以太坊数据打包

① 在以太坊中什么是Optimistic Rollup（乐观汇总）

Rollups（汇总）是指将发生在Layer 2的大批交易压缩，并将快照打包返回主链进行记录和更新的技术路径；数据在主链上储存，将账户间的交互过程转移到链下，避开拥堵的同时具备主链的安全性。

Rollups（汇总）方案的关键在于，如何确保提交给主链的是正确的结果，这也是Optimistic Rollup（乐观汇总）和下述ZK-Rollup（零知识汇总）最大的区别。

Optimistic Rollup（乐观汇总）采用的是欺诈性证明（Fraud Proof），它趋于相信操作者提交的数据都是真实的（乐观假设，大家都是好人）。

但保险起见，需要操作者质押一定资产作为保证金，且在上链前留出两周的挑战期，任何人都可以在此期间挑战其真实性并发布欺诈证明，一旦挑战成功，质押金将会被没收，挑战者会获得奖励，且回滚交易细节。以此，从概率角度防止作恶行为。

一些扩展解决方案是针对特定应用的，例如，支付通道。其他的方案比如Optimistic Rollup（乐观汇总），可以用于任何任意合约的执行。

优点：

l兼容性强，开发迁移难度小，更容易落地

l安全性：牺牲了等待时间来换取较好的安全性

l上链效率高：将多笔交易打包操作，节约时间和gas fee

缺点：

l验证效率低：较长的等待期，任何交易在等待期不会被确认，也无法从主链提取资金

l扩容程度不及ZK-Rollup（零知识汇总）：交易压缩率相对较低

代表项目：

lFuel：Optimistic Rollup（乐观汇总）概念提出者所在团队研发

lSynthetix（合成器）：DeFi巨头的Layer2扩容选择

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② 什么是rollup

当前，Layer2的整体锁仓量稳定在88亿美元以上，这一数据表明Layer2已成为以太坊外溢资金和用户的主要接收平台。

Rollup是Layer2扩容的核心途径。Rollup指的是在Layer2上将多笔交易打包，作为一个整体提交到主网验证结算，而非逐一处理，以此提升交易效率。目前，代表性的Rollup项目包括Polygon、Arbitrum、StarkEx、Optimism、zkSync、Aztec、StarkNet等。

根据验证方式与数据可用性（DA）的不同，Rollup大致可分为四类：验证方式有有效性证明（Validity Proof）和欺诈证明（Fraud Proof），DA则分为链上和链下。

有效性证明基于正向推理交易有效，欺诈证明默认交易有效，仅在固定时间窗口内剔除无效证明。类比数学题，有效性证明是正向解题，而欺诈证明是验证某个值非解。

ZK Rollup项目，如zkSync和Starkware，采用的是有效性证明策略，相比之下较为复杂。而Optimistic Rollup项目，如Arbitrum和Optimism，则采用欺诈证明策略，流程更简单，节省计算资源，保障交易准确度。

数据可用性（DA）主要指交易数据存于链上还是链下，链上安全性更高但可能影响扩容效果。

汇总当前主要Layer2项目（数据截至2023年3月27日），ZK Rollup与Optimistic Rollup表现出色。二者执行原理相似，关键区别在于验证方式不同。

Optimistic Rollup项目以Arbitrum和Optimism为代表，基于欺诈证明策略，系统默认执行交易数据可靠性，无需验证即可进入等待期，若提出异议则取消交易。该方案节省验证资源，确保交易准确性。

ZK Rollup项目包括ZKSync、StarkWare等，采用零知识有效性证明策略。它分批处理链下交易，生成加密有效性证明验证交易真实性，将批量交易添加至L1区块链，L1合约快速验证，无效交易则直接拒绝。

不论采用欺诈证明或有效性证明，二者都各有优势与特点，如资金利用、EVM兼容性等。

在资金利用上，Optimistic Rollup网络在交易最终确认前需等待一定时间提交欺诈证明，因此资金提取可能较慢，通常需等待7天。而ZK Rollup无需争议解决，提取速度更快，交易验证后即上链。

在EVM兼容性上，Optimistic Rollup可能需要自建EVM，但大多数合约可直接从L1发送至Optimistic Rollups，无需改动代码。ZK Rollup的复杂性和密码学特性导致大多数Zk Rollup不兼容EVM。然而，zkEVM能够兼容EVM，允许开发者将主链上的Solidity合约直接移植至Rollup，无需底层代码变更。近期，zkSync Era主网（zkSync 2.0）的上线，标志着以太坊区块链上首个zkEVM的推出。

简而言之，ZK Rollup适用于需要快速交易的业务，但算法复杂。而Optimistic Rollup部署简易，适合Dapp开发与DeFi业务，但资金提取时间较长。

总之，无论是ZK Rollup还是Optimistic Rollup，它们的本质都是以太坊的扩容策略，主要目标是完善以太坊Layer1主网。

③ 以太坊（ETH）是什么

以太坊（ETH）是一个开源的有智能合约功能的公共区块链平台。

一、定义

以太坊通过其专用加密货币以太币（Ether，又称“以太币”）提供去中心化的虚拟机（称为“以太虚拟机”Ethereum Virtual Machine）来处理点对点合约。它是一个支持复杂去中心化应用（DApps）和智能合约的开源区块链平台。

二、特点

• 智能合约：智能合约是存储在区块链上的程序，由各节点运行，需要运行程序的人支付手续费给节点的矿工或权益人。以太坊的智能合约功能允许开发者在区块链上创建和执行具有自定义逻辑和规则的合约，这些合约可以在无需第三方信任机构的情况下自动执行。
• 分布式应用程序：以太坊上的分布式应用程序（DApps）不会停机，也不能被关掉。这些应用程序运行在以太坊区块链上，利用智能合约实现去中心化和自动化。
• 代币：智能合约可以创造代币供分布式应用程序使用。这些代币可以用于表示数字资产、服务、权益等，并可以在以太坊区块链上进行交易。
• 叔块：以太坊引入了叔块（uncle block）机制，将因为速度较慢而未及时被收入母链的较短区块链并入，以提升交易量。这一机制使用的是有向无环图的相关技术。
• 权益证明（PoS）：以太坊正在从工作量证明（PoW）向权益证明（PoS）过渡。权益证明机制相较于工作量证明更有效率，可节省大量在挖矿时浪费的电脑资源，并避免特殊应用集成电路造成网络中心化。

三、第二层功能

为了支持智能合约所需的高运算量以及资料容量，以太坊也积极开发第二层功能来减轻主链的负担，扩展其实用规模。目前的主要方案包括：

• 支链：用较小的分支区块链运算，只将最后结果写入主链，可提升单位时间的工作量。
• Plasma支链：一种用于扩展以太坊区块链的分层解决方案，旨在提高交易速度和可扩展性。
• Rollup支链：另一种用于扩展以太坊区块链的解决方案，通过聚合交易来减少主链上的数据负载。
• 状态通道：原理类似比特币的闪雷网络，可提升交易速度、降低区块链的负担，并提高可扩展性。
• 分片：减少每个节点所需纪录的资料量，并透过平行运算提升效率。

四、以太币

以太坊区块链上的代币称为以太币（Ether），代码为ETH。以太币可在许多加密货币的外汇市场上交易，它也是以太坊上用来支付交易手续费和运算服务的介质。以太币的总发行量不明，因为权益证明的具体运作方式仍在研究中。以太币对其他实体货币的汇率可能在短时间内大幅变化。

五、智能合约的重要性

以太坊最重要的技术贡献就是智能合约。智能合约可以协助和验证合约的谈判和运行，让众多组织的数据库得以用低廉的成本交互，并且让用户写下精密的合约。智能合约的公开性意味着如果合约中有漏洞，任何人都可以立刻看到，但修正程序可能会需要一些时间。

六、以太坊组件

• p2p网络：以太坊运行在Ethereum Main Network上，这是一个通过TCP 30303端口寻址的网络。
• 共识规则：以太坊的共识规则由以太坊黄皮书中的参考标准进行精确定义。
• 交易：以太坊交易是一个网络消息，主要包含交易的发送方、接收方、价值和数据载荷。
• 状态机：以太坊的状态转换由以太坊虚拟机（EVM）处理，这是一个基于栈的虚拟机，执行bytecode（字节码指令）。
• 数据结构：以太坊的区块链以数据库（通常采用Google的LevelDB）的方式保存在每一个节点之上，区块链内包含了交易和系统的状态，经过哈希处理的数据保存在Merkle Patricia Tree数据结构之内。

综上所述，以太坊是一个功能强大且灵活的区块链平台，通过智能合约和分布式应用程序为开发者提供了广泛的创新空间。

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