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小学生也能懂的模块化知识(一):为什么 Manta Pacific 是以太坊的执行层

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以太坊购物中心,热闹非常、商店很多。大家可在 Uniswap、Curve 等商店做交易,也可在 Axie Infinity 等商店玩游戏。

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以太坊购物中心秉承去中心化原则。当用户消费时,并没有像银行一样的机构,提供统一结算业务。而是由彼此独立的收银台(节点),共同维护一个去中心化账本。这个去中心化账本,就是以太坊区块链本身。由于没有统一的管理者,所以,为了确保每个收银台账本一致,同时,避免某些收银员恶意篡改账本。以太坊购物中心,为每个独立收银台制定了详细的规则。

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首先,每个收银台都要下载这个账本。也就是说,从一开始,大家的账本是一致的。之后,用户开始提交交易。每个收银台都有一个数据包,大家抓取用户提交的交易,努力把数据包填满。然后,大家会按照某个特定提案规则,选择以某个收银台的数据包为准(形成共识)。此时,这个收银台多了一个新数据包(新区块)对不对?所以,他要把自己新数据包的信息广播出去,其他收银台下载这个新数据包。这样,大家的账本又一致了。

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关键问题来了哦!!其他收银台下载完新数据包后,还要校验这个数据包的交易是否真实,如何校验呢?就是要模拟执行一遍该数据包内包含的交易。为了检验交易,收银台还要维护当前状态(用户账户当前余额、智能合约状态等等),存储历史状态等等信息。总的来说,以太坊购物中心收银员们,需要完成共识(保证账本一致)、结算(确认交易)、数据(记录用户当前账户余额和历史交易记录等等)、执行(执行用户交易),四个层面的事情。也就是,通常,会将 Layer1 分为四层:

1)共识层

2)结算层

3)数据层

4)执行层

这使得以太坊很去中心化、很安全,但效率不高,搞得大家常常排队等候结算。

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于是,对以太坊购物中心的“模块化”改建工程开始了。(“模块化”概念最早由 Celestia 团队提出,通常指对以太坊的扩容)改建计划名为 “Rollup”,原理是在原本以太坊购物中心周围,再建几栋大楼,同样作为购物中心。之后,名为 “Arbitrum、Optimism、zkSync、Scroll” 等高楼相继建立,当然,还有一栋是由 Manta Network 建立的 Manta Pacific。

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这些高楼与以太坊主楼由“桥”连接。比如,当用户在 Optimism 楼内购物时,过段时间,Optimism 楼内“收银员”们,会将排序好的用户交易压缩打包,提交给以太坊主楼。以太坊主楼内的收银台进行最终结算,确认用户在 Optimism 楼内购物行为有效。还记得以太坊主楼需要完成共识(保证账本一致)、结算(确认交易)、数据(记录用户当前账户余额和历史交易记录等等)、执行(执行用户交易)四个层面的事情嘛?由此,其他购物中心承担了执行功能,也就是将执行层从以太坊主楼分离,减轻主楼负担。换句话说,各个 Layer2 实际是以太坊执行层,Manta Pacific 也是。以太坊主楼实际成为“结算中心”,确认其他楼内交易最终性。把用户交易迁移到楼内,将以太坊主楼变为结算中心,这个方式确实很巧妙。将用户在其他楼内提交的交易压缩,以打包(Batch)形式提交给以太坊主楼结算中心,可大大提升主楼处理交易的效率。

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问题是,以太坊主楼如何确定,其他购物中心提交的交易是否正确呢?万一其他购物中心收银员作弊呢,恶意篡改用户交易怎么办?于是,以太坊主楼,按两类方式验证交易正确性,欺诈证明(Fraud Proof / Optimistic Rollup)、有效性证明(Validity Proof / ZK Rollup)。欺诈证明基于经济学假设,其他收银员可挑战某收银员作恶,证明其恶意篡改交易信息,若挑战成功,该收银员可获得作恶收银员罚没金。计划采用欺诈证明的购物中心有 Optimism、Arbitrum 等。

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有效性证明基于密码学假设。用户在 zkSync、Starknet、Scroll、Linea 等购物中心交易时,这些购物中心的收银员们,会集合大家的交易信息,生成一个基于密码学的零知识证明(简称 ZK 证明),来证明用户的余额等状态信息,发生了变化。收银员会将 ZK 证明传输给以太坊主楼结算中心,结算中心用密码学方式,验证该 ZK 证明,即可验证该证明代表的交易信息正确性。 所以,Optimistic / ZK 代表以太坊主楼验证各个购物中心交易正确性的方式,而 Rollup 代表各个购物中心将发生在自身的交易打包压缩,传输给以太坊主楼结算中心。

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另外一点,由于 ZK 证明涉及用密码学和数学原理生成,加密方式与原有以太坊主楼有很大差异,所以以太坊主楼那套结算系统,实际不怎么支持 ZK 证明生成。也就造成了 zkSync、Starknet、Scroll、Linea 等购物中心,必须要对自己的结算系统进行改造。这一改造,以太坊主楼原有商家,也要学习、适应 zkSync、Starknet、Scroll、Linea 等购物中心新结算系统,对以太坊主楼原有商家,不是很友好。

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相比之下,Optimism、Arbitrum 为代表的 Optimistic Rollup 购物中心几乎不存在清算系统兼容问题。

其次,尽管 ZK Rollup 购物中心理论上要比 Optimistic Rollup 购物中心安全,但 ZK 清算系统本身的安全性,编写 ZK 清算系统语言的安全性,以及将 ZK 编程语言编译成以太坊原有语言的编译器安全性,实际还都有待时间检验。

此外,目前,Optimistic 与 ZK 的转化也已非常模块化,所以,其实购物中心提供的服务、用户体验、规模效应和网络效应或许更为重要。

关于 Manta NetworkManta Network 是为 ZK 应用设计的模块化生态系统。Manta Atlantic 是最快的 ZK L1,通过合规的链上隐私和 DID 身份,将可编程隐私带入 Web3。Manta Pacific 是目前唯一 EVM 原生支持 ZK 应用的 L2 生态系统,为 ZK 应用提供可扩展和低 Gas 的环境,可直接使用 Solidity 进行部署。Manta Atlantic 和 Manta Pacific 一起,为下一代 Web3 应用开发和采用提供了最佳体验。

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