以太坊扩容圣杯之争：zkRollup vs Validium

编译：洒脱喜

写在前面：随着稳定币等应用的繁荣趋势，以太坊Layer 2扩容之争近期已箭在弦上，而争对DeversiFi最近采用的Validium 解决方案，Matter Labs创始人Alex Gluchowski撰文提到了该解决方案存在的两大问题：1、可冻结用户资金，2、可没收用户资金，因此，其认为Validium方案可能会适用于传统的高频交易或具有较低信任假设的游戏，相比之下，完全无需信任的zkRollup方案则非常适合扩展去中心化的加密支付。

以下是译文：

DeversiFi最近推出了一个新版本的交易所，其底层动力是由StarkEx提供的。这是一项令人难以置信的技术成就，它提高了加密交易所的安全级别。这也标志着一个历史性的转折点：这是史上第一次在生产系统中应用STARKs（没有可信设置的简洁零知识证明）。

在后台，StarkEx实际是一个Validium（一种Layer-2的扩容解决方案），其所有交易的有效性都是通过零知识证明来实现的，而数据的可用性仍然保持在链外。这可以防止Validium中的资金被盗，因为来自给定用户帐户的每一次价值转移，都必须经过该用户的授权。

Validium的机制与zkRollup非常相似，唯一的区别是zkRollup中的数据可用性是在链上的，而Validium则将其保持在链外。这允许Validium获得更高的吞吐量，但它是需要付出代价的：

代价1：StarkEx Validium的运营商可以冻结用户的资金

“The people who can destroy a thing, they control it.”（对于可摧毁某项事物的人，他们会控制他，直意是指控制住核心，就能够控制住相关的所有事物）——弗兰克·赫伯特（Frank Herbert）, 《沙丘》

没有zkRollup的数据可用性保证，Validium的运营商(或者更准确地说，是数据可用性管理者)能够拒绝任何用户转移资金的权利。

它是这样工作的：运营商对默克尔化状态进行了微小的更改，而无需向用户透露状态更改。由于缺乏这些信息，用户无法为自己的帐户创建默克尔（Merkle）所有权证明。

说明：如果运营商更改了帐户d3，则帐户d1的所有者在证明其帐户所有权时，将缺少所需节点m的信息。

在Validium中是否有方法可以防止数据预扣攻击？自2016年Plasma概念被提出以来，这一问题一直被广泛讨论，而zkRollup就是解决该问题的研究成果。相比之下，非rollup尝试以不可靠的方式确保数据可用性，这将导致Validium失去大部分竞争优势。

虽然这一问题并不能完全解决，但StarkEx通过引入一个许可数据可用性委员会（DAC）来缓解这个问题。DAC必须通过其成员的法定人数签署对状态的每次更新，来确认它已接收到数据。在StarkEx中，DAC由8位参与者组成（添加太多成员将危害系统的活性），而这些参与方也都是声誉很高的组织。

他们不太可能会滥用自己的权力，但自相矛盾的是，知名度高、声誉好、居住在一个强大的司法管辖区，正是使它们脆弱的原因。一个可能出现的情况是：运营商必须执行KYC/AML法规，并有义务冻结交易历史超过1万美元账户的所有资金。

随着我们深入研究，问题也变得更加有趣。StarkEx实施了验证者合约升级机制，该机制允许运营商立即将新item添加到验证者合约链中，而这个过程无需延迟。这不能使任何旧逻辑失效（例如，你不能删除用户签名检查）。相反，它允许添加额外的约束（就Solidity而言，你可以将约束视为`require()`语句）。

这是一个很好的安全特性：如果在StarkEx的STARK电路逻辑中发现任何丢失的约束，它可以在不引入任何新漏洞的情况下快速修复。

然而，这一功能理论上也可以被用作隐藏的审查后门。简而言之，StarkEx运营商总是可以将扩展部署到引入黑名单的合约逻辑，而无需事先向用户发出警告。从他们的文档中还不能完全清楚，但是看起来执行新规则不需要获得DAC的同意。

如果你将StarkEx视为完全去中心化的交易所协议，这就没有多大意义（作为对比，想象一下，Vitalik Buterin拥有一个可立即冻结任何以太坊账户的开关）。

另一方面，如果你将StarkEx视为是加密交易所的安全增强功能（其创建者肯定会这样做），那么它是完全有意义的。

代价2：StarkEx Validium的运营商可以没收用户的资金

让我们扩展思想实验。出于任何假设原因（很可能是由于运营商无法控制的情况），许多用户的资产现在已被冻结了。那接下来的问题是，用户在StarkEx上的资金，可以被没收吗？

事实上，这是可能发生的。

StarkEx与很多其它加密项目一样，实现了一种最先进的升级机制。用户在新版本部署前28天会得到通知，任何不喜欢它的人都可以选择退出。

但是，那些资金遭到冻结的人，却没有办法退出。

宽限期结束后可以部署新的合约逻辑，将冻结的资金转移到指定方的托管钱包中。不幸的是，没有任何受影响的用户，能够对此采取反对行动。

还存在一些合理的担忧，即升级通知期限本身，可能不足以允许每位不同意更改的用户退出（即所谓的“大规模退出”场景）。但这个问题是一个通用合约可升级性的问题，而不是Validium所独有的。

zkRollup的数据可用性可保护用户的资金免遭扣押和审查

理论上，只要有一个以太坊全节点处于在线状态，zkRollup用户就可以访问 rollup的状态。

工作原理：对于每个zkRollup区块，重构状态更改所需的信息，必须作为以太坊交易的调用数据提交，否则zkRollup智能合约将拒绝进行状态转换。zkRollup上的状态更改会导致每笔交易的少量gas开销，该开销会随交易数呈线性增长。

有了Merkle树数据，被审查的用户总是能够直接从主网上的zkRollup合约中申领资金。他们所需要做的，就是提供一份他们账户所有权的Merkle证明。因此，链上数据可用性可以保证没有人（包括zkRollup运营商）可以冻结或获取用户的资金。

然而，数据可用性的链上存储，导致了吞吐量的限制 —— zkRollup 在当前的以太坊主网上有严格的实际上限，即每秒2000笔交易（TPS），而StarkEx Validium则声称有9000 + TPS。这种差异可能会在确定两种技术的应用领域和用例中扮演重要角色。例如，zkRollup非常适合扩展去中心化的加密支付（VISA的TPS也就2000左右），以及适合有严格的无需信任要求的不可变智能合约。另一方面，Validium可能更适合传统的高频交易或具有较低信任假设的游戏。

结论

我们已经表明， zkRollup和Validium (StarkEx) 在工作方式上有些相似，它们的主要区别在于数据是链上可用还是链下可用，这对于理解它们适合哪些应用是至关重要的。

这种差异意味着，zkRollup是一个无需信任的去中心化扩展协议，而Validium则显示了托管PoA系统的更多属性（无论是吞吐量还是风险特征），尽管其安全性大大提高了。

每一项减少信任，并为用户提供对其资产更多控制权的技术发展，都是朝着增强个人能力迈出的一步。为了继续前进，我们总是需要做出权衡。

尽管如此，加密社区越来越一致地认为，技术已经迈过了“don’t be evil”（不作恶）的阶段，现在是“can’t be evil”（无法作恶）的时候了。我们可通过自我保管、审查抵制、隐私和消除单点失败来达到这一目的。这些想法构成了我们正在努力建立的系统的基本价值观。

完全无需信任的可扩展性时代已经到来！

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