Análisis de la solución Ethereum Layer 2 Asset Bridge: Arbitrum, zkSync y DeGate Bridge

La ecología de la Capa 2 de Ethereum marcará el comienzo de una situación en la que florecerán cien flores. Cómo comunicarse entre la Capa 2 y la Capa 1 puede convertirse en un tema central.

Desde su nacimiento en 2015, Ethereum se ha convertido rápidamente en la cadena de bloques más activa y activa Ya sea en términos de riqueza de aplicaciones, escala de activos en la cadena o volumen de transacciones e indicadores de seguridad, Ethereum es la cadena de bloques actual. rey indiscutible de la cadena pública. Con el rápido desarrollo del ecosistema Ethereum, especialmente la detonación de DeFi, el rendimiento diseñado originalmente es muy insuficiente. Según las estadísticas de datos de transacciones diarias de etherscan.io, el Ethereum TPS actual es de alrededor de 17 (las operaciones de contrato representan una gran parte de este el valor se ha reducido), la tarifa de gas de decenas o incluso cientos de dólares y el largo tiempo de espera de la transacción se han convertido en las principales razones para restringir el desarrollo adicional de la ecología Ethereum y entrar en el mundo convencional.

Durante mucho tiempo, toda la comunidad de Ethereum ha estado trabajando arduamente para resolver el problema del rendimiento y las altas tarifas de manejo. Una de las principales soluciones es Ethereum 2.0, que aumentará considerablemente la cantidad de transacciones por segundo y se lanzará al final. de 2021 como muy pronto; como la propuesta EIP-1559, se espera que el método de facturación de las tarifas de transacción se ajuste para lograr el propósito de reducir las tarifas de gas encubiertas.

Al mismo tiempo, surgió una voz: ¿Es realmente necesario poner todas las transacciones en la cadena principal para su cálculo y procesamiento?

Transfiera las transacciones que deben procesarse en la cadena principal de Ethereum, es decir, la Capa 1 (L1), a la Capa 2 (L2) para su procesamiento, y luego envíe los resultados de L2 a L1 para su confirmación. A esta solución la llamamos Capa de Ethereum. 2. El TPS teórico de L2 ha alcanzado 2000-4000, lo que ha superado la capacidad de procesamiento de Visa: 1700 transacciones por segundo. Por lo tanto, muchos creen que la solución L2 es la clave para que Ethereum gane a los usuarios principales.

Las soluciones L2 existentes actualmente incluyen principalmente lo siguiente:

Rollups optimistas: datos en cadena, a prueba de fraude. Los equipos de aplicaciones incluyen Optimism, Offchain Labs Arbitrum rollup, Fuel Network;

ZK Rollups: datos en cadena, prueba de conocimiento cero. Los equipos de aplicaciones incluyen Loopring, Starkware, Matter Labs zkSync, Aztec 2.0;

Validium: almacenamiento de datos fuera de la cadena, prueba de conocimiento cero. Los equipos de aplicaciones incluyen Starkware, Matter Labs zkPorter;

Plasma: almacenamiento de datos fuera de la cadena, a prueba de fraude. Los equipos de aplicaciones incluyen OMG Network, Matic Network, Gazelle, Leap DAO;

Canales estatales: el equipo de aplicaciones incluye a Connext, Raiden, Perun.

Es importante señalar que el esquema de cadena lateral no hereda L1 debido a su seguridad de consenso, por lo que no consideramos que las cadenas laterales pertenezcan al esquema L2.

Entre muchas soluciones, Rollups está ganando gradualmente reconocimiento en el mercado y se ha convertido en la solución de expansión más confiable para Ethereum.Por un lado, esta solución hereda directamente el mecanismo de consenso y las características de seguridad de L1, y por otro lado, no dañará el seguridad de L1 y soberanía. De hecho, Vitalik dijo sin rodeos que Rollup es la forma más rápida de realizar la solución de expansión a largo plazo de Ethereum. La mayor diferencia entre las dos soluciones de Rollups, Optimistic Rollups y ZK Rollups, es que utilizan pruebas de fraude y pruebas de validez respectivamente para garantizar la corrección de la raíz posterior al estado en lotes.

Para la solución Rollups, cómo depositar activos de L1 a L2 y luego retirar activos de L2 a L1 y, además, cómo extraer activos de una red L2 a otra red L2 es un tema central, y asumiremos esta responsabilidad. infraestructura se llama Puente.

Estudiamos el principio de implementación del puente nativo del esquema de resumen general actual y seleccionamos un representante de cada uno de los esquemas Optimistic y zkSync para comparar.

Árbitro

El protocolo Arbitrum utiliza sus capacidades de comunicación entre L1 y L2 y, en teoría, puede transferir cualquier forma de activos de Ethereum (incluidos Ether, ERC20, ERC721, etc.) entre L1 y L2 sin confianza. Al transferir activos de L1 a L2, los activos se depositan en un contrato puente de Arbitrum en L1, y luego se acuña un activo de la misma cantidad en L2 y se deposita en la dirección especificada; al transferir activos de L2 a L1, los activos se destruirá en L2, y luego la misma cantidad de activos estará disponible en el contrato puente de L1. Además, una diferencia clave al canjear activos de L2 a L1 es que después de que un usuario envía una transacción, debe esperar a que expire un período de desafío antes de que finalmente pueda ejecutarse en L1. Esto está determinado por el modelo de seguridad Optimistic Rollup.

Vale la pena señalar que la recomendación oficial es utilizar el mecanismo de "Tickets reintentables" para la comunicación entre L1 y L2. La operación del boleto reintentable es más o menos la siguiente: la transacción iniciada por L1 a L2 primero se almacena en la bandeja de entrada, con parámetros de transacción como datos de llamada, valor de llamada e información de gas. Cuando la transacción falla por primera vez, se colocará en el "búfer de reintento" de L2, lo que significa que durante un período de tiempo (generalmente un período de desafío, es decir, alrededor de una semana), cualquier persona puede canjear la nota por re -ejecutar la transacción. No hay límite de tiempo para volver a intentar transacciones de L2 a L1 y se puede hacer en cualquier momento después de que finalice el período de disputa.

El diseño de este mecanismo es principalmente para lidiar con tal escenario: cuando un usuario desea depositar un determinado token de L1 a L2, estos tokens se almacenarán primero en el contrato puente de L1, y la misma cantidad de tokens se acuñarán en L2 al mismo tiempo. Suponiendo que la transacción en L1 se completó, pero la transacción en L2 falla debido a una tarifa de manejo insuficiente, esto causará un problema grave: el token del usuario en L1 se transfirió, pero el token no se recibió en L2. De hecho, estos tokens están bloqueados en el contrato L1. A través del mecanismo de ticket reintentable, el usuario (o cualquier otra persona) puede volver a ejecutar la transacción dentro de una semana con tarifas suficientes y finalmente obtener el token en L2.

Estos son los pasos básicos para un puente nativo de Arbitrum:

L1->L2

El usuario inicia una transacción de Depósito desde L1

Los activos se depositan en el contrato L1 y las transacciones se depositan en Inbox en lotes

La transacción se ejecuta en L2 y los activos acuñados se transfieren a la dirección designada

Si la transacción falla, la transacción se almacena en el búfer de reintento L2 y el usuario puede iniciar un reintento dentro de un período de desafío

L2 -> L1

El usuario inicia una transacción de retiro en L2

La cadena L2 empaqueta las transacciones recopiladas dentro de un cierto período de tiempo, genera un árbol Merkle y publica el nodo raíz como una entrada de bandeja de salida en la bandeja de salida de L1

Los usuarios o cualquier persona pueden realizar la verificación de Merkle en el nodo raíz y la información de la transacción

Una vez que finaliza el período de desafío, el usuario puede completar la transacción en L1. Si la transacción falla, el usuario puede iniciar un reintento.

En cuanto a la implementación del puente, la principal diferencia entre zkSync y Arbitrum es que al retirar, la verificación de la transacción utiliza una prueba efectiva basada en una prueba de conocimiento cero en lugar de una prueba de fraude. Los pasos básicos son:

L2—>L1

El usuario inicia una transacción de retiro en L2: codifica los datos de la transacción en una cadena de bytes, firma la cadena de bytes con la clave privada zkSync correcta y genera una firma Ethereum o proporciona una firma EIP-1712 para la descripción de la transacción, a través del JSON correspondiente Transacción de envío del método RPC

Enviar transacción a L1: la transacción ingresa al bloque creado por el operador zkSync y se publica en el contrato inteligente zkSync en L1

Verificar el bloque: después de unos minutos, se generará la prueba ZK que prueba la corrección del bloque, y la prueba se publicará en L1 a través de una transacción de verificación hasta que se complete la transacción de verificación y se complete la transacción de retiro.

Se puede encontrar que el esquema zk Rollup es significativamente mejor que el esquema Optimistic Rollup en términos de tiempo de salida, pero dado que llevará tiempo que zk Rollup sea totalmente compatible con EVM, se espera que Optimistic Rollup aún se convierta en la corriente principal. Esquema L2 en etapa temprana. Es precisamente por esto que utilizar un puente de terceros para resolver el problema del largo período de salida de Optimistic Rollup y brindar a los usuarios una mejor experiencia se ha convertido en el objetivo de algunos equipos.

El objetivo de DeGate Bridge es ayudar a reducir el umbral de migración de activos de Ethereum en la mayor medida en la etapa inicial de la ecología de Rollup e implementar aplicaciones a gran escala basadas en la infraestructura de segundo nivel de Ethereum Rollup. Creemos que, en las condiciones de infraestructura actuales, una solución de liquidez excelente y suficientemente buena debe tener:

Primero, es posible ajustar automáticamente la distribución de liquidez de diferentes capas a través del mercado.

En segundo lugar, un esquema de pago sin anticipo con congelación de capital cero que puede maximizar la eficiencia del capital.

En tercer lugar, el consumo de gas más bajo y la mejor experiencia de usuario también son cruciales.

DeGate Bridge logra un canal rápido para la transferencia de activos entre capas basado en la optimización de la curva AMM de la moneda estable y el mercado comercial Limitado por la incompletitud de la máquina Oracle que proporciona el estado L2, la primera fase de DeGate Bridge se realizará a través de la custodia centralizada de activos, cuando aparezca un servicio Oracle maduro en Ethereum L2, DeGate Bridge recurrirá a una forma descentralizada de unir activos.

En esta sección, realizaremos pruebas reales en el puente nativo y el puente Degate que se lanzaron en la red de producción o prueba, y examinaremos principalmente los siguientes indicadores:

Tarifa de gas para los puentes superior e inferior;

Puntualidad del puente arriba y abajo;

Complejidad de la operación;

Usamos de manera uniforme tokens ERC20 en lugar de ETH en la prueba (ETH no requiere aprobación y la tarifa de manejo es más barata). Al mismo tiempo, usamos el precio de ETH de $ 4000 y el precio del gas de 100 Gwei para ajustar la tarifa de manejo. .

Los resultados finales de la comparación son los siguientes

Descripción del método de cálculo de la tarifa de retiro:

Optimismo (SNX): las operaciones de retiro agregarán múltiples transacciones, calculadas dividiendo la tarifa de manejo total por la cantidad de transacciones

Arbitrum (Testnet): la tarifa de la segunda capa no se cuenta, solo se calcula la tarifa de gas consumida por la transacción en la primera capa

zkSync: la tarifa se paga en múltiples tokens en el segundo piso, y el costo aproximado se calcula a través de la transacción en el primer piso

Degate Bridge: la tarifa se paga en múltiples tokens en el segundo piso, y el costo aproximado se calcula a través de la transacción en el primer piso

Visible por comparación:

Puntualidad: Optimistic Rollup (incluidos Optimism y Arbitrum) generalmente tarda de 2 días a 1 semana en salir del puente, y el rendimiento es deficiente. Degate Bridge funciona mejor y es casi instantáneo;

Costo de gasolina: Optimism tiene el peor rendimiento y Degate Bridge consume la menor tarifa de manejo, especialmente también se ahorra la tarifa de manejo de Approve;

Complejidad operativa: Degate Bridge puede operar directamente sin la aprobación del usuario, que es más fácil de usar;

Creemos que el aterrizaje sucesivo de Layer 2 y Ethereum 2.0 tendrá la oportunidad de convertirse en la segunda curva de crecimiento de Ethereum, haciendo que Ethereum evolucione hacia un ancho de banda económico de billones de dólares. Como una de las infraestructuras de blockchain, L2 Bridge jugará un papel importante en este proceso.

Escrito por: DeGate

Tags：

Etéreo