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optimistic rollup 是如何通过合并共识实现免许可性?

optimistic rollup 最突出的一个特点是合并共识。合并共识是一种可在链上验证的共识协议(除此之外还有真正的区块验证,它是通过隐式的错误性证明来完成的)。但什么是去中心化共识协议呢?

去中心化共识协议包含以下几个相互独立的功能:

  • 分叉选择规则(如何在两条都遵守了共识规则而形成的链之间选择出一条链)
  • 区块有效性函数(状态转换函数)
  • 领导者选举算法(通过该算法选举出一位领导者来生成新的区块,链接到区块链的末端,从而增加区块链的高度,或者说增加其长度)
  • 抗女巫机制(工作量证明、权益证明等)

上述功能保障了区块链的经济 安全性 :操纵历史是要付出代价的。(注意:为了简单起见,这里我忽略了一些事实,例如,一些去中心化共识协议是无领导者的)。

在 optimistic rollup 方案中,侧链是不会出现分叉的,因此不需要分叉选择规则。区块有效性是在链下计算的,而且可以在链上用错误性证明来证明其不正确性。剩下还有领导者选举和抗女巫攻击的问题需要解决。

我所提出的规范提议采用 “先到先得” 机制,即在任一高度上,延长侧链长度的首笔交易会被采纳。领导者选举是隐式的,而且事后才会见出分晓,而抗女巫攻击是通过主链实现的(即,交易费和 区块大小/Gas 上限)。如此简单的领导者选举规则为何能起到作用?因为以太坊区块链已经提供了安全性。只有出现以下三种情况之时,才能将侧链上的某个区块变成孤块:

1、该区块是无效的;

2、该区块的某个祖先区块是无效的;

3、以太坊区块链发生重组。

因此,有效的区块也具备与以太坊同等程度的确定性和安全性!因此,我们不需要复杂的领导者选举算法,或是成本高昂的抗女巫攻击机制来保障安全性。侧链无需付出额外的成本即可获得安全性,因此我们可以极大地简化系统参数的设置。

optimistic rollup 是如何通过合并共识实现免许可性?

但是,如果我们想要一种能提前知道领导者的方案,该怎么改造呢?一个建议是,可以在链上运行 PoS + RANDAO 来进行领导者选举。这种情况下,并不需要纳入另一种代币,否则还会产生负面影响。正如比特币白皮书中所言:

如果一个贪婪的攻击者所拥有的 CPU 算力超过了所有诚实节点的算力之和,他就能选择发动双花攻击,或是生成新的代币。他理应发现遵守规则对自己最有利,因为相比于破坏整个系统以及伪造个人资产来说,遵守规则能让他获得比其它矿工加起来都多的区块奖励。

正如中本聪所说,原生代币的全部意义就是激励 “诚实的大多数” 来保护整个系统。在 optimistic rollup 中没有所谓 “诚实的大多数”,也没有独立于主链的安全性概念,因此完全没必要再纳入一种原生代币,否则非但不会有任何助益,比起仅使用以太币来说更不方便。

要注意的是,只要是完全在链上运行的领导者选举机制都可以采用,不仅限于我在本文推荐的那些。例如,烧毁证明(Proof-of-Burn)就是其中之一。

optimistic rollup 虽然与延迟状态执行(delayed state execution)和影子链(shadow chain)等提议有诸多类似之处,但是一大关键的区别在于合并共识的概念。optimistic rollup 的共识协议是完全在链上的智能合约之内运行的;因此,它不会影响到主链的共识规则,也不需要得到其支持。相较之下,延迟状态执行和影子链实行的是链上自动状态转换,需要得到主链共识协议和协议内奖惩机制的明确支持。

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