详解17000tps的以太坊snark侧链方案

[billy.ryoko]

译者按：此前以太坊创始人Vitalik根据ZK-SNARKs技术提出的500tps扩容方案，引发了社区对区块链扩容的更多思考，而此后由以太坊研究者Barry Whitehat，Alex Gluchowski，Harry R，Yondon Fu和Philippe Castonguay共同提出的snark侧链方案，更是号称可让以太坊网络实现17000 tps 的交易吞吐量。那这种方案究竟是怎么回事呢？本文试图给出答案。

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(图片来自：The Cryptonomist)

 

原文作者：BarryWhitehat, Alex Gluchowski, HarryR , Yondon Fu, Philippe Castonguay

 

一、概述
 

本文介绍了一种基于snark的侧链方案，它要求每次状态转换恒定的gas，其不依赖于每次转换过程中包含的交易数。这限制了snark大小的可扩展性，其在经济上是可证明的，这与之前提出的gasBlockLimit/gasPerTx提议（注：以太坊创始人vbuterin提出的500tps扩容方案）不同。

如果出现了一个恶意运营者（最坏的情况下），系统会退化为一种链上通证，而恶意的运营者将无法窃取人们的资金。

如果数据变得不可用，运营者可以被替换，我们可以回滚到之前的有效状态（根据现有用户的请求），然后通过新的运营者继续该状态的运行。

 

二、系统角色
 

系统当中有两种角色

创建交易以更新状态的用户；
使用snark的运营者，他们会将这些交易聚合为单个链上状态更新；
他们使用智能合约来进行交互。系统在默克尔树（merkle tree）中有一个 item列表，它将公钥（所有者）与不可替代通证联系起来。

通证可以被撤回，但机会只有一次。

2.1、在snark交易中
用户创建交易，以更新通过链外方式发送给运营者的通证所有权。该运营者创建的证明包含：

之前的状态；
交易集；
通过newState码，我们可以验证EVM虚拟机中的证明，当且仅当证明是有效的时候，系统会更新这个默克尔根（merkle root）；

2.2、优先队列
用户还可以通过智能合约层请求一次取回操作。如果运营者无法在给定的时间内服务这个队列，我们就假定数据不可用。由此，这个运营者会受到惩罚，而系统会开始寻找新的运营者。

两次取出相同的leaf（子叶）是不可能的，因为每次取出时，系统会存储已经退出的leaf（子叶），并检查未来所有退出的leaf（子叶）；

2.3、运营者拍卖活动
如果先前的运营者已经遭到了惩罚，系统会开始搜索新的运营者，而这是通过拍卖活动来实现的，其中用户可以通过投标的方式竞选运营者。

经过一段时间后，新的运营者将根据最新侧链状态的最高出价（高于某个最小出价）被选出。

2.4、回滚
当运营者发生更改时，系统会允许用户退出。要做到这一点的原因在于，在回滚发生时，用户能够拿回某个状态下自己的币。

系统会按状态，排序这些取款操作，并在该状态下回滚链交易，直到新的运营者继续负责状态的更新。

请注意，由于不可能将同一leaf（子叶）撤回两次，所以用户不能从旧状态退出同一leaf（子叶）；

 

三、讨论
 

运营者被迫处理优先队列中的请求，否则将遭到惩罚。如果他们拒绝运行系统的snark侧链，他们仍会被迫允许优先队列退出。因此，如果运营者出现了恶意，系统将会退化为一种链上通证。

用户不应该接受一个被传输的leaf（叶交易），除非所有的链数据都是可用的，以便他们知道在最坏的情况下（如果发生了回滚），他们可以成为新的运营者。

成为运营者所拥有的权限，可能超出了普通用户，但只要有一个诚实的运营者想要接管状态，那么用户的钱就会是安全的。此外，在较新的状态投标中，这些运营者的投标相对其他投标都具有优势。

然而，这就允许当前运营者继续连任，因为他们将知道最新状态的数据，并且可竞标最新的状态。

然而，我们可以定一个最低权益，如果他们再次拒绝优先服务，这些运营者会再次遭受惩罚。因此，这样的系统可保证有人会前来处理队列，否则链将回滚到最初的状态，而用户可以在回滚发生时进行退出操作。

不同于无法保证所有状态有效性的Plasma结构，这种设计避免了竞争性撤回，因为snark不允许无效的状态转换。因此，我们可以从具有恶意运营者的场景当中恢复过来，而不必强制所有用户退出（当然，希望退出的用户仍然可以退出）。

http://m.8btc.com/snark-side-chain-17000-tps