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ME Network 模塊化區塊鏈架構中的執行層深入分析
2024-08-17


在前一篇文章《詳解 ME Network 模塊化設計:執行層、結算層、數據可用性層》中,我們探討了模塊化區塊鏈架構如何將區塊鏈的功能劃分為不同的層級:執行層、結算層和數據可用性層。這種架構通過將各個功能模塊專註於特定任務,大大提升了區塊鏈的整體效能、靈活性和可擴展性。


那麽,什麽是執行層呢?


執行層指執行交易和狀態變更的計算層。交易執行包括查看交易的有效性(如:驗證簽名和通證余額),執行鏈上邏輯並計算狀態變更。狀態變更指全節點更新賬本的副本,以反應新的通證轉賬、智能合約代碼更新以及數據存儲。



通常,執行層擴容指每秒處理的交易量(TPS),但是在更宏觀的層面,它指的是每秒處理的計算量,因為每筆交易的復雜性和成本都各不相同。網絡中處理的交易數量越多,任意時間點需要執行的計算量就更大。因此,在擴容執行層的時候,主要問題是如何在每秒處理更多計算量,並同時無需大幅提高對全節點驗證區塊鏈交易的硬件要求。其中,執行層的一個典型實例就是目前以太坊上的 Rollup 解決方案,如 Arbitrum 和 ZKSync。


接下來,我們來探討什麽是 Rollup ?


一般而言,Rollup 是一種在主鏈(通常是以太坊)之外運行的擴容解決方案。這種方案在鏈外執行交易,從而避免了與其他交易爭奪主鏈上寶貴的區塊空間。交易執行後,Rollup 會將一批交易數據或執行證明發送到主鏈(L1),並在主鏈上進行結算。因此,Rollup 作為二層擴容解決方案,依然能夠享受第一層(L1)的安全性保障,因為數據可用性層或結算層在此過程中充當了 Rollup 的真相來源。


正是通過這種方式,Rollup 技術方案實現了區塊鏈高效、安全的交易處理,並推動了區塊鏈技術的進一步擴展和應用。


ZK Rollups VS Optimistic Rollups


當前市場上,主流的 Rollup 解決方案主要分為兩種:ZK Rollups 和 Optimistic Rollups。Optimistic Rollups 之所以被稱為「Optimistic」,是因為它默認假設所有交易都是有效的。只有在出現惡意或錯誤交易時,才會生成欺詐證明並將其發送到 L1 進行驗證,以便回滾交易,同時對提交錯誤交易的提出者進行懲罰。


相比之下,ZK Rollups 也在鏈外執行復雜計算,但它們通過一個電路生成有效性證明。這些證明會被發布到 L1 上,顯示 Rollup 正確執行了交易,而無需實際發布交易數據本身。與 Optimistic Rollups 相比,ZK Rollups 的優勢在於它們能夠顯著減少節點網絡在驗證交易時的時間投入,即「驗證」效率更高。然而,這種高效驗證的代價是生成零知識證明所需的硬件要求和成本更高。


而 Optimistic Rollups 的主要優勢在於它們的廣泛適用性,特別是對智能合約的全面支持。由於可以像底層區塊鏈一樣原生支持智能合約,開發人員能夠較為輕松地將現有的去中心化應用(Dapp)部署到 L2 層網絡,僅需對代碼進行少量調整。


基於這些考慮,ME Network 選擇了更加成熟和全面的技術方案——Optimistic Rollup。

ME Network執行層的解決方案

在 ME Network 的執行層上,采用了 Optimistic Rollup 技術。這種技術假設所有交易驗證都是誠實的,但會設置一個挑戰期,期間任何人都可以提出挑戰。如果在挑戰窗口期內沒有收到任何挑戰,區塊就會被最終確定,ME Network 主鏈則會接受關於 Rollup 鏈的提款證明,從而完成用戶的資產交易。


然而,如果某次狀態提交在挑戰期內受到質疑,任何參與者都可以提交欺詐證明(Fraud Proof)並將其廣播。其他驗證節點會對該證明進行驗證,如果最終認定提交的狀態確實存在欺詐行為,則該狀態提交無效,並由其他提議替代。為了防止惡意行為,ME Network 要求排序器參與網絡需質押一定的代幣作為保證金。如果排序器惡意作惡,其保證金將被削減,並且部分作為獎勵給揭發欺詐行為的參與者。為了進一步維護共識的安全,ME Network 還設置了激勵機製,任何成功驗證欺詐行為的節點都能獲得獎勵。



值得註意,挑戰成功並不會導致 ME Network 主網狀態的回滾。因此,交易的順序和主網的狀態不會受到影響,只會影響已經發布的狀態提交。


為提高執行層的效率,ME Network 采用去中心化排序器網絡以確保網絡的安全性和穩定性,並將執行結果(即狀態根)發布到結算層,同時將壓縮後的交易數據打包到數據可用性層。通過將計算轉移到鏈下執行,ME Network 主鏈(ME Hub)的大量負擔得以減輕,從而實現極高的 TPS 和相對更低的 Gas 費用消耗。


盡管如此,ME Hub(結算層)本身也是一個支持智能合約的獨立區塊鏈。如果用戶不考慮更低 Gas 費用和執行並發的優勢,也可以選擇在 ME Hub 上執行交易,類似於將合約部署在以太坊上。雖然 ME Network 不鼓勵在結算層部署和運行重型應用,以便最大化地為 Rollup 提供空間,但在 Rollup-Chain 技術完全實現之前,結算層可以臨時承擔部分執行層的職責。


得益於模塊化區塊鏈的設計架構,ME Network 能在執行層實現高度專業化,從而顯著提升整體執行能力。未來,ME Network 將通過其獨特的虛擬機(MVM)和創新的交易設計,提供高效的吞吐量和復雜智能合約的處理能力。在面對未來日益增長的高並發大數據處理需求時,ME Network 的性能將更加遊刃有余。


此外,為了滿足不同生態開發者的需求,ME Network 提供了多種虛擬機執行環境(ME Rollup Executor),包括 EVM 兼容和 Wasm 等,Rollup-Chain 可以根據自身需求選擇最合適的執行環境。不同類型的 Rollup-Chain 還能夠通過 MBC 實現高效的互聯互通,構建一個更加多元化且融合的多鏈網絡。



結語:Rollup 無疑對區塊鏈的未來至關重要,算是 dApps 日常用戶與區塊鏈技術互動的核心橋梁。對於 Rollup 技術的探索,我們不會止步於 Optimistic Rollups。隨著 ZK-Rollup 技術的逐漸成熟,我們也將適時引入相關的執行環境和配套組件。同時,我們還在積極跟進 LLM 等大模型和其他 AI 應用的執行環境,以便為用戶和開發者打造一個更便捷、智能的底層價值網絡。




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