谁来拯救天价Gas？盘点V神推荐的主流 Rollup 方案

撰文 : 知道创宇区块链安全实验室

天价 Gas

一笔以太坊的 Gas 费用需要多少？
我们先来看看下面这个图，从图可以看到转账时钱包推荐的 Gas Price 达到了惊人的 1278gwei，而这笔交易要付出的矿工费达到了惊人的 450 美元。

当然，当以太坊网络不拥堵的时候，Gas Price 大概在 100gwei 到 300gwei 之间，但即使按这个计算矿工费也需要上百美元，随着 Defi 的兴起，越来越多的项目选择进入到以太网，而以太网的拥堵和高 Gas 费用却严重制约着 Defi 的普及和发展，在使用 uniswap 这样的去中心化交易所进行交易时，需要付出昂贵的矿工费，这让很多用户还是不得不选择中心化的交易所。

Gas 机制

为什么以太坊的矿工费会这么贵？我们先大概了解一下以太坊的矿工费机制，当我们发起一笔交易的时候，会向以太坊的 p2p 网络广播签名的交易信息，然后交易信息会进入到以太坊的交易池，等待矿工打包交易。而为了奖励挖出区块的矿工，区块链上的每一笔交易都会消耗 gas，这部分钱用于奖励矿工，所以矿工在打包交易的时候会优先选择矿工费高的交易进行打包，影响矿工费的有两种因素，一个是实际消耗的 gas，另外一个是 gas price，计算公式：

矿工费 = 消耗 gas * gas price

eth 的交易 gas 固定消耗量是 21000，而 erc20 的交易会根据交易的实际数据情况来计算 gas 的消耗量，而 gas price 则可以按需设定，所以如果用户想更快的完成交易，可以通过设定较高的 gas price 来获取优先被打包上链的权利，但如果你设置过低的 gas price 则交易可能在很长一段时间内都不能被打包。以下是交易从产生到上链的示意图：

所以，高 Gas 优先的机制在以太坊拥堵的时候，如果用户想尽快完成交易，就不得不使用更高的 Gas Price 加速交易。

Gas 大战

正是以太坊这样的 Gas 机制，用户可以设置高 Gas Price 抢跑，所以很多热门项目的抢购都可能会造成 gas price 的飙涨。最近轰动币圈的 mask network 的 ito，在点燃了币圈的同时，也在短时间内造成 gas price 的疯涨，在采访 mask 的 cto 时，他明确表示，并不想因为项目热度过高拉高 gas price，也不想造成以太坊拥堵。

但实际上，参与抢购 mask 的人为了抢跑，不惜付出天价的矿工费，抢购交易的 Gas Price 甚至达到了惊人的 13500gwei，光是消耗的矿工费就达到 1500 多美元。

随着以太坊上的项目越来越多，很多项目都像 mask 拥有极高的人气和用户，当交易过多时，以太坊也会变得拥堵，一开始拥堵用户就只有提高 Gas Price 加速交易，从而造成 gas price 飙升。

Rollup 方案

2 月 19 日，一向“不温不火”的币安智能链（BSC）突然发威，BSC 生态上规模最大 DEX PancakeSwap 的 24 小时交易量达到 19.5 亿美元，而以太坊平台上最大 DEX Uniswap 的 24 小时交易量为 12.9 亿美元，虽然目前只是暂时的超越，但 BSC 也发出了挑战的信号，面对 BSC 和波卡这样的强势挑战者，V 神给出了答案。

V 神这里提到的 Optimism 和 arbitrum 都是 layer2 方案上的扩展，在 DeFiPrime 最近一篇文章中总结了以太坊扩容的多种方案。

尽管除了 Rollup 之外，仍然有诸多其他选择，比如 Plasma、状态通道、Sidechain、Commit-chain 等，但 V 神定调的 Rollup 为主的扩容方向，看起来会是中期内更为现实的选择。接下来我们一起来盘点下主要的几个 Rollup 技术。

Optimistic Rollup

以下是 Optimistic Rollup 的运行原理：

任何人都可以在无需许可地提交一个侧链区块，将整个区块作为有待验证（即有待默克尔化）的调用数据（calldata）发布到链上，并交纳保证金。一个新的侧链区块只能链接到侧链的末端，由链上合约进行追踪（从最简化的角度看，该合约就像在运行一个侧链的轻客户端，存储着侧链区块头的哈希值）。一段较长的时间过后（这是一个系统参数，但需要足够长，例如一至两周），侧链区块会被确定下来，之后就会退还保证金。从侧链中取款回到主链上的操作要在侧链上发起，只需提供对一个已确定的侧链区块的非交互式包含证明（non-interactive inclusion proof）即可。如果一个侧链区块是无效的，且还没有得到最终确认，只要提交一个非交互式错误性证明，回滚这条侧链的末端，这个区块连同其之后的区块都会成为孤块。保证金会被销毁一半，另一半则奖励给提供错误性证明的人。这就实现了一条信任最小化的双向资金桥梁。

简单来说，Optimism 实现了 ORU (Optimistic Rollup) 的方案，其实整个过程就是用智能合约部署在某 Layer 1 (如以太坊主网) 上，区块生产者会监听特定 Layer2(p2p) 网络的交易的，并将其汇总成一个大字符串数据，附上验证签名后上链。而这样的过程在 OVM 运行环境中完成，dApp 的开发者可以顺利的将 L1 的合约迁移到 Layer2 之上。Optimism 将交易效率大大提升，预计 Optimism 的方案可以将 TPS 提升至 2 万以上。
Optimism 吸引了来自 Uniswap、Compound 的目光，更是在主网预启动之后，得到了合成资产交易平台 Synthetix 的深度参与。同时 Uniswap 也有计划使用 Optimism 的方案扩容，从目前进度看来， Optimism 应该会比 ZkSync 更早上线主网。 Optimism 最近也宣布，最快将于 3 月份上线主网。

Arbitrum

Arbitrum 是 Offchain Labs 所创建的方案，所用的实现方式是类似 Optimism 的 ORU 实现方式，目前仍在测试阶段。
据项目方介绍，在 Arbitrum 上开发并参与该 DeFi Demo 的团队有 Bancor、Bounce、Burgerswap、Hop、MCDEX （首个迁移到 Arbitrum 上的项目）和 Swapr。此外，团队也 Fork 了 Uniswap （称为 Arbiswap)、Balancer 等热门项目供演示。

ZK Rollups

虽然 V 神没有特别提到 ZK Rollups，但 zksync 和 loopring 已经实现了 ZK Roullups （ZRU）的架构思路，其中最值得关注的，是 Matter Labs 创建的 ZkSync，主网已经上线，不过尚未提供通用的解决方案。而路印协议 (Loopring) 已经在主网上线了一年多，主要集中在交易领域 (AMM、DEX 等）
据了解，截止目前，Curve 、StablePay、GitCoin 也计划采用 Matter Labs 的 zkSync 方案作为扩容选择。而 SushiSwap 在发布的 2021 计划中，也提到会将 zk Rollups 作为最终的 L2 扩容方案。

思考

总的来说，Rollup 今年会是一个各方混战的战场，围绕以太坊扩容涌现出来的多种方案的竞争，虽然 Rollup 对于以太坊具有很大的潜力，但仍正面临诸多挑战。
最突出的问题在于，目前基于 Rollup 的区块链不止一条，每一条 Rollup 区块链上都可以运行各自的应用，或者不同的应用采用了不同的 Rollup 技术，一旦两个不同的 DeFi 应用基于不同的 Rollup，那两者之间的通信，就会变得极其困难。为了保持 DeFi 应用的可组合性，DeFi 服务器将必须在特定的 Rollup 链上进行协调。
从开发者角度来看，开发者迁移门槛也会比较高，将代码迁移至 Layer 2 必然会改动大量代码，还会重新审计合约，合约安全问题重如泰山，知道空间提供专业权威的智能合约审计服务，规避因合约安全问题导致的财产损失，为各类应用安全保驾护航。但正是以太坊有这样的问题，才带来了新的机会，在各方角逐中，谁将笑到最后，我们拭目以待。

作者：创宇区块链安全实验室；来自链得得内容开放平台“得得号”，本文仅代表作者观点，不代表链得得官方立场凡“得得号”文章，原创性和内容的真实性由投稿人保证，如果稿件因抄袭、作假等行为导致的法律后果，由投稿人本人负责得得号平台发布文章，如有侵权、违规及其他不当言论内容，请广大读者监督，一经证实，平台会立即下线。如遇文章内容问题，请发送至邮箱：linggeqi@chaindd.com