比特币:观点 | 最优化 Rollup 方案中的挑战期时长_TROLL BNB

交互式Rollup方案，比如我们的ArbitrumRollup，通过让某个验证者断言执行结果、而其他验证者可以挑战断言的方式，来加速智能合约的执行。如果挑战期过去，而没有任何人提出挑战，则该断言就被认为是真的，然后系统就推进。一般情况下，断言都会是对的，挑战也是很少出现的，所以一条Rollup侧链就能比链上合约更快推进、开销也更低。

但，挑战期应该设成多长呢？在本文中，我将指出，有些因素会使我们希望有更长的挑战时间，某些因素正好相反。我会推导出一个旨在最小化侧链整体运行成本的最优挑战期公式。

观点：在机构需求旺盛的时期，比特币ETF申请一旦通过将大有裨益:Quantum Economics创始人Mati Greenspan接受采访时，对于VanEck比特币ETF通过的几率表示：“一直以来，VanEck坚持要让美国SEC通过其比特币ETF申请，但Clayton一直阻挠。既然他已经走了，VanEck应该再试一次。”Greenspan继续说：“我们真的希望它（比特币ETF申请）这次能通过，因为在这个机构需求旺盛的时期，它会特别有帮助。”

bitFlyer首席运营官Joel Edgerton对Decrypt表示，“这是一个积极的迹象，但SEC提出的市场诚信这一根本问题并未在文件中得到完全解决。”Edgerton接着说道：“我们需要一个市场监督机制来阻止可能的价格操纵，VanEck建议的方法可能不足以让即将上任的监管者接受。”（Decrypt）[2021/1/1 16:13:01]

长挑战期的好处

观点：“以 rollup 为中心” 的扩容方案并没有让以太坊偏离方向:据EthFans社区10月15日消息，针对此前V神更新以太坊路线图称，将以rollup构建为中心，以太坊lightclient近期发博客文章表示，“以 rollup 为中心” 的扩容方案并没有让我们偏离方向，而是一个超集。我们在分片设计中遇到的问题与我们在整合跨rollup通信时遇到的问题是同构的。这就意味着，已经开展的大部分工作都可以继续进行，不会被中断。与此同时，以rollup为中心的路线图会降低分片执行所必需的协议复杂性。这使得我们能够不断迭代类似分片的复杂的rollup机制。这样可以让更多开发者为不同的rollup格式做贡献，让现有核心开发者和研究者可以专注于构建一个健壮的数据可用性层。[2020/10/15]

众所周知，更长的挑战时间就是更安全，因为审查攻击的难度会变得更高。恶意行动者可能会尝试报一个虚假断言，然后审查尝试挑战断言的交易，直到挑战期过去。但是，挑战期越长，这样的攻击就越不可能成功。

观点：矿工抛售比特币的压力不能阻止牛市发展:据Cointelegraph 9月21日消息，历史数据显示，过去两个月，比特币矿工卖出了大量比特币，使得加密货币市场抛售压力增大。但CryptoQuant首席执行官Ki Young Ju表示，尽管市场面临矿工抛售压力，但这些压力也不能阻止牛市发展。[2020/9/21]

一种看起来可行的模型是定义挑战期时长为C，而审查攻击成功率随C的增长而呈指数级下降。如果整个Rollup侧链的价值是V，那么攻击者能盗取的价值预计为V·e^(-AC)，A为常数。

观点：加密货币市场在各国政府经济刺激计划中受益最大:5月17日消息，文章分析称，在新型冠状病流行期间，与其他市场相比，加密货币市场相对表现良好。自3月下跌以来，BTC已恢复80%以上。事实上，比特币的表现超过了美国和全球股市，跌幅约为5%，而标准普尔500指数（S&P 500）和摩根士丹利资本国际全球指数（MSCI All-Country world Index）的跌幅分别为13%和16%。经济学家和分析师认为，比特币和加密货币市场在各国政府的经济刺激计划中受益最大，因为与其他投资相比，比特币具有更大的潜力、可获得更快的回报。（Dailyhodl）[2020/5/18]

那么，为了阻止这样的攻击，我们就需要断言者先存储，比如10V·e^(-AC)，的价值，如果攻击失败，攻击者要付出的代价会远大于其攻击预期收益。

但这样就为诚实的断言者施加了同样的成本，他们也必须锁定同样规模的资金。如果协议设计良好而且底层链也活跃，那么一般来说恰好会有一位诚实断言者存储了这么多保证金。那么，单位时间内的成本就是保证金规模乘以一个名义利率。

挑战期越长，保证金规模就可以越小，所以——更长的存款时间可以降低侧链的运营总成本。

短挑战期的好处

要从侧链中取钱的人当然喜欢更短的挑战期，因为用户取款之后要等一个挑战期走完，钱才算真正回到了底层链上。从用户的角度来看，在挑战期中，他们的钱是完全被锁定的。

我们可以这样建模：假设在一个平均区块时间内，有比例为W的资金要退出。那么，在任一时间点，锁定的取款数量就是CWV，因此侧链用户的成本就是这个数值乘以一个利率。

因为这个成本也跟C成比例，因此更短的挑战期能够降低运营成本。

找出最优挑战时长

最优的挑战市场会是某种折中，即两项成本的总和是最小化的。有趣的是，两个方面的成本都是由资金锁定带来的，就是锁定的资金数量乘以假设的利率。因此，挑战期最优时长就跟利率无关了——只需最小化锁定资金的总数量即可。

从等式来看，任一时间点，锁定的资金总量是：

10V*e^(-AC)+CWV

因为V在两项中都有，所以它不会影响最小值点。最小值点会出现在10×e^(-AC)+CW最小的时候。只需对C求导，令倒数值为0，就可以解出最小值点处的C。

结果就是C=ln/A。

这个值对实践有什么意义？我们可代入一些还算可靠的数字，如上图所示。我们假设A使得攻击者在一个区块的时间内持续审查成功的成功率高达99%，即A=-ln(0.99)=0.01。再假设每天都有1%的资金要取出，那么按15秒的区块时间算，每个区块的取款比例约为W=0.000002。把这些假设代入公式，可得最优挑战期为C=1081个区块，约为4.5小时

那么成本到底有多高？在任一时间点，都有约等于侧链全部资产价值的0.2%以不同方式锁定。如果名义利率是5%，那么结果就是：总的锁定成本约为每年对侧链的总价值征收0.01%的税收。只需付出这么低的代价，你就能得到一条更快、Gas消耗量更小，更可扩展的侧链。

原文链接：https://medium.com/offchainlabs/optimizing-challenge-periods-in-rollup-b61378c87277作者:EdFelten翻译:阿剑

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