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)：在一次簡短的操作中，可以促成和驗證成千上萬筆交易。研究人員指出，卷疊（rollups）作為一項新技術(shù)，對加密貨幣的未來有著決定性影響。
一覽：
- 卷疊使用了一種名為默克爾樹的加密技術(shù)：在一次簡短的操作中，可以促成和驗證成千上萬筆交易。
- 但是，卷疊無法被用于所有的加密貨幣中，如以太坊。因為以太坊每秒鐘只能處理12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。
- 自動交易系統(tǒng)確實會引發(fā)人們對安全性的擔(dān)憂，因此，有必要對卷疊技術(shù)的使用加強監(jiān)管。
- 樂觀卷疊和零知識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證明這些計算的正確性。
今時不同往日，加密貨幣交易平臺FTX宣告破產(chǎn)，以太坊合并（被視為加密貨幣市場歷史上最強大的更新）無一不表明，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)展雖然短期未見水花，但長期影響不容小覷。研究人員指出，卷疊（rollups）作為一項新技術(shù)，對加密貨幣的未來有著決定性影響。
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)塊鏈是一個不可篡改的賬本，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。區(qū)塊鏈技術(shù)將速度、價格和環(huán)保方面的改進和提升作為一個重點發(fā)展方向，這無疑將為技術(shù)本身帶來更多益處。考慮到區(qū)塊鏈技術(shù)在體育、商業(yè)和文化場景中的應(yīng)用日趨增長，上述改進的緊迫性也在與日俱增。
然而，區(qū)塊鏈技術(shù)的改進遠比表面上看起來復(fù)雜。例如，任何技術(shù)進步都必須保留區(qū)塊鏈的三大特征：安全（技術(shù)網(wǎng)絡(luò)必須能夠驗證交易的真實性），去中心化（必須保留足夠的自主性，不受制于中央機構(gòu)），以及可擴展性（即處理特定數(shù)量交易的能力）?？蓴U展性是當(dāng)前研究的關(guān)鍵，對加密技術(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，對單筆普通交易的驗證將成為一個難題。
加密貨幣領(lǐng)域的兩大概念可以幫助我們應(yīng)對這些挑戰(zhàn)：卷疊和零知識證明（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)，每個葉子是對應(yīng)數(shù)據(jù)的哈希，可以將任何輸入——如一個文本或圖像——轉(zhuǎn)化為一串固定長度和結(jié)構(gòu)的字節(jié)。在一次簡短的操作中，這個默克爾樹可以驗證成千上萬筆交易，與之前相比，這已經(jīng)是個革命性的突破。
圖片來源：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間順序存儲在區(qū)塊頭中，該順序像區(qū)塊體一樣受到保護，無法篡改。
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。有了這種機制后，便可在智能手機端設(shè)計輕量級的應(yīng)用程序，以管理智能手機上的加密資產(chǎn)。例如，在用比特幣支付時，這些應(yīng)用程序只會使用只有幾兆字節(jié)重量的區(qū)塊頭，而非嵌入整個區(qū)塊鏈，否則根本無法管理。
在卷疊技術(shù)的支持下，只需很少的信息和很低的成本，便可批準成千上萬的交易，并驗證這些交易是否已經(jīng)啟動。
區(qū)塊體的數(shù)據(jù)記錄通過哈希過程記錄于區(qū)塊頭之中，并由工作量證明機制 （Proof of Work）進行驗證。這是區(qū)塊鏈技術(shù)公認的主要機制。卷疊機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，便可批準成千上萬的交易，并驗證這些交易是否已經(jīng)啟動。
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。用戶對以太坊的需求在不斷飆升，隨之而來的，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，由每筆交易自動激活。當(dāng)且僅當(dāng)所有條件都能得到滿足時，它們便可保證交易的完整性、有效性和不可侵犯性。整個過程自動進行。但是，由于每一筆交易的完成都需要執(zhí)行智能合約，這一過程也拖慢了驗證的步伐。
我們知道，一次操作可能會涉及一千至一萬次交易。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和比特幣的邏輯相同：釋放帶寬。卷疊的工作原理是，在單獨的鏈上執(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，一次操作可能會涉及一千至一萬次交易。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)的使用帶來了一個問題：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證，才能通過交易。為了找到答案，下文提出了兩個卷疊概念，一是樂觀卷疊（optimistic rollups），另一個是零知識卷疊（ZK rollups）。
樂觀卷疊依靠欺詐證明方案來檢測交易計算不正確的情況，任何監(jiān)督區(qū)塊鏈和交易情況的人或程序都可以通過計算欺詐證明來挑戰(zhàn)交易結(jié)果。如果欺詐證明成功，則將錯誤執(zhí)行的交易納入?yún)^(qū)塊的人便會受到懲罰，而挑戰(zhàn)者則會得到獎勵。當(dāng)然，整個過程會有一個長達幾天的時間窗口。整個鏈下行為之所以被稱為樂觀卷疊，是因為它們假設(shè)鏈下交易是有效的，不會出現(xiàn)交易錯誤執(zhí)行的情況。
零知識卷疊則擁有不同的工作機制。每次卷疊運營商將默克爾樹“根”放在區(qū)塊鏈上時，它也會輸出加密證明，并發(fā)布到主鏈。這一用來證明計算正確性的過程被稱為SNARK（簡潔的非交互式知識論證）。最重要的是，零知識卷疊可以處理一個批次中的數(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，如果計算涉及1億次操作，它的重量最多只有幾百個字節(jié)，堪稱奇跡。
樂觀卷疊和零知識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證明這些計算的正確性。