区块链:科普 | 一种以太坊 Layer-2 的通用桥_ZERO

随着走向成熟的以太坊Layer-2解决方案多了起来,ENS也要能为整个生态系统提供服务,同时让ENS用户能够获得Layer-2解决方案给他们带来的效率提升。自Vitalik的一篇帖子提出了一种可能的方法之后,ENS团队和广大的ENS和L2社区也一直在开发一种通用的“Layer-2桥”,让包括ENS在内的应用,能够以免信任的方式在多个链下信源处检索数据,进而使跨平台的互操作性成为可能。

在10月27号最新的一次工作会议上,我演示了这个想法的一个初步实现。本文中我会详细讲解这种解决方案。

目标

概要来说,Layer-2和其它相关系统的工作原理都是减少与以太坊交互的需要,它们将原本需要在链上保存和访问的状态移到了别的地方,同时,保证在以太坊区块链上有足够多的信息能验证数据的正确性。举个例子,在Rollup这种常见的方案中,状态会存储在另外一个系统中,只有witness数据例如默克尔根会存储在以太坊区块链上。有了这些witness数据和Layer-2解决方案的访问权,一个参与者就可以构建出对任意保护在Layer-2系统中的数据的有效性证明,并且可以由以太坊来验证。

这个定义比大多数人所认为的“Layer-2”要更加广泛——它还包括了其它一些减少链上数据存储的工具,比如使用账户余额默克尔树的空投,以及会触发事件但并不在链上存储余额的代币。

美国说唱歌手Megan Thee Stallion与Cash App合作发布比特币科普视频:美国说唱歌手Megan Thee Stallion与由Square开发的移动支付服务Cash App合作发布了一段名为“Bitcoin for Hotties”的视频。该视频从她的角度解释了什么是比特币,为什么比特币有价值等内容。Megan Thee Stallion在Instagram上拥有超过2410万粉丝,在 Twitter上拥有640万粉丝。(Bitcoin News)[2021/8/8 1:41:10]

对于ENS和其它应用来说,关键问题在于,在一个存在许多互不兼容的Layer-2方案的世界里,如何能以信任最小化的方式——也就是不引入任何新的信任假设——从某个系统中检索数据,且不需要变成所有Layer-2方案的客户端、自己来存储可能有用的数据。

一个幼稚的方法是,要求所有的系统都使用同样的witness数据格式。但这一点是不可能的,两个原因:第一,witness数据的格式和类型都高度依赖于相关系统的实现细节,ZKRollup和OptimisticRollup使用的元件必定不同;第二,客户端仍然无法实际获得数据。

实用的方法必须满足下列条件:

客户端不需要为它们可能与之交互的每一个系统提供显式支持。

IMF今日发布的加密货币科普视频实为两年前旧闻,且存在诸多疏漏:国际货币基金组织IMF今日在推特上发布了一条关于加密货币的科普视频,这段时长两分钟的视频最初发布于2018年6月。该视频称加密货币是“货币进化的下一步”,但没有特别提到DLT、区块链,甚至是代币名称等术语。BTC、XRP和ETH只出现在说明加密交易的图形中。尽管这段视频到目前为止已经获得了超过13.7万的点击量和2900个赞,但来自加密社区的许多反应都是批评的,他们指出了信息中的漏洞和似乎具有误导性的措辞。

Reddit用户nanooverbtc称:“他们犯了很多错误,比如把私钥称为密码。”该视频也没有讨论挖矿或加密货币供应。Kraken策略师Pierre Rochard等知名人士表示:“可证明的稀缺性是比特币有趣的原因,你忘了提这一点。”(Cointelegraph)[2020/8/24]

客户端必须能够验证返回的数据是有效的,最好无需引入除相关L2方案自带假设以外的信任模型。

解决方案不会要求接入的L2平台产生结构性的变更。

第三方必须能够为L2平台开发接口,无需平台维护者的支持和参与。

解决方案概览

我们提议的方案的核心是一种标准化的工具,让客户端能够从一个外部系统——一个网关服务——处检索数据;以及一种标准化的方法,来验证返回的数据是正确的。

人大附中物理老师李永乐科普拜占庭将军问题和区块链:5月14日,人大附中物理老师、科普视频网红李永乐在其公众号发布视频《拜占庭将军问题是什么?区块链如何防范恶意节点?》。李永乐老师在视频中对拜占庭将军问题和区块链进行了讲解,他表示,拜占庭将军问题本质上指的是,在分布式计算机网络中,如果存在故障和恶意节点,是否能够保持正常节点的网络一致性问题。在近40年的时间里,人们提出了许多方案解决这一问题,称为拜占庭容错法。例如兰波特自己提出了口头协议、书面协议法,后来有人提出了实用拜占庭容错PBFT算法,在2008年,中本聪发明比特币后,人们又设想了通过区块链的方法解决这一问题。区块链通过算力证明来保持账本的一致性,也就是必须计算数学题,才能得到记账的权力,其他人对这个记账结果进行验证,如果是对的,就认可你的结果。与拜占庭问题比起来,就增加了叛徒的成本。[2020/5/14]

相应地,这里有两个主要的组成部分:第一个,是一个放在以太坊Layer-1上的智能合约,向客户端提供一个发现网关并验证网关响应正确性的工具;第二个,是一个网关服务,理解如何与给定的L2系统交互、以及如何为合约的用途而格式化数据。

在该模型下,获得数据的过程分三步:

这里的网关服务只需要为客户端所发送的claim调用解码函数调用数据,组装一个证明——或者,在一个实际的L2方案中,参考L2来组装出一个证明——然后将结果编码放在对claimWithProof的调用中,返回给客户端。

最后,客户端验证返回的calldata是否以合约所断言的前缀开始,如果是,则使用交易发送calldata给合约。

claimableBalance的实现也差不多,只是客户端使用calldata来调用合约,将返回值作为调用的最终结果。

安全考虑和信任模型

假设客户端信任了原始合约——我们的意思是,期望该合约会以特定的方式运行,而这可以通过检查它发布的源代码来验证——那么这个系统就不会引入任何新的信任假设。虽然网关的响应是一个外部流程,但其不良行为的范围仅限于拒绝服务。

首先,如果我们信任合约,我们同样也会信任它来制定一个网关URL来回应我们的查询请求。其次,我们也可以信任它来实现充分的验证、保证网关的响应是准确的,既可以通过在第一步中指定calldata前缀、也可以通过在最后一步中验证网关的响应来保证。

因此,一个尝试用不正确的值来响应的网关——无论是提交了不正确的数据,还是不正确的证明——都会被执行验证步骤的合约发现。一个尝试正确响应、但使用非用户所发出请求的对应结果来响应的网关,会在用户的calldata前缀检查中发现。客户端可以通过检查合约的行为来保证这些——或者依赖于某些人对合约的检查——都可以在开始交互前实现。

网关可以完全拒绝响应,也就是拒绝服务,而且这种情况确实可能因为网关恶意或者故障而发生。因为这一点,我们提议,任意最终规范,都应该让用户易于fork服务,并提供自己的网关;就像现在用户能够forkdApp的前端一样。

ENS应用

ENS使用这套系统也会相对直接一些。解析器可以实现本文所述的协议,用于解析任何的数据字段,然后每一个希望支持ENS数据的存储和检索的L2都可以部署新的解析器实现和相应的网关。希望使用L2的用户只需存储自己的记录到合适的L2中,并在以太坊上发送一笔一次性的交易来指定相关的解析器地址,来使用自己的域名。

为了让这个方案更通用,ENS也应该改进,以支持某种形式的通配符解析,使得搜索域名失败时会向解析器咨询该域名的父域名——如果“foo.example.eth”不存在,那客户端就会在解析器内搜索“example.eth”。这一功能使得其它系统可以存储ENS的整个子树,而不仅仅是单个域名的记录。

未解决的问题

虽然某些应用可以从合约指定网关URL所创造的额外间接层中获益,另一些应用,比如上文所示的token合约,最好把这些编码为该合约ABI的一部分来,使得用户更容易fork。一个终极的解决方案最好能支持两种选择,且不会强加不必要的负担。

目前,客户端无法分别出一个返回无效calldata的网关和一个无论如何都会回滚的调用。需要作出一些规定来区分这两种情况——举个例子,如果证明数据的验证不通过的话,要求合约使用一个特定的回滚理由。

它需要一个比“以太坊L2通用桥”更吸引人的名字。

自己试试

我文章所有demo的源代码都可以在这里找到。

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