一文梳理在嘗試Hybrid Rollup的加密項目

2023-07-07 00:07:28

原文作者：0x Facai、 Jaleel ，BlockBeats

原文編輯：Jack，BlockBeats

6 月 16 日，混合算法穩定幣協議 Frax Finance 宣布推出名為 Fraxchain 的以太坊 Layer 2 網絡，所有 Frax 資產都將在 Fraxchain 上得到原生支持。據悉，Fraxchain 將採用了混合了 OP Rollups 和 ZK Rollup 的 Hybrid rollup 擴容方案，旨在實現更好的可擴展性、更快的最終確定性並增強針對競爭對手的安全性，引起加密社區不少的關注。

實際上，這種融合 Rollup 思路並非什么新鮮事，早在 2022 年 7 月，Optimism 核心开發者 Kelvin Fichter 开發 Optimism Bedrock 架構，就曾經發推提出過這種混合思路，稱「Optimistic Rollup 目前相比 ZK 同類產品具有優勢，而 Bedrock 旨在使 Optimistic 和 ZK 之間的無縫過渡成為可能」，並基於此話題和太坊聯合創始人 Vitalik Buterin 進行了討論。

就着 Kelvin Fichter 的思路，以太坊聯合創始人 Vitalik Buterin 也發表了自己的看法：將 Optimistic Rollups 與 ZK Rollups 結合起來，治理僅用於解決兩者之間的 Bug，其流程是： 1）發布區塊， 2）等待 24 小時時長的欺詐挑战期；3 （a）如果沒有挑战，則發布 ZK SNARK，最終確認；3 （b）如果出現了挑战，根據（挑战遊戲、ZK SNARK 以及治理）的 3 個選項中的 2 個做出決定。

隨着越來越多的加入二層擴容競爭，這種 Rollup 融合型擴容思路越來越多地得以應用，除了 Optimism，市面上還有多個團隊开始研究和嘗試 Hybrid Rollups。什么是 Hybrid Rollups？為什么要選擇 Hybrid Rollups？有哪些團隊在這個領域做开發？BlockBeats 在此文中進行了解析和整理。

什么是 Hybrid Rollup?

Hybrid Rollup 是一種混合思路的 Rollup，通過結合 Optimistic Rollups 與 ZK Rollup 兩種技術，最大限度地優化產品功能，從而找到產品和市場的最佳契合點 PMF（Product-Market Fit），也就是做到產品-市場匹配。

要弄清楚 Hybrid Rollup 是什么，首先需要先理解 Optimistic Rollup 和 ZK Rollup 分別是什么。

首先，Rollup 是一種以太坊擴展方案之一，它將以太坊主網（即 Layer 1）上交易的計算和存儲轉移至 Layer 2 處理並壓縮，再將壓縮後的數據上傳至以太坊主網以拓展以太坊性能。

本質上，用戶不是將交易發送到 L1 的礦工那裏，而是將其交易發送到 Rollup 服務器，在以太坊主鏈之外執行交易。不過，這些 Rollup 會將交易數據發布到以太坊主鏈。當將交易發布到主鏈時，它們將繼承 L1 的安全屬性。 Rollup 通常具有可編程性，因此需要支持智能合約（SC）語言，以便开發者开發 DApp。然而，由於 Privacy 與 EVM（以太坊虛擬機）不兼容，因此 Solidity 並不能直接用於开發隱私類型的 DApp。這需要一種定制化的智能合約語言，以支持公共合約和私有的合約編寫。當然，由於需要維護不同類型的狀態樹，這需要進行 VM 模塊適配。

Rollup 通常在第二層運行，同時具有在第三層運行的靈活性。

按照確保壓縮數據的有效性（即數據正確）的不同方案，Rollup 又可分為 ZK Rollup 和 Optimistic Rollup。

ZK Rollup 是一種採用零知識證明的 Rollup 方案，ZK 是 zero knowledge（零知識）的縮寫。和其他 Rollup 的不同之處在於，ZK Rollup 採用 zkSNARK 算法（一種零知識證明算法）來壓縮數據和確保安全性。

Optimistic Rollup 字面理解是樂觀主義的 Rollup，它樂觀地默認被同步到 Layer 1 上的數據是正確的，如果誰認為被同步的數據不正確（即存在欺詐行為），可在挑战期發出挑战。因此這種證明方式也叫欺詐性證明，以此保證最後同步到 Layer 1 的數據是有效的。

Hybrid 則是混合了兩種 Rollup 的方案，支持更多的合約類型，包括公共、私有和混合合約類型，對於开發者來說，可基於自身需求自由選擇合約類型，對於用戶來說，也具有較高的自由度，可以在混合合約中自由選擇交易類型。

下面的圖表簡單地描繪了 Hybrid 混合 Rollup 的定位和功能。目前，已知有多個項目致力於在這個方向上進行構建。盡管每個項目的技術細節有所不同，但他們都有一個共同的愿景：為區塊鏈行業帶來更多的可能性、更高的安全性能、更多的現實世界場景和更多的日常用戶。

相關閱讀：《 OP+ZK，Hybrid Rollup 會成為以太坊擴容的終極未來嗎？》

哪些團隊在嘗試 Hybrid Rollup？

OP+ZK 的 Rollup 技術聽上去似乎離我們還很遙遠，但實際上已經有不少知名加密協議和項目在這個領域進行了嘗試。除了近期剛剛宣布 L2 網絡 Fraxchain 的 Frax Finance，還有很多一流團隊也做出了自己的產品。BlockBeats 對這些協議和項目進行了簡要梳理。

Frax Finance

BlockBeats 此前報道，據 The Block 消息， 6 月 16 日，混合算法穩定幣協議 Frax Finance 宣布將推出名為 Fraxchain 的以太坊 Layer 2 網絡，該網絡將致力於創建一個智能合約平臺，重點關注去中心化金融領域，所有 Frax 資產都將在 Fraxchain 上得到原生支持。Frax Finance 聯合創始人 Sam Kazemian 透露，Fraxchain 很可能在今年年底推出。

此外，Frax Finance 創始人 Sam Kazemian 近日參加播客節目「Flywheel DeFi」時透露，和大部分市面上的二層擴容方案不同，Fraxchain 將採用混合了 OP Rollups 和 ZK Rollup 的 Hybrid rollup 擴容方案，這意味着 Fraxchain 將建立在 Optimistic rollup 架構之上，並集成了零知識證明，旨在實現更好的可擴展性、更快的最終確定性並增強針對競爭對手的安全性。

值得注意的是，該網絡將使用 Frax 穩定幣和 Frax Ether（Frax 流動質押衍生品）來支付交易費用。該二層網絡中產生的部分費用將被銷毀或重定向回以太坊主網，以分配給 FXS 治理代幣的持有者。

Metis

BlockBeats 此前報道，今年 3 月 3 日，專注於 L2 建設的 MetisDAO 在博文中表示，以太坊 Layer 2 網絡 Metis 正在开發基於 Optimistic Rollup（OPR）與零知識證明（ZKP）結合的混合 Rollup，將 Optimistic Rollups 的可擴展性與 ZK Rollup 的安全性相結合。同時，Metis 表示將把开發這種新架構作為其首要任務之一，並將會开源該技術。

在 Metis Andromeda 發布的 2023 路线圖中，Hybrid Rollup 佔據了很大一塊篇幅，足以證明 Metis 對其的重視程度。

Metis 網絡中 Hybrid Rollup 的工作流程 Aztec

BlockBeats 此前報道， 5 月 4 日，Aztec 宣布將推出一個公开和隱私混合型 zkRollup 網絡，該網絡將繼續沿用 Aztec 的名字，其特點為可以在一種環境內執行公共和隱私的智能合約，這將有助於擴展开發者在該鏈上的設計選擇。

Aztec 允許以公开和隱私的方式執行智能合約邏輯，同時仍然繼承以太坊的安全優勢。在 Aztec 上，隱私是一種可選性，而非默認要求。其目標是擴展以太坊，即在所有數據保持公开的同時，具有隱私函數調用、交易隱私和用戶匿名性的功能。這允許用戶保護敏感信息不被泄漏，同時仍然能夠在必要時與相關機構共享這些信息以實現合規目的。 Aztec 還表示，團隊目前正在完成基本合約部署，預計將在 2023 年第三季度之前建立本地測試網，而用戶有望在 2024 年初之前訪問成熟的公共測試網。

Polygon

去年 5 月，Polygon 和全球專業服務和技術公司安永 (EY，Ernest & Young) 建立合作關系，並發布 Nightfall 3.0 版本。Polygon Nightfall 本質上是一個利用 zk 加密保護隱私的 Optimistic Rollup，最突出的特點是有效地將 Optimistic Rollup 的主幹概念與 ZK-Rollups 中常用的零知識 (ZK) 密碼學相結合，從而實現了可擴展性和隱私性的融合。

事實上，早在 2019 年，安永就公布了 Nightfall 的初始版本，和其他 zk 解決方案最不同的一點是，Nightfall 是以隱私為重點的 rollup，安永將其定位為「以太坊上最突出的隱私解決方案之一」。具體來說，就是 Nightfall 上每筆交易都包含隱私，意味着如果 Alice 向 Bob 發送一筆資產，其他人將無法看到該資產是什么、包含了多少價值或它去了哪裏。

之所以更注重交易的隱私性，是因為安永瞄准的客戶是企業。最开始，Nightfall 試圖直接在以太坊上構建第一個企業級區塊鏈，但最後發現，在以太坊主網擁有隱私過於昂貴，於是轉了 L2 並最終選擇和 Polygon 合作。

Mina

輕量級區塊鏈協議 Mina 开發團隊 O( 1) Labs 已向 Optimism（已更名為 OP Mainnet）提交提案，建議將旗下基於 MIPS zkVM 構建的零知識證明技術應用於 OP Stack 欺詐證明，其中 MIPS 功能除了本地高性能的 snarkyJS 外，還允許使用通用語言編寫應用程序。

此外，Optimism 已於北京時間 6 月 7 日凌晨 2 點 50 分完成主網 Bedrock 升級，升級後不僅可降低交易費用、縮短系統延遲、提高節點性能等方面進行升級。此外，也讓 Optimistic 和 ZK 之間的無縫銜接成為可能。

為什么要選擇 Hybrid Rollups？

採用「Optimistic +ZK Rollups」這種混合型架構，可最大化程度地優化兩者優勢，這意味着，不僅可保留 Optimistic Rollup 架構，EVM 兼容，而且通用性零知識證明可最大化增強安全性，其有效性證可明確保鏈下交易的正確性，同時，防止操作者執行無效的狀態轉換。

ZK Rollup 可提高吞吐量，這是因為零知識證明消除了對額外數據的需求，每筆交易僅保留所需的最低限度。這大大增加了吞吐量，降低以太坊擁堵。

此外，ZK Rollup 還帶來了額外的好處，即提升交易速度和更快得獲得最終確定性。

通過對 Optimistic Rollup 架構實施零知識證明，交易最終確定時間將從 7 天減少到大約 4 小時。通常存在兩種類型的時間，分別是確認時間和最終確定時間。Optimistic Rollup 提供更快的確認時間，然而，Optimistic Rollup 成立的前提假設是所有交易一开始都是有效的，因此需要 7 天的緩衝期，也就是說，需要確認交易 7 天後才能實現完全的交易最終確定，這 7 天的窗口期是留給驗證者提交欺詐證明的（如果有需求的話）。結合零知識證明，只要證明者生成證明並且驗證者進行批准，就可更快地確認交易的有效性。

無需延遲即可從 L2 提取資金，這也意味着融合型 Rollup 將會為用戶帶來更高的資本效率。