当我们向一种新的扩容范式转变时，回顾被抛弃的旧范式是一种很好的做法。
这篇文章旨在让读者相信，“以rollup为中心”的方法并不会背离分片，并且有望构建对整个系统更直观的理解。
OptimisticRollup的定义
出于本文的目的，我们先详细说明最简单的OptimisticRollup(ORU)实现。
ORU需要具备以下几个特性：
将所有交易数据提交到链上
将状态根提交到链上
假设状态根是正确的
一些节点负责验证ORU的状态转换
设有链上欺诈证明执行程序，可以撤销无效状态转换
分片为什么不可行
在证明ETH2.0分片只是一种复杂的ORU系统之前，我们先来探究一下为什么原生分片系统并非安全的可扩展性解决方案。其背后原因不是特别直观。
观点：由于美国对全球汇款市场的重要性，SEC对Ripple的诉讼或产生深远影响:12月28日，Cinneamhain Ventures合伙人兼专业分析师Adam Cochran研究了如果Ripple输掉诉讼，不再被允许在美国市场使用XRP将会发生什么。他指出，有“很多支持XRP的声音”表示，如果Ripple被切断在美国市场的业务，那也“没什么大不了的”。Cochran对此表示怀疑：“美国占全球境外汇款的33%，70%的交易对手结算代理是美国公司。换句话说，如果没有美国，几乎不可能有一个汇款市场。那么你仍然需要在处于对手方劣势的情况下，与TransferWise、WorldRemit（Stripe）、http://Coins、Abra、Stellar、Dwolla等竞争剩余市场。”
汇款市场的运作方式是，公司通过在两种货币之间进行套利来赚钱。正因如此，供应商需要最好的流动性来进行结算，而结算大多是由美国商业银行完成的。Cochran表示：“如果美国公司不能与你打交道，你的出价将比竞争对手更高。”XRP本应作为银行之间的转账媒介被创建，SEC的胜利也可能对这个用例产生影响。此外他还表示，Kraken也有可能下架XRP。（Crypto News Flash）[2020/12/28 15:53:22]
从数学角度证明分片的安全性
观点：在牛市熊市的大周期面前，技术等无法成为决定性因素:微博网友“BCH爱好者BruceLee”发文称，很多人说BCH总是分叉，所以价格才低迷。
实际上，就算BCH一次分叉都没有，现在的市值排名也顶多是稳坐第四。而经历过两次分叉的BCH，目前的市值排名大多数时间在4-5之间来回跳动。
大家可以仔细观察一下其他主流币，很多币没有分叉，开发也不缺资金，而且开发很勤快，但是价格照样趴地上。
所以，在牛市熊市的大周期面前，其他因素都是次要的（包括不局限于，是否分叉，技术，应用）。
为什么技术/应用等无法成为决定性因素？因为现阶段还没有哪个币出现一款应用能吸引上千万甚至上亿的用户来使用，所有的币都处于炒作阶段，包括生态发展的最好的ETH也是如此，否则ETH的市值应该早就反超BTC了。[2020/12/14 15:08:03]
假设
一条区块链上有16384个验证者和64条分片链，每条分片链都由128名验证者组成的委员会负责验证。委员会成员选举是不可预见的：每个slot结束后，所有委员会都会解散，并随机从全体验证者中重新选出64个委员会，因此每个验证者都不知道其他验证者所在的委员会。假设一个区块需要获得委员会中2/3成员的认可才能被添加到分片链上，这就意味着在全体验证者中包含1/3恶意验证者的情况下，通过随机的方式选出恶意委员会的概率是：
观点：S2F模型显示比特币可能在2021年年中达到7万美元:加密货币评级机构韦氏评级（Weiss Ratings）分析师Bruce Ng和Juan M. Villaverde表示，S2F模型现在显示，比特币价格可能在2021年年中达到7万美元。“虽然基于与Weiss加密货币周期模型不同的方法，但S2F模型在加密世界广受尊重。现在看来，在未来12个月左右的时间里，比特币将出现强劲反弹。”黄金目前的S2F为62，而比特币的S2F为56，这意味着比特币在避险投资方面可能会与黄金相媲美。
两位分析师表示，宏观经济因素也有利于BTC，美联储在过去13周里印刷2.9万亿美元的新纸币。当投资者对纸币失去信心时，有可能转向投资比特币。另外，机构资金大量流入比特币。对冲基金巨头Paul Tudor Jones投资2.1亿美元BTC。灰度比特币信托基金继续以比BTC铸造速度更快的速度购买。而风险资本家Andreessen Horowitz最近推出5.15亿美元的新基金，用于投资加密网络和业务。（The Daily Hodl）[2020/7/10]
观点：灰度比特币信托可能会成为下一个崩溃的比特币信托:黄金支持者、比特币反对人士Peter Schiff发推称，过去5天里，灰度旗下以太坊信托的价格暴跌了56%，比本月早些时候的高点低了65%。
灰度的比特币信托最近发行了大量新股，可能会成为下一个崩溃的比特币信托。GBTC有史以来第一次可以以低于资产净值的价格交易。[2020/6/27]
b)哈希承诺。
关于该技术的详解，可以参见这篇文章。
分片就是Rollup
ETH2.0的分片设计模糊了它们是信标链的ORU这样一个事实。如果将重点从分布式处理转向有序的数据可用性层，就变得一目了然了。
观点：随着黄金需求上升供应受限，投资者将逐渐转向比特币:随着世界走向数字化，黄金将在未来十年变得更像比特币。Digix联合创始人兼首席运营官Shaun Djie表示，由于疫情后的黄金供应将受到限制，需求不断增加，投资者缺乏获取和持有实物黄金的方法，因此他们将越来越倾向于数字黄金。Djie进一步补充称，“由于像新冠疫情这样的事件，数字货币的整体扩张速度正在加快。这样的困难时期迫使人们以新的方式使用技术，无论是通讯还是购买食物。”（Bitcoinist）[2020/5/23]
如上图所示，验证者集起到以下4种作用：
验证并执行信标链
对分片所提供的数据进行抽样验证
组成分片委员会
提交关于无效状态转换的欺诈证明
我们已经作了两个假设：i)数据具有可用性，ii）区块链会从最近一个具有数据可用性的区块开始进行分叉。则要么人们可以构建欺诈证明，要么系统将缺乏数据可用性归咎于签署该区块的分片委员会，并回滚状态转换。
从定义上来说，ETH2.0是一种ORU
这时，考虑到我们之前对ORU的定义，我们应该能够证明分片实际上就是rollup：
1.所有交易数据都提交到链上
分片区块数据被集中到数据可用性层上，在一定概率上会由全网进行验证。
2.状态根被提交到链上
分片委员会为包含在信标链区块中的分片状态根提供证明。
3.状态根被假定为有效的
信标链在没有进行额外验证的情况下，假定分片委员会的证明是有效的
4.一些节点负责验证ORU的状态转换
分片委员会验证分片的状态转换。
5.有一个可以撤销无效状态转换的链上欺诈证明执行器
信标链支持分片状态转换欺诈证明。
解构ETH2.0
既然我们已经解释了ETH2.0和ORU系统之间不可思议的相似性，我们能够如何利用这一信息来更好地理解整个系统的设计？让我们通过ORU系统的角度来探索ETH2.0的一些设计决定：
数据吞吐量
在当前设计中，系统的数据吞吐量与分片机制紧密耦合。
这里可以采用的一种方法是，将数据可用性检查视为协议中的头等公民。这样可以对数据层进行独立优化，执行层也可以更细的粒度控制硬件要求。
例如，ETH2.0可以提供64个数据中心和一个在信标链上的ORU合约，以此代替分片链。ORU合约可以让rollup决定领导者选举机制，它们想要将数据发送到多少个数据中心上，以及它们是否想与其它rollup绑定。使用的数据中心越多，验证rollup所需的硬件要求就越高。
严格来说，上述系统是当前分片设计的超集。除了由协议定义的64个分片之外，还会有其它具有自己特征的rollup构建在安全数据层上，并且独立于协议分片。
回滚最小化
在简单的ORU中，当选的领导者有权提交无效状态转换。虽然这不会影响系统的安全性，因为无效状态转换是可以通过欺诈证明撤销的，但这确实会破坏rollup的进程。单独来看，这种破坏对作恶者来说通常是不划算的。然而，在ETH2.0中，跨分片通信让这个问题变得特别棘手。处于slotN的分片预期自己可以获得其它分片在slotN-1时的状态。假设分片S~i~提交了一个无效的状态转换，除了单方面发起回滚之外没有其它合理的方法来撤销该状态对分片S~j~的负面影响。
为避免灾难性事件，必须有适当的机制来防止这类回滚。其中最明显的两个机制是分片委员会和托管比特检查。正如“从数学角度证明分片的安全性”一节中所述，即使考虑到各种攻击向量，贿赂分片委员会中2/3以上成员的概率也很低。托管比特可以确保诚实的验证者不会因为懒惰而被签署无效的状态转换。
如果我们认为这些机制的目的是防止无效状态转换，而非维护系统安全，就能选择既有实用价值，又能实现相同效果的参数。例如，将分片委员会的规模减少到64人，随机组成恶意委员会的概率依然低至3.1×10-8。但是从网络和签名聚合的角度来看，这样能够极大减轻负担。
以rollup为中心的以太坊路线图
本文最初撰写于斯坦福区块链大会2020期间。那时，我开始充分领会到ETH2.0和ORU之间的相似性。在看过Vitalik的
文章后，我决定发布这篇文章，来表示对以太坊将来采用以rollup为中心的扩容方案的支持。但是，如本文所述，“以rollup为中心”的扩容方案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。
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。
可以说，通往功能完善的ETH2.0的道路从未如此清晰。
如果你对文中所述内容感兴趣，想要进行深入讨论，请在推特上联系我?@lightclients。我也在将帮助各种有影响力的项目寻找优秀的研究者和工程师。如果你需要帮助，请私信我。
原文链接:?https://lightclient.io/blog/eth2-is-a-rollup/作者:?lightclient翻译&校对:?闵敏&阿剑
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