科普 | 一种以太坊 Layer-2 的通用桥_TIC:Encryption AI

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。

2021年加密货币种类数量增长近一倍,目前超16,000种:1月1日消息,据Finbold发布的一份报告显示,2021年1月1日,全球加密货币种类数量为8,153个,截至2021年12月31日,数量为16,223个,相比以往增加约98.98%。

Finbold数据显示,2021年加密行业创造出8,070种新Token,平均每天约有21种新加密货币在市场上推出。另一项数据显示,2021年1-10月加密市场总计新增约5000种加密货币,而11、12月有超过3000种加密货币进入市场。[2022/1/1 8:18:22]

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:

欧洲央行:目前加密货币资产的金融稳定风险有限:5月19日消息,欧洲央行金融稳定报告提到了加密资产的繁荣,称比特币价格的飙升超过了此前的金融泡沫,比如17世纪和18世纪的“郁金香狂热”和“南海泡沫”。不过,报告的结论称,由于这些资产没有被广泛用于支付,而且银行的风险敞口有限,加密货币资产的金融稳定风险目前看来有限。报告还强调了欧元区经济面临的其他风险,包括劳动力市场低迷和投资低迷,这可能导致经济复苏乏力。报告在气候风险方面发表了新的分析,称气候相关风险影响了“很大一部分”银行向企业提供的贷款。 (金十)[2021/5/19 22:19:44]

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。

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。

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。

V神:ZK rollups是目前为止最好的解决方案:推特网友Toast Of Crypto提问称,为什么要推动或强迫人们远离理想的Layer 2扩容协议?以太坊创始人V神对此回复称,因为ZK rollups是最好的解决方案,直到今年晚些时候与EVM兼容的Optimistic rollups出现,eth2将花费更长的时间。(注:ZK rollups是一种混合扩展方法,通过智能合约和零知识方法将链上安全性和第二层网络结合在一起。)[2020/7/28]

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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