CRY:科普：什么是侧链和rollup？他们有何区别？_Crypto Realms War

原文标题：《Off-chainprotocols:SidechainsandRollups》?原文作者:?PatrickMcCorry??

Infura现已支持以太坊之外的网络，包括Arbitrum、Optimism和Polygon。

这三个项目都是全新的区块链网络。相比以太坊，它们提供了更低的交易费和更快的交易确认速度。关键是，它们还提高了以太坊的易用性，因为用户原本放在以太坊上的资产也能拿到这几个网络中使用。

这种扩展方法被称为「链下协议」。我们写了一篇简短的文章来解释它们如何能有助于扩展以太坊的吞吐量。

为什么不直接在以太坊上交易呢，吞吐量的瓶颈在哪

过去三个月的平均Gas价格。在网络拥堵时就会飙升??

国务院：推进科普与区块链技术深度融合:为贯彻落实党中央、国务院关于科普和科学素质建设的重要部署，依据《中华人民共和国科学技术进步法》、《中华人民共和国科学技术普及法》制定《全民科学素质行动规划纲要（2021－2035年）》，其中要求实施智慧科普建设工程。推进科普与区块链等技术深度融合，强化需求感知、用户分层、情景应用理念，推动传播方式、组织动员、运营服务等创新升级，加强“科普中国”建设，强化科普信息落地应用，与智慧教育、智慧城市、智慧社区等深度融合。（新华社）[2021/7/10 0:40:52]

以太坊只支持每秒15笔交易，而且，从图1中可以看到，在用户的需求超过吞吐量瓶颈时，手续费水平就会飙升。从某种程度上来说，吞吐量的限制是社区为了追求去中心化而制定的自我约束。

去中心化的目标是最大化全世界能够实时验证区块链完整性的参与者的数量。这个目标对于最小化对区块生产者的信任，是非常关键的，所以社区自我强制实施了界定区块有效性的共识规则。为了达成参与者占世界人口比重的目标，需要限制交易处理所带来的计算量、存储量和带宽负担。

的运行负担与参与者数量的关系并以此提出计算量等方面的资源约束。这样的研究有几分可信度是值得质疑的。而现实也根本不是这样运行的。我们只需知道，提高吞吐量并不是没有代价的事情，就可以了。暗示大家有个一致的共识应该怎么控制吞吐量，则神化了「社区」这个概念，阻碍了人们认识实际的情形。）

人大附中物理老师李永乐科普拜占庭将军问题和区块链:5月14日，人大附中物理老师、科普视频网红李永乐在其公众号发布视频《拜占庭将军问题是什么？区块链如何防范恶意节点？》。李永乐老师在视频中对拜占庭将军问题和区块链进行了讲解，他表示，拜占庭将军问题本质上指的是，在分布式计算机网络中，如果存在故障和恶意节点，是否能够保持正常节点的网络一致性问题。在近40年的时间里，人们提出了许多方案解决这一问题，称为拜占庭容错法。例如兰波特自己提出了口头协议、书面协议法，后来有人提出了实用拜占庭容错PBFT算法，在2008年，中本聪发明比特币后，人们又设想了通过区块链的方法解决这一问题。区块链通过算力证明来保持账本的一致性，也就是必须计算数学题，才能得到记账的权力，其他人对这个记账结果进行验证，如果是对的，就认可你的结果。与拜占庭问题比起来，就增加了叛徒的成本。[2020/5/14]

我们的挑战是，既要提高吞吐量，又不能逾越资源的约束。

为什么我需要了解链下协议比如侧链和rollup??

大部分扩展网络的方法都从下面几点着手：

分发验证负担。验证任务在网络的节点之间分配，而不是像以太坊当前这样要求所有节点都做一模一样的工作。

动态 | 新浪财经：官媒针对区块链的报道从科普宣传转向打假监管:据新浪财经今日消息，“1025新政”满月，一个月间，官媒对区块链的态度风向已转。据11月初的一项统计，七家党媒在新政一周内发布了65篇直接相关报道，当时文章中的关键词是数据、产业、安全、创新等，大量文章偏向于科普区块链的概念以及应用介绍，提醒警惕虚拟货币炒作的仅有3篇。近期，官媒的批评焦点则纷纷指向借区块链之名进行的虚拟货币发行和炒作行为。据统计，新华网、人民网收录转载的，以打击虚拟货币或揭露假借区块链行为主题的文章，自10月25日到11月25日午间，共28篇；其中，11月19日至11月25日的一周内就高达15篇。这些文章主要围绕三个观点展开：厘清区块链和虚拟货币的关系，说明二者概念不等；打击伪“区块链”局，或是虚拟货币局揭露；提醒民众，区块链不能成为炒作的噱头，更不是行的招牌，需警惕此类活动，理性投资。[2019/11/26]

更好地利用网络中可用的资源。网络中的资源应该能持续不断地得到利用，而不应出现闲置。举个例子，缩短出块的时间间隔以更好地利用带宽。

这些可扩展方案可能仍需要很多年来实现，因为它们需要对底层的以太坊协议作重大变更。

声音 | 上海股交所总经理：区块链想要大规模发展要做好社会科普工作:金色财经报道，上海股交所总经理张云峰表示，区块链当前还处于一个“概念”的阶段，距离成熟应用，影响到百姓的日常生活还有很长的路要走。对于“区块链”和其会带来的社会和经济效果，沈阳应当持审慎的态度。区块链想要大规模发展，一方面要做好这项复杂技术的社会科普工作，加快社会大众对区块链的了解。另一方面，要充分发挥市场的作用，让企业用实实在在的技术创新，赋能实体经济的发展。[2019/11/17]

但另一种更为流行的替代方案是链下协议，它们是现在就可用的。因为它会以如下的方式来扩展网络的吞吐量：

链下协议：交易处理的负担从以太坊上转移到另一个网络中，但这些交易影响的资产仍然驻留在以太坊上。

这样的扩展方案等于是动用了另一个区块链网络，其资源约束也将与以太坊的不同。这样的网络可以用来实验多种扩展协议的极限），同时提高以太坊的易用性。

当我把资产充进另一个网络时，这些资产去了哪里

你的资产会转移到以太坊上的一个专门的桥接合约里，然后目标网络里会你的账户中会出现等量的资产。资产铸造完成后，你就可以在目标网络里使用这些资产了，并且最终，当你想把资产取出时，你需要通过相应的桥接合约来取回。

动态 | 央行官微旧文重发“再科普”：范一飞详解数字货币:据中国经济网消息，今日，央行官微公众号头条重新发布央行副行长范一飞在2018年1月25日题为《关于央行数字货币的几点考虑》的文章，对央行数字货币再次进行科普。同时，微信公众号第二条发布支付司副司长穆长春8月10日在第三届中国金融四十人伊春论坛上的演讲。近年来，各主要国家和地区央行及货币当局均在对发行央行数字货币开展研究，新加坡央行和瑞典央行等已经开始进行相关试验，人民银行也在组织进行积极探索和研究。[2019/8/21]

并非所有的桥接合约都具备同样的功能和特性。我们必须考虑桥接合约是怎么决定在何时释放资产、还给用户的。理想状态下，只有桥接合约确信对应的网络没有遭到破坏时，才应该放行资产。这个就是所谓的「信任假设」，是保护用户资金的终极措施。在讨论链下协议是否真的能扩展以太坊时，这一点经常会引发争议。

一方面，有些用户认为，另外的区块链网络确实是一个扩展方案，因为它们能保证与以太坊同等的安全性。常常被人讨论的「rollup」协议最理想时是能实现这种程度的安全性的。但是，另一些用户会接受更强的信任假设，相信锁在另一个网络中的资产总是足够安全的。

与主链保持同样安全性的rollup方案，会需要付出更多的资源。举个例子，Rollup网络中的每一笔交易都需要向桥接合约提交一次状态更新。但侧链协议就无需以太坊投入巨大的资源开销，因为交易的验证是由一组外部的参与方来执行的。。这种安全性/资源的取舍，最终会转化成用户的经济负担，天下没有免费的午餐。

不管怎么说，我们相信，采取不同信任假设的桥接合约都会出现。最终，所有支持交易以太坊上资产的网络都会提高以太坊的易用性。只是用户在把资金锁入桥接合约之前需要三思，需要意识到信任假设的区别和风险。

什么是侧链??

「侧链」这个词是始创于Blockstream的一篇论文。它是一种互操作性的解决方案，让两个区块链网络能通过轻量级的证明来验证有关彼此进展的信息。这种构想的初衷是希望能在比特币区块链上锁定比特币，然后在另一个网络中释放，而无需信任任何中介。

但几年过去，「侧链」这个词获得了自己的生命力。它通常用来指代与另一个区块链网络有关联的一个独立的区块链网络。实际上，这是通过一个允许资产从主链移到另一个区块链网络的桥接合约来实现的。

侧链可能会用到三种不同类型的桥接合约：

单组织型。单个团体托管了锁定在桥接合约中的资金。

多组织型。特定的多个独立参与方托管了锁定的资金。N个参与者中只需K个同意即可执行动作。

密码经济型。动态的参与者组合，由资产权重决定参与资格，决定锁定资金的去向。

举个例子，WBTC就是一个单组织型的桥，因为BTC是由BitGo托管的。而Liquid网络和RSK区块链则是由多组织桥来实现的，因为一组预先指定的参与方有权把资产从一条链转移到另一条链。而Polygon是一个密码学经济桥，因为它依赖大于的权益多数来指定验证者，再由验证者定期向桥接合约提交网络状态检查点。

最重要的是，侧链的桥合约是不会去验证其它网络的完整性的，因此，它需要一组参与者为有效性负责。也就是它假设了至少会有一定比例的参与者会因为经济激励而保持诚实并保护用户的资产。

什么是rollup??

「Rollup」一词来源于barrywhitehat提出的zkrollup概念，脱胎于Plasma的研究。

一个Rollup系统也是一个独立的区块链网络，但是Rollup系统中交易的资产留存在以太坊区块链上并受到桥接合约的保护。桥接合约必须不断确认rollup网络没有被破坏、资金没有处于风险之中。在最糟糕的情况下，桥接合约需要无视网络的请求，允许用户取回资金。

Rollup可以保持以太坊的安全程度，代价是要解决以下几个问题：

数据可得性。桥接合约必须确定所有数据都是公开可得的。这使得每个人都能独立计算这个rollup的最新状态。

状态转换的完整性。桥接合约必须确认，所有的状态转换都是有效的。

抗审查性。桥接合约可以自主执行交易，以保证如果网络被攻陷，用户最终可以自己取出资金。

快速总结一下解决方案。数据可得性问题通过把系统内所有交易的数据发布到以太坊区块链上来解决，这也是「rollup」名字的由来。状态转换的完整性问题则使用错误性证明或者有效性证明来解决。抗审查问题则有些棘手，通常也不会讨论，但它需要桥接合约能够自主接受和执行普通用户发起的交易。

Rollup有一个持续付出的成本。这样的网络必须持续向桥接合约提供证明，证明所有得到处理的交易都是有效的，网络没有被攻破。这需要消耗以太坊的资源，也影响了它的可扩展性。不过，从中期来看，它还是可以大幅降低用户的交易成本。举个例子，在Arbitrum上，一次币币互换的成本是1600gas，而在以太坊主网上需要12万gas。

虽然侧链交易不需要消耗以太坊的资源，代价就是它无法获得以太坊同等的安全性以及免信任性。

侧链与Rollup有何区别

侧链和Rollup都是独立的区块链网络，它们有自己的区块生产者和智能合约运行环境。它们的关键区别在于锁定资金的桥接合约。准确来说，是保护用户资金的信任假设的区别。

侧链。桥接合约会接收关于独立网络的信息，但不会验证其正确性。一组掌控这个桥接合约的参与者会负责检查独立网络的状态，并向桥接合约表示相关的事实。

Rollup。一组参与者负责为独立网络的状态更新提供证据，并由桥接合约来验证这些证据的有效性。

这里面有个细微的区别，但归根到底，在于主链上的桥接合约是否能强制保证独立网络上的交易的有效性，还是说，它只能依赖于一组受信任的参与方来表示这些交易是有效的。

当然，天下没有免费的午餐。Rollup网络可以保持与以太坊主网同样的安全性，但也要在以太坊网络中消耗更多的资源。这就拉高了在rollup网络上交易的成本。作为一个用户或者开发者，你需要考虑网络所提供的额外安全性和额外付出的财务成本。

没有最好的，只有最合适的。

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