Estudio de compensación de soluciones de resumen

A medida que el desarrollo del ecosistema Ethereum impulsa la demanda de espacio en bloques por parte de las personas, las transacciones en la capa base de Ethereum se han vuelto extremadamente caras. Sin embargo, el suministro de espacio en bloque permanece sin cambios. Interactuar con aplicaciones DeFi requiere pagar tarifas de gas por valor de cientos de dólares, lo que hace que muchos usuarios finales sean prohibitivos. Rollup tiene como objetivo transferir las transacciones del usuario a la Capa 2 de menor costo para su ejecución, y luego empaquetar las pruebas de estas transacciones L2 en una transacción L1 en lotes y enviarla a la Capa 1 para su liquidación, lo que reduce en gran medida la ocupación del espacio del bloque. Aliviar la presión de la demanda en la Capa 1. Los paquetes acumulativos se dividen en muchos tipos, con diferentes ventajas y desventajas en rendimiento, latencia, seguridad, generalidad y costo de funcionamiento. Este documento formula un marco de análisis de resumen en torno a estas compensaciones y analiza por qué este marco es adecuado para diferentes implementaciones de resumen. Esperamos que este marco pueda proporcionar una referencia básica para que las partes del proyecto elijan soluciones de resumen a pedido. Las limitaciones de rendimiento de Ethereum han sido un problema bien conocido desde sus inicios. ETH 2.0 con prueba de participación y fragmentación se ha visto como una solución al problema de escalabilidad. Aunque ETH 2.0 lanzó la Fase 0 y lanzó la cadena de balizas en diciembre de 2020, los problemas de escalabilidad y rendimiento no se pueden aliviar de manera efectiva antes de que se lance la Fase 2. Al mismo tiempo, Rollup se ha convertido en una solución a corto plazo para aliviar el problema de escalabilidad. En un artículo reciente, Vitalik propuso una hoja de ruta de Ethereum basada en Rollup, afirmando que "el ecosistema de Ethereum puede depender completamente del esquema de Rollup (y algunos canales de plasma y estatales) para la escalabilidad a corto y mediano plazo". Muchos equipos ya han comenzado. trabajando en esta hoja de ruta. Rollup ha hecho un gran progreso en 2020: Fuel Labs y Optimistic lanzaron la primera versión de Optimistic Rollup en la red principal; ZK-Rollup de Loopring tiene un volumen bloqueado total de más de 100 millones de dólares estadounidenses; Starkware lanzó la cadena de herramientas Cairo para facilitar a los desarrolladores Use zero -Tecnología a prueba de conocimiento. Hemos visto muchos avances en la tecnología de resumen, incluidos Aztec y ZkSync, que introducen capacidades informáticas recursivas al mejorar PLONK. En 2021, veremos más progreso. Construir una capa separada sobre Ethereum es complejo, y analizar las implementaciones de Rollup existentes no es trivial. El equipo de Rollup promocionó el rendimiento y las capacidades teóricamente óptimos de sus soluciones, pero se sabía poco sobre sus riesgos y compensaciones. Profundicemos en cómo analizar las ventajas y desventajas y los riesgos de Rollup, y qué tan bien se ajustan las implementaciones existentes a estos modelos de riesgo. Definimos y explicamos las principales consideraciones para Rollup (seguridad, generalidad, costo, latencia, rendimiento, requisitos de capital y experiencia del usuario) y construimos un modelo analítico de las compensaciones basado en esto. Podemos usar estas características para evaluar las implementaciones existentes, de modo que no solo podamos comprender los riesgos y las ventajas y desventajas de cada paquete acumulativo desde una perspectiva micro, sino también comprender la situación general del paquete acumulativo desde una perspectiva macro. Equipo de seguridad: los atacantes del protocolo Onering están transfiriendo fondos a Tornado Cash: el 3 de abril, el sistema de alarma BlockSec descubrió que los atacantes del protocolo Onering transfirieron fondos entre las 15:12 y las 15:19 del 3 de abril de 2022 14.5ETH a Tornado Dinero en efectivo. Se informa que Onering fue atacado el 24 de marzo y perdió más de 1,4 millones de dólares estadounidenses. [2022/4/3 14:02:22]Criterios de medición de Rollup: seguridad La seguridad de Rollup (es decir, la integridad y seguridad de los activos almacenados en Rollup por usuarios y operadores) se basa en la cadena de bloques de capa 1 subyacente (esta artículo se refiere específicamente a Ethereum). Sin embargo, ciertos supuestos de algunos esquemas de resumen y la forma en que se construyen también están relacionados con la seguridad. 1. Suposición de torre de vigilancia honesta Esta suposición supone que al menos una "torre de vigilancia" honesta puede enviar con éxito una prueba de fraude al contrato inteligente de Capa 1 dentro del período de desafío. Esta suposición introduce una compensación entre la seguridad y la latencia, ya que cuanto más largo sea el período de desafío, mayor será la probabilidad de que una torre de vigilancia honesta presente una prueba fraudulenta; por el contrario, cuanto más corto sea el período de desafío, menor será la probabilidad. 2. Suposición de salida del lote Esta suposición asume que todos los usuarios de la Capa 2 pueden ejecutar con éxito transacciones de salida dentro del período de salida del lote. Esta suposición introduce una compensación de eficiencia de capital, ya que los fondos del operador están bloqueados durante el período de salida del lote. 3. Configuración (Setup) Cada esquema ZK-Rollup utiliza un protocolo de prueba de conocimiento cero para crear pruebas de validez. Un sistema de prueba de conocimiento cero encapsula la lógica y las relaciones que una prueba necesita verificar en un circuito que satisface todas las restricciones. El protocolo de prueba de conocimiento cero requiere una configuración predefinida entre el probador (operador de capa 2) y el validador (contrato inteligente), denominada "configuración inicial". Zk-Rollup tiene principalmente tres tipos de configuraciones: Configuración confiable (Configuración confiable), Configuración actualizable (CRS) y Configuración transparente (Configuración transparente). Configuración de confianza: en esta configuración (como Groth16), el costo del gas es bajo y el rendimiento máximo es alto. Sin embargo, cada circuito admite solo ciertas funciones fijas. Además, cada vez que se actualiza el circuito, se debe completar el proceso de configuración confiable. Configuración actualizable: en esta configuración (como Plonk recursivo), el costo del gas es alto y el rendimiento máximo es bajo. Sin embargo, la principal ventaja de esta configuración es que se pueden introducir contratos inteligentes personalizados sin modificar el circuito, todo gracias a la recursividad. Configuración transparente: en esta configuración (como Stark), cuando el bloque de la Capa 2 está lleno, el costo del gas es muy bajo, pero en situaciones no ideales, como bloques vacíos, el costo del gas se vuelve extremadamente alto. Versatilidad 1. Totalmente compatible con EVM Totalmente compatible con EVM significa que el sistema de Capa 2 es totalmente compatible con los contratos inteligentes existentes en la red principal de Ethereum. 2. El contrato inteligente personalizado Crypto.com proporcionará $ 25 millones en patrocinio deportivo para el fútbol australiano femenino: el 17 de enero, la Liga de fútbol australiana (AFL) anunció una asociación con Crypto.com y firmó un acuerdo de patrocinio de cinco años. Según el acuerdo, Crypto.com proporcionará el principal apoyo financiero para el Equipo de Fútbol Femenino de Australia (AFLW) y patrocinará US$25 millones para desarrollar su negocio deportivo. Se dice que las mujeres australianas tienen más probabilidades de invertir en criptomonedas que las mujeres extranjeras, y la tasa de inversión superior a la media es la principal motivación detrás del patrocinio de AFLW por parte de Crypto.com. (suspensión cero) [2022/1/17 8:53:40] Los clientes de capa 2 pueden personalizar e introducir contratos inteligentes limitados. Los usuarios y socios de la capa 2 pueden presentar sus contratos inteligentes en forma de circuitos zk-SNARK (que representan la lógica de los contratos inteligentes) a través de varias herramientas, aunque los circuitos traerán limitaciones (es posible que los circuitos no admitan bucles infinitamente iterativos). 3. Funciones fijas Se pueden agregar algunas dApps o contratos inteligentes, pero deben implementarse a través de actualizaciones del sistema. Costo del operador 1. Costo del gas Costo óptimo del gas: depende del costo de los datos de la llamada y del costo fijo. Costo de gas subóptimo: Depende del costo de gas óptimo, el costo fijo y la probabilidad de lograr un costo de gas óptimo. Costos fijos: incluido el costo de los encabezados de bloque de Capa 2, el almacenamiento de las raíces de bloque de Capa 2 y las pruebas de conocimiento cero. Cuando la demanda es baja (en situaciones subóptimas), los costos fijos representarán la gran mayoría de los costos de transacción. 2. Costo computacional Tiempo del probador: en Zk-rollup, el probador tarda mucho tiempo en generar la prueba. El proceso de prueba requiere muchos cálculos para verificar los millones de restricciones en la prueba. En términos generales, el tiempo de prueba de la prueba de conocimiento cero depende del tamaño del circuito y la capacidad del hardware utilizado en el proceso de prueba. En el caso de Plonk, el tiempo de prueba puede ser de 2 a 14 minutos; en el caso de Loopring v3.0, el tiempo de prueba puede ser de 7 a 10 minutos; en el caso de Stark, el tiempo de prueba puede ser de 3 a 5 minutos . Este es el principal determinante de la latencia de finalidad dura de Zk-rollup. Costo del probador: los recursos consumidos por el probador para generar pruebas, según el tiempo del probador y el rendimiento de la demostración. Finalidad dura: el tiempo que se tarda en finalizar un bloque de capa 2. Para Optimistic Rollup, este tiempo es la duración del período de desafío; para Zk-rollup, es el tiempo de prueba. Finalidad blanda: el tiempo que se tarda en enviar un bloque de capa 2 a la capa 1. Tiempo de retiro: algunos esquemas de transacciones rápidas deben enviar bloques de Capa 2 antes de continuar con el procesamiento. Rendimiento El rendimiento máximo teórico: basado en el costo del gas de las operaciones en cadena y el gas máximo por bloque en Ethereum. Rendimiento de demostración de Zk-rollup: 1) El rendimiento de demostración depende del tiempo del probador. 2) Existe una compensación entre el costo de la prueba, el rendimiento empírico y los requisitos de capital. Un mayor rendimiento requiere mayores costos de prueba y requisitos de capital. Experiencia del usuario Si la experiencia del usuario es similar al uso de Ethereum. Capital Requisitos de capital: Los fondos que el operador almacena en el contrato inteligente para garantizar la seguridad del sistema. Eficiencia de capital: la cantidad de fondos que un proveedor/operador de liquidez bloquea en un contrato inteligente durante x tiempo. (1) Todos los Rollups que utilicen pruebas de fraude deben aceptar suposiciones de vida. Esta suposición introduce una compensación de seguridad y latencia (en términos de la duración del período de desafío). El caso de la red de prueba de Arbitrum estableció el período de desafío en 30 minutos, que es muy corto y no es realmente seguro. Esto significa que un operador malicioso puede lanzar un ataque de congestión de red de 30 minutos en Ethereum y luego robar todos los fondos en el contrato inteligente de resumen en la capa 1. (2) Se requieren nuevas configuraciones siempre que Loopring cambie su funcionalidad o estructura de datos. (La última versión de Loopring usa una ceremonia interna de cebado temporal). (3) Los validadores de Stark requieren 5 millones de gas en términos de un circuito que genera una prueba cada 300,000 transacciones. Sin embargo, el circuito Stark utilizado por deversiFi genera una prueba cada 150 transacciones, lo que requiere más de 2 millones de gas. (En comparación, Plonk genera una prueba para cada 300 transacciones, lo que requiere 500 000 gas; Plonk recursivo genera una prueba para cada más de 3000 transacciones, lo que requiere 900 000 gas; Groth16 genera una prueba para cada 2000 transacciones, lo que requiere 300 000 millones de gas). (4) El tiempo de prueba para Plonk regular es de 2 a 14 minutos (dependiendo de la cantidad de transacciones en el bloque). Con Plonk recursivo, el tiempo del probador se duplica, pero se requieren de 5 a 10 veces más probadores para generar una prueba. En el caso de Groth16 utilizado en Loopring, el tiempo de fermentación es de unos 7 minutos. (5) El coste óptimo del gas también depende de la función del Rollup (transferencia, transacción o multipropósito), por lo que no necesariamente refleja correctamente el coste del Rollup. (6) En la versión 1.0, Loopring necesita más tiempo para recopilar suficientes transacciones para empaquetarlas en un bloque, porque los depósitos, retiros y liquidaciones son independientes entre sí. (7) Una solución de StarkWare no proporciona datos en cadena, pero presenta un comité de disponibilidad de datos. Las confirmaciones del Comité de Disponibilidad de Datos serán en cadena. (8) Para resolver el problema del coste del probador, Zksync ha desarrollado un nuevo hardware (FPGA). Para aumentar el rendimiento máximo, Zksync y Aztec mejoraron el circuito recursivo en Plonk. (9) StarkWare ha creado hardware específicamente para probadores y también está trabajando en el desarrollo de soluciones basadas en Stark. (10) El tps de Plonk es 300 y el tps de Plonk recursivo es de 800 a 3000. (11) El rendimiento empírico de Zk-rollup depende del tiempo de prueba. Por ejemplo, suponga que hay 50 probadores: en Plonk (Zksync), el tiempo del probador es de ~720 segundos (se genera una prueba cada 300 transacciones), por lo que el rendimiento empírico no puede exceder 50 x 300/720 ~ 20 tps. En Loopring, el tiempo de prueba es de 420 segundos (se genera una prueba cada 2048 transacciones), por lo que el rendimiento empírico es 50 x 2048/420 = 244 tps. (12) En la primera versión de la red principal acumulada de Optimism, cada transacción de capa 2 necesita consumir 21 000 gas. Sin embargo, el equipo promete proporcionar una versión optimizada que reduce el costo del gas a 5000. (13) Las transacciones de privacidad proporcionadas por Aztec requieren más datos de llamadas. Estudio de compensación de varias soluciones de Rollup Tasa de adopción de usuarios: los usuarios generalmente desconfían de las nuevas tecnologías como Rollup que no han sido probadas y demostradas. Las compensaciones poco claras y la complejidad limitan la adopción generalizada. Seguridad: Factores como la elección del protocolo de prueba de conocimiento cero y el período de desafío tienen un gran impacto en la seguridad del esquema Rollup. Analizar y comprender estas opciones no es fácil. La auditoría de contratos inteligentes regulares es inherentemente desafiante sin la complejidad de incorporar circuitos de prueba de conocimiento cero.

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