文|創(chuàng)瞰巴黎
導(dǎo)讀
卷疊使用了一種名為默克爾樹的加密技術(shù)：在一次簡(jiǎn)短的操作中，可以促成和驗(yàn)證成千上萬(wàn)筆交易。研究人員指出，卷疊（rollups）作為一項(xiàng)新技術(shù)，對(duì)加密貨幣的未來(lái)有著決定性影響。
一覽：
- 卷疊使用了一種名為默克爾樹的加密技術(shù)：在一次簡(jiǎn)短的操作中，可以促成和驗(yàn)證成千上萬(wàn)筆交易。
- 但是，卷疊無(wú)法被用于所有的加密貨幣中，如以太坊。因?yàn)橐蕴幻棵腌娭荒芴幚?2筆交易。
- 這種限制推高了加密貨幣的使用成本，并降低了區(qū)塊鏈技術(shù)的吸引力。
- 自動(dòng)交易系統(tǒng)確實(shí)會(huì)引發(fā)人們對(duì)安全性的擔(dān)憂，因此，有必要對(duì)卷疊技術(shù)的使用加強(qiáng)監(jiān)管。
- 樂(lè)觀卷疊和零知識(shí)卷疊背后的理念一致：減少每筆交易的信息量，并盡可能用加密方式來(lái)證明這些計(jì)算的正確性。
今時(shí)不同往日，加密貨幣交易平臺(tái)FTX宣告破產(chǎn)，以太坊合并（被視為加密貨幣市場(chǎng)歷史上最強(qiáng)大的更新）無(wú)一不表明，區(qū)塊鏈技術(shù)和加密資產(chǎn)在走下坡路。當(dāng)然，這并不代表加密資產(chǎn)的世界就此停滯不前。有些技術(shù)發(fā)展雖然短期未見(jiàn)水花，但長(zhǎng)期影響不容小覷。研究人員指出，卷疊（rollups）作為一項(xiàng)新技術(shù)，對(duì)加密貨幣的未來(lái)有著決定性影響。
01 區(qū)塊鏈的基本原理
為了更好地了解上述技術(shù)的重要性，我們需要首先溫習(xí)一下區(qū)塊鏈的定義。區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)不可篡改的賬本，任何人都可以隨意查閱和添加信息，因此，系統(tǒng)本身也在不斷演進(jìn)。區(qū)塊鏈技術(shù)將速度、價(jià)格和環(huán)保方面的改進(jìn)和提升作為一個(gè)重點(diǎn)發(fā)展方向，這無(wú)疑將為技術(shù)本身帶來(lái)更多益處。考慮到區(qū)塊鏈技術(shù)在體育、商業(yè)和文化場(chǎng)景中的應(yīng)用日趨增長(zhǎng)，上述改進(jìn)的緊迫性也在與日俱增。
然而，區(qū)塊鏈技術(shù)的改進(jìn)遠(yuǎn)比表面上看起來(lái)復(fù)雜。例如，任何技術(shù)進(jìn)步都必須保留區(qū)塊鏈的三大特征：安全（技術(shù)網(wǎng)絡(luò)必須能夠驗(yàn)證交易的真實(shí)性），去中心化（必須保留足夠的自主性，不受制于中央機(jī)構(gòu)），以及可擴(kuò)展性（即處理特定數(shù)量交易的能力）?？蓴U(kuò)展性是當(dāng)前研究的關(guān)鍵，對(duì)加密技術(shù)而言尤其如此。例如，比特幣每秒只能處理7筆交易，而威士（VISA）系統(tǒng)則可以處理24000筆。因此，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上涌現(xiàn)出大量交易時(shí)，對(duì)單筆普通交易的驗(yàn)證將成為一個(gè)難題。
加密貨幣領(lǐng)域的兩大概念可以幫助我們應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)：卷疊和零知識(shí)證明（zero-knowledge proof）。
02 什么是卷疊？
卷疊使用一種名為默克爾樹（或稱哈希樹）的加密技術(shù)，每個(gè)葉子是對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)的哈希，可以將任何輸入——如一個(gè)文本或圖像——轉(zhuǎn)化為一串固定長(zhǎng)度和結(jié)構(gòu)的字節(jié)。在一次簡(jiǎn)短的操作中，這個(gè)默克爾樹可以驗(yàn)證成千上萬(wàn)筆交易，與之前相比，這已經(jīng)是個(gè)革命性的突破。
圖片來(lái)源：Azaghal - 默克爾樹
為了更好地理解卷疊的重要性，需要引入另一個(gè)重要的概念：區(qū)塊頭。區(qū)塊頭，顧名思義，是區(qū)塊鏈的一部分。自區(qū)塊鏈誕生之初的所有交易都按時(shí)間順序存儲(chǔ)在區(qū)塊頭中，該順序像區(qū)塊體一樣受到保護(hù)，無(wú)法篡改。
03 比特幣
作為最著名的加密貨幣，比特幣也包含區(qū)塊頭（block header）和區(qū)塊體（block content）。區(qū)塊頭只包含默克爾樹的“根”，而區(qū)塊體則包含所有的交易信息。有了這種機(jī)制后，便可在智能手機(jī)端設(shè)計(jì)輕量級(jí)的應(yīng)用程序，以管理智能手機(jī)上的加密資產(chǎn)。例如，在用比特幣支付時(shí)，這些應(yīng)用程序只會(huì)使用只有幾兆字節(jié)重量的區(qū)塊頭，而非嵌入整個(gè)區(qū)塊鏈，否則根本無(wú)法管理。
在卷疊技術(shù)的支持下，只需很少的信息和很低的成本，便可批準(zhǔn)成千上萬(wàn)的交易，并驗(yàn)證這些交易是否已經(jīng)啟動(dòng)。
區(qū)塊體的數(shù)據(jù)記錄通過(guò)哈希過(guò)程記錄于區(qū)塊頭之中，并由工作量證明機(jī)制 （Proof of Work）進(jìn)行驗(yàn)證。這是區(qū)塊鏈技術(shù)公認(rèn)的主要機(jī)制。卷疊機(jī)制能提供與工作量證明相同的安全性，且用戶端只需要處理區(qū)塊頭，而非默克爾樹中包含的全部交易。在這種模式下，只需很少的信息和很低的成本，便可批準(zhǔn)成千上萬(wàn)的交易，并驗(yàn)證這些交易是否已經(jīng)啟動(dòng)。
04 以太坊
卷疊的概念也適用于其他使用智能合約的區(qū)塊鏈技術(shù)，以及以太坊。用戶對(duì)以太坊的需求在不斷飆升，隨之而來(lái)的，是交易速度的放緩和交易成本的上升。
在以太坊中，智能合約被部署在區(qū)塊鏈中，由每筆交易自動(dòng)激活。當(dāng)且僅當(dāng)所有條件都能得到滿足時(shí)，它們便可保證交易的完整性、有效性和不可侵犯性。整個(gè)過(guò)程自動(dòng)進(jìn)行。但是，由于每一筆交易的完成都需要執(zhí)行智能合約，這一過(guò)程也拖慢了驗(yàn)證的步伐。
我們知道，一次操作可能會(huì)涉及一千至一萬(wàn)次交易。然而，以太坊目前每秒鐘只能處理12筆交易。
在以太坊中整合卷疊的想法其實(shí)和比特幣的邏輯相同：釋放帶寬。卷疊的工作原理是，在單獨(dú)的鏈上執(zhí)行交易，但在主以太坊鏈上發(fā)布交易數(shù)據(jù)。
這種加密機(jī)制使得以太坊僅需使用很少的信息，便可提供證據(jù)證明交易的執(zhí)行。我們知道，一次操作可能會(huì)涉及一千至一萬(wàn)次交易。然而，以太坊目前每秒鐘只能處理12筆交易，這導(dǎo)致交易成本飆升，進(jìn)而降低以太坊的吸引力。
05 安全性存疑
卷疊技術(shù)看似可行，但它的安全性如何？如上文所述，安全性是區(qū)塊鏈技術(shù)的一大核心特征，不容違背。卷疊技術(shù)的使用帶來(lái)了一個(gè)問(wèn)題：以太坊如何知道發(fā)布的數(shù)據(jù)是有效的？被發(fā)送回主以太坊鏈上的哈希值必須先得到驗(yàn)證，才能通過(guò)交易。為了找到答案，下文提出了兩個(gè)卷疊概念，一是樂(lè)觀卷疊（optimistic rollups），另一個(gè)是零知識(shí)卷疊（ZK rollups）。
樂(lè)觀卷疊依靠欺詐證明方案來(lái)檢測(cè)交易計(jì)算不正確的情況，任何監(jiān)督區(qū)塊鏈和交易情況的人或程序都可以通過(guò)計(jì)算欺詐證明來(lái)挑戰(zhàn)交易結(jié)果。如果欺詐證明成功，則將錯(cuò)誤執(zhí)行的交易納入?yún)^(qū)塊的人便會(huì)受到懲罰，而挑戰(zhàn)者則會(huì)得到獎(jiǎng)勵(lì)。當(dāng)然，整個(gè)過(guò)程會(huì)有一個(gè)長(zhǎng)達(dá)幾天的時(shí)間窗口。整個(gè)鏈下行為之所以被稱為樂(lè)觀卷疊，是因?yàn)樗鼈兗僭O(shè)鏈下交易是有效的，不會(huì)出現(xiàn)交易錯(cuò)誤執(zhí)行的情況。
零知識(shí)卷疊則擁有不同的工作機(jī)制。每次卷疊運(yùn)營(yíng)商將默克爾樹“根”放在區(qū)塊鏈上時(shí)，它也會(huì)輸出加密證明，并發(fā)布到主鏈。這一用來(lái)證明計(jì)算正確性的過(guò)程被稱為SNARK（簡(jiǎn)潔的非交互式知識(shí)論證）。最重要的是，零知識(shí)卷疊可以處理一個(gè)批次中的數(shù)千筆交易，但僅將一部分最少量的摘要數(shù)據(jù)發(fā)布到主網(wǎng)。因此，如果計(jì)算涉及1億次操作，它的重量最多只有幾百個(gè)字節(jié)，堪稱奇跡。
樂(lè)觀卷疊和零知識(shí)卷疊背后的理念一致：減少每筆交易的信息量，并盡可能用加密方式來(lái)證明這些計(jì)算的正確性。