Optimistic Rollup: Phân tích kỹ thuật

Khái niệm trừu tượng

Rollup là giải pháp mở rộng quy mô cho Ethereum Layer 2, nhằm nâng cao thông lượng của Ethereum thông qua việc xử lý giao dịch ngoài chuỗi. Optimistic Rollup giả định rằng toàn bộ giao dịch Layer 2 đều hợp lệ và nén nhiều giao dịch thành một lần gửi duy nhất lên Ethereum. Sau khi nộp lên chuỗi, sẽ có một tuần cho phép bất kỳ ai trong mạng có quyền khiếu nại về tính xác thực của các giao dịch đó. Nếu phát hiện gian lận trong lúc cập nhật trạng thái, người khiếu nại sẽ nhận được phần thưởng.

Cách Optimistic Rollup hoạt động

Trên Layer 2, giao dịch của người dùng được gửi tới các node vận hành Optimistic Rollup. Các node này đóng vai trò là trình xác thực và trình tổng hợp, chịu trách nhiệm kết hợp cũng như xác minh giao dịch. Những node này nén dữ liệu từ nhiều giao dịch thành một giao dịch duy nhất để chuyển vào pool giao dịch của Ethereum Layer 1.

Bất kỳ ai cũng có thể trở thành node Optimistic Rollup; tuy nhiên, node phải ký quỹ bảo mật lên mạng để bảo đảm tính toàn vẹn. Khi công bố một block, node cung cấp một khoảng thời gian "fraud proof" kéo dài một tuần. Nếu trong thời gian này không có node hoặc người dùng nào khiếu nại tính hợp lệ của block, block sẽ được xác nhận.

Kỹ thuật nén dữ liệu

Một giao dịch Ethereum thông thường chiếm khoảng 110 byte, nhưng khi gửi ETH trên Optimistic Rollup, chỉ sử dụng khoảng 12 byte. Các phương pháp nén bao gồm:

• Loại bỏ hoàn toàn nonce và phục hồi từ trạng thái trước đó
• Đưa thông tin về gas ra ngoài giao dịch Layer 2
• Sử dụng chỉ mục thay cho địa chỉ Ethereum ở các trường "To" và "From"
• Lưu trữ giá trị theo ký hiệu khoa học
• Tổng hợp giao dịch bằng chữ ký BLS
• Lưu dữ liệu giao dịch trong trường Calldata trên chuỗi

Nộp dữ liệu lên Ethereum

Optimistic Rollup triển khai một hợp đồng thông minh đặc biệt gọi là hợp đồng Rollup trên Ethereum Layer 1. Hợp đồng này quản lý trạng thái Rollup, bao gồm theo dõi số dư, xử lý nạp/rút tiền và giải quyết tranh chấp.

Các giao dịch được các node ngoài chuỗi thu thập, tổng hợp thành một block Rollup. Sau đó, các node công bố dữ liệu đã tổng hợp dưới dạng calldata lên Ethereum. Calldata giúp tiết kiệm chi phí lưu trữ dữ liệu trên chuỗi.

Cam kết trạng thái

Dữ liệu nộp lên gồm nội dung giao dịch và gốc cây Merkle trước và sau giao dịch. Gốc cây Merkle đại diện trạng thái Optimistic Rollup tại bất kỳ thời điểm nào, bao gồm các tài khoản, số dư và mã hợp đồng.

Trình vận hành Layer 2 duy trì cây trạng thái tài khoản Layer 2 tại chỗ, ghi lại giá trị hash gốc trước và sau khi thực thi các giao dịch theo lô. Gốc trạng thái này tham chiếu trạng thái Rollup mới nhất và được lưu trong hợp đồng Rollup.

Cơ chế Fraud Proof

Optimistic Rollup thiết lập khoảng thời gian một tuần để người dùng có thể tranh chấp các block. Nếu có khiếu nại, giao thức sẽ thực hiện tính toán fraud proof.

Khi phát lại các giao dịch, hệ thống sẽ tính toán gốc trạng thái mới để so sánh với gốc trạng thái do node đề xuất. Nếu phát hiện khác biệt, trạng thái sẽ được đảo ngược, khoản ký quỹ của node bị tịch thu và chuyển cho người khiếu nại.

Máy ảo OVM

Optimistic Rollup tích hợp toàn bộ chức năng hợp đồng thông minh Ethereum vào Layer 2, cung cấp máy ảo OVM đầy đủ Turing-complete để phát triển và triển khai dApp.

Máy ảo OVM hoàn toàn tương thích với EVM của Ethereum, giúp việc di chuyển dApp lên Layer 2 trở nên dễ dàng.

Kết luận

Hai mạng Layer 2 phát triển dựa trên giao thức Optimistic Rollup là Optimism và Arbitrum. Theo thời gian, đây trở thành các hệ sinh thái Layer 2 lớn nhất trong không gian Ethereum.

Optimistic Rollup dựa trên fraud proof, còn ZK Rollup sử dụng bằng chứng không kiến thức (zero-knowledge proof). Để xác định giải pháp nào vượt trội hơn cần thêm thời gian nghiên cứu và đánh giá.

Câu hỏi thường gặp

Optimistic Rollup là gì? Giải pháp này mở rộng Layer 2 như thế nào?

Optimistic Rollup là giải pháp mở rộng Layer 2 xử lý giao dịch ngoài chuỗi và lưu chúng lên chuỗi sau khi xác thực. Giải pháp này tăng thông lượng giao dịch, giảm chi phí và cải thiện năng lực tổng thể của Ethereum nhờ tổng hợp giao dịch hiệu quả.

Nguyên lý kỹ thuật của Optimistic Rollup là gì? Cơ chế fraud proof hoạt động như thế nào?

Optimistic Rollup sử dụng trình sắp xếp (sequencer) để tổng hợp giao dịch và giảm phí. Cơ chế fraud proof xác minh giao dịch thông qua khiếu nại, đảm bảo an toàn bằng cách cho phép người dùng tranh chấp chuyển đổi trạng thái không hợp lệ trên chuỗi.

Optimistic Rollup và ZK-Rollup khác nhau như thế nào? Ưu, nhược điểm của từng giải pháp?

Optimistic Rollup giả định giao dịch hợp lệ cho đến khi bị chứng minh ngược lại, ưu điểm là đơn giản và chi phí thấp nhưng thời gian rút tiền kéo dài hơn. ZK-Rollup dùng bằng chứng không kiến thức xác thực tức thì, cung cấp giao dịch nhanh và bảo mật cao hơn nhưng yêu cầu tính toán lớn và phức tạp hơn.

An toàn của Optimistic Rollup được đảm bảo như thế nào? Có những rủi ro gì?

Optimistic Rollup đảm bảo an toàn bằng khoảng thời gian khiếu nại cho phép giải quyết tranh chấp và cơ chế fraud proof. Rủi ro tiềm ẩn gồm trình sắp xếp tập trung, độ trễ xác nhận giao dịch và phụ thuộc vào trình xác thực trung thực. Các cải tiến đang hướng tới xác minh phi tập trung, không cần cấp phép.

Optimistic Rollup cải thiện hiệu suất đến mức nào? Chi phí giao dịch giảm ra sao?

Optimistic Rollup tăng thông lượng giao dịch lên 10-100 lần và giảm chi phí đến 90% so với Layer 1, giúp giao dịch nhanh và rẻ hơn rõ rệt.

Dự án nào đang sử dụng công nghệ Optimistic Rollup? So sánh Arbitrum và Optimism?

Arbitrum và Optimism là hai giải pháp Optimistic Rollup hàng đầu. Arbitrum sở hữu hệ sinh thái lớn hơn với hơn 442 ứng dụng và ra mắt sớm hơn (2021). Optimism tập trung vào thiết kế mô-đun thông qua OP Stack. Cả hai đều mở rộng Layer 2 cho Ethereum với các phương pháp kỹ thuật khác nhau và độ phổ biến ngày càng tăng.

Thời gian chờ rút tiền trên Optimistic Rollup là bao lâu và cơ chế này có vai trò gì?

Thời gian chờ rút tiền trên Optimistic Rollup thường là 7 ngày. Cơ chế này ngăn ngừa gian lận bằng cách cho phép trình xác thực khiếu nại các yêu cầu rút tiền không hợp lệ trong thời gian này, đảm bảo tính cuối cùng và an toàn cho giao dịch trước khi giải ngân.