệ” giữa mỗi rollup. Điều này có thể bao gồm bất kỳ chuỗi L2 tùy ý nào, cũng như L3s và app rollups - tất cả những gì họ cần làm là tích hợp vào trung tâm và tận hưởng các lợi ích.

Sự đánh đổi lớn nhất của cách tiếp cận này là tất cả các rollup đều có một phụ thuộc chia sẻ chung trong trung tâm, giành được quyền lực đáng kể.

Cụ thể, đối với việc ngăn chặn sự mâu thuẫn trước giải quyết trước, chúng ta phải đảm bảo rằng trung tâm sẽ không âm mưu với một rollup mâu thuẫn. Hệ thống Trung tâm do đó thay thế niềm tin chung giữa các rollup trong thiết kế lưới, với sự tin cậy vào một lớp chia sẻ duy nhất mà không được phép âm mưu với các rollup khác.

Chẳng có gì ngạc nhiên khi trung tâm phải được xây dựng với an ninh và phân cấp trong tâm trí. Có một số lựa chọn khác nhau cho việc xây dựng một trung tâm như vậy:

• Sử dụng một rollup hiện có: Lựa chọn này có lợi thế là đơn giản nhất, vì rollup đã tồn tại và có thể đã được thử nghiệm chiến trận, và chỉ cần triển khai hợp đồng thông minh trên đó.
• Tạo một thành phần chuyên dụng: Thay vì yêu cầu các rollup phải dựa vào tất cả các thuộc tính bảo mật của một rollup hiện có, chúng tôi thay vào đó tạo một thành phần chuyên dụng mới để hoạt động như trung tâm. Ưu điểm ở đây là thành phần mới này sẽ có một vector bề mặt lỗi/lợi dụng được tối thiểu hóa bằng cách được thiết kế đặc biệt cho nhu cầu giao tiếp giữa các chuỗi (và thậm chí còn có thể được xác minh hình thức!).
• Sử dụng Ethereum L1 chính: Tùy chọn này bao gồm việc sử dụng dựa trên sự xác nhận trướctrực tiếp trên Layer 1 để có lợi ích tốt nhất từ cả hai thế giới: sử dụng lớp tối đa phân cấp để đạt đỉnh sự sống còn và an ninh trong khi có xác nhận gần như ngay lập tức, thời gian rút tiền tối thiểu, v.v.

Giả sử các bằng chứng zk đang được sử dụng, tất cả ba lựa chọn này đều có thể tận dụng khái niệm tổng hợp bằng chứng để giảm chi phí thêm bằng cách cho L1 xác minh một bằng chứng duy nhất gom nhóm nhiều bằng chứng cá nhân từ tất cả các rollups được hỗ trợ bởi hub.

Hệ thống hiện tại

Nhiều dự án đã đề xuất các giải pháp tương tác khác nhau, có thể được phân loại như sau.

Hệ thống lưới. OPSiêu chuỗi và của Arbitrum Chain-clusterslà hệ thống lưới, nơi các chuỗi phải giải quyết chung - nếu một chuỗi nói không đúng, tất cả các chuỗi kết nối phải tổ chức lại. Các chuỗi phải tin tưởng lẫn nhau cho xác nhận trước giải quyết.

Những giải pháp này có thể chuyển đổi sang việc sử dụng một loại trung tâm nào đó vì các nhóm tin cậy không thể mở rộng hơn một số big rollups để đạt được sự hoàn thiện trước định.

Hệ thống trung tâm. Espresso và của zkSync Elastic Chainlà các hệ thống cổng. Tại Scroll, chúng tôi đã đang khám phá một thiết kế cổng có thể cho phép các giải pháp tương tác linh hoạt và đáng tin cậy hơn. Chúng tôibài thuyết trìnhtại Hội thảo CryptoEconomics Columbia năm 2024 cung cấp cái nhìn tổng quan về thiết kế, với thông tin chi tiết hơn sẽ được cập nhật trong bài viết sắp tới.

Các hệ thống khác. Dựa trên rollups có tiềm năng cho phép tính khả năng tương tác đồng bộ không chỉ với nhau, mà thậm chí là với Ethereum L1, và có thể sử dụng Ethereum L1 để ngăn chặn sự nói dối.

AggLayer của Polygon là một loại hệ thống trung tâm khác cung cấp một lớp chia sẻ mà tất cả các rollup đều giao tiếp với nhau. Tuy nhiên, nó khác biệt bằng cách tránh các giả định tin cậy bổ sung trong lớp chia sẻ đó. Thay vào đó, họ đợi thanh toán và sử dụng Bằng chứng bi quanđể cung cấp bảo mật. Sự mập mờ được ngăn chặn chỉ ở thời điểm thanh toán. Việc xác nhận trước có thể được sử dụng tùy chọn để cung cấp bảo đảm về sự hoàn tất nhanh hơn. AggLayer gần đây đã công bố mộtđối tácvới Espresso Systems, cung cấp một cơ chế xếp hàng chung.

Kết thúc

Việc phát triển cơ chế ngăn chặn sự mâu thuẫn cho việc tương tác nhanh hơn Ethereum đến với mọi loại sự đánh đổi cần được xem xét cẩn thận vì lợi ích của an toàn, phân quyền và tính trung lập đáng tin cậy. Trong khi bài viết này tập trung vào việc ngăn chặn sự mâu thuẫn, có một số thách thức tương tác quan trọng khác mà chúng ta chưa thảo luận sâu ở đây, chẳng hạn như khả năng truy cập dữ liệu, thiết kế lớp giải quyết (ví dụ, việc triển khai hợp đồng cầu nối chung và cuộn lại giữa các cuộn lại khác nhau), giao thức truyền thông tin qua tin nhắn và các động cơ kinh tế cần thiết để làm cho hệ thống hoạt động. Nhưng như Vitalik đã nói trong một tweet gần đâyChúng tôi đang tiến gần hơn để giải quyết những vấn đề liên chuỗi này hơn mọi người nghĩ. Trong cuộc chơi cuối cùng về khả năng tương tác này, chúng tôi tin rằng người dùng sẽ thực sự cảm thấy như họ đang “sử dụng một Ethereum”, thay vì các rollups cá nhân như hiện nay.

Miễn trừ trách nhiệm:

1. Bài viết này được tái bản từ [ Scroll Research]. Tất cả bản quyền thuộc về tác giả gốc [Alejandro Ranchal-Pedrosa]. Nếu có bất kỳ ý kiến phản đối nào về việc tái in này, vui lòng liên hệ với Học cửađội ngũ và họ sẽ xử lý nhanh chóng.
2. Miễn Trừ Trách Nhiệm: Các quan điểm và ý kiến được thể hiện trong bài viết này chỉ thuộc về tác giả và không đại diện cho bất kỳ lời khuyên đầu tư nào.
3. Đội ngũ Gate Learn thực hiện dịch bài viết sang các ngôn ngữ khác. Việc sao chép, phân phối hoặc đạo văn bản dịch là không được phép trừ khi có thông báo.