Rollup Layer2 的模块化演进之路 - 区块链技术 - BitMere

本文尝试从演化角度讨论 Rollup Layer2 的发展以及演进，主要解答以下几个问题：

Rollup 是如何工作的Rollup 的模块化演进模块化带来的可能性模块化应用的技术趋势总结Rollup 是如何工作的区块链的“三难问题”一直是困扰业界的一个难题，如果我们认为 Layer1 区块链应该首先保证“去中心化”和“安全”，那将“扩展性”方案从 Layer1 迁移出来就是自然的选择了，于是有了 Layer2。那新的难题就是如何通过 Layer1 来保证 Layer2 的安全。

最初有一种想法是定时将 Layer2 应用的状态树根写到 Layer1，这样可以通过状态证明来校验应用的状态，类似于交易所储备金证明。但这种方式第三方无法通过公开的方式验证两次状态转换是正确的。

为了更深入的探讨这个问题，我们抽象一下，任何程序的状态都可以通过一个状态转换公式表达：

这个公式来自于 Ethereum 黄皮书，但它可以代表任意的程序。在这里 Υ 代表程序，σ 代表状态。状态 σt+1 由程序 Y 通过状态 σt 和交易 T 计算得出。交易 T 代表程序的输入。任意时候，如果 σt 是确定的，程序 Y 是确定的，T 是确定的，那 σt+1 就是确定的。

所以要提供公开的可验证性，关键是 Y 要公开可用，历史上所有的 T 要公开可用并且顺序确定，中间的状态可通过 Y 和 T 重新计算得到。而程序的公开可用我们可以通过开源来实现，关键是 T 公开可用如何保证，这就引入了数据可用性（DA）的概念。

数据可用性需要有个公开的不可篡改的账本来记录应用的交易。自然想到，区块链账本就是这样一个系统，于是将 Layer2 的交易写回 Layer1，保证数据可用性，这也就是 Rollup 名称的来源。

所以 Layer2 系统中需要有个角色收集用户的交易，进行排序并写入到 DA，这个角色叫 定序器（Sequencer）。这里的交易序列叫 Canonical Transaction Chain。

保证了数据的可用性，每个人都可以通过自己运行程序执行交易来得到最终的状态。但这里并没有达成共识，因为每个人不确定自己得到的结果是否和其他人的结果一致，毕竟软件或者硬件故障也可能导致数据不一致。所以需要另外一个角色将交易执行后的状态树根定时公布出来，供大家校验自己的状态，这个角色叫 提案者（Proposer）。这里每次提交的状态也构成了一个状态序列，和交易序列对应，叫 State Commitment Chain。