Tạp chí Bitcoin: Rollup đối mặt với những khó khăn gì?

Nguồn: Bitcoin Magazine; Dịch: Ngũ Châu, Kinh tế Vàng

Rollups gần đây đã trở thành trọng tâm của việc mở rộng quy mô BTC, trở thành điều đầu tiên thực sự “đánh cắp chương trình” từ Lighting Network, về mặt chú ý rộng rãi hơn. Rollups được thiết kế để trở thành một lớp off-chain 2 không bị ràng buộc hoặc hạn chế bởi các hạn chế thanh khoản cốt lõi của Lighting Network, tức là người dùng cuối cần ai đó phân bổ (hoặc “cho vay”) tiền trước để nhận tiền, hoặc tuyến đường trung gian Nút cần số dư kênh để tạo điều kiện thuận lợi cho toàn bộ dòng tiền thanh toán từ người gửi đến người nhận.

Các hệ thống này ban đầu được chạy trên nền tảng Ethereum và các hệ thống Turing hoàn thành khác, nhưng gần đây đã chuyển tập trung vào việc chuyển chúng sang blockchain dựa trên UTXO (ví dụ như BTC). Bài viết này không dành để thảo luận về tình trạng hiện tại của BTC, mà là để thảo luận về tính năng của Rollup được lý tưởng hóa mà người ta đã theo đuổi trong thời gian dài, điều này phụ thuộc vào khả năng xác minh trực tiếp Bằng Chứng Không Kiến Thức (ZKP) trên BTC, điều này hiện tại không được hỗ trợ trên BTC.

Cấu trúc cơ bản của Roll như sau: Mỗi tài khoản đơn lẻ (trong BTC là UTXO) lưu trữ số dư của tất cả người dùng trong Rollup. UTXO này bao gồm một cam kết, cam kết này tồn tại dưới dạng Merkle root của cây Merkle, cam kết số dư hiện tại của tất cả các tài khoản trong Rollup. Tất cả các tài khoản này đều được ủy quyền bằng cặp khóa công khai/Khóa riêng, do đó để thực hiện các chi tiêu off-chain, người dùng vẫn phải ký một số nội dung bằng Chìa khoá bảo mật. Phần này của cấu trúc cho phép người dùng rời đi bất cứ lúc nào mà không cần phép thuật, chỉ cần tạo ra chứng minh giao dịch rằng tài khoản của họ là một phần của cây Merkle, họ có thể rời khỏi Rollup một cách đơn phương mà không cần phép thuật của nhà điều hành.

Người điều hành Rollup phải bao gồm một ZKP trong giao dịch để cập nhật gốc merkle của tài khoản on-chain khi hoàn thành quá trình giao dịch off-chain. Nếu thiếu ZKP này, giao dịch sẽ không hợp lệ và không thể được bao gồm trong khối. Bằng chứng này cho phép mọi người xác minh xem tất cả các thay đổi đối với tài khoản off-chain đã được ủy quyền đúng đắn từ chủ sở hữu tài khoản, và người điều hành không cố tình cập nhật số dư để đánh cắp tài sản của người dùng hoặc phân phối lại cho người dùng khác một cách không trung thực.

Vấn đề là nếu chỉ có gốc cây merkle được công bố trên chuỗi, người dùng có thể xem và truy cập nó, vậy họ sẽ đặt nhánh của họ vào cây như thế nào để có thể rút khỏi mà không cần phép lệnh khi họ muốn?

Rollup phù hợp

Trong Rollup thích hợp, mỗi khi xác nhận giao dịch off-chain mới và trạng thái tài khoản của Rollup thay đổi, thông tin sẽ được đưa trực tiếp vào blockchain. Không phải toàn bộ cây, vì điều đó quá ngớ ngẩn, mà chỉ là thông tin cần thiết để tái tạo cây. Trong một cài đặt đơn giản, tóm tắt tất cả các tài khoản hiện có trong Rollup sẽ bao gồm số dư và các tài khoản chỉ được thêm vào trong các giao dịch cập nhật Rollup.

Trong các triển khai nâng cao hơn, phương sai cân bằng được sử dụng. Đây thực chất là một bản tóm tắt về tài khoản tăng hoặc giảm tiền trong quá trình cập nhật. Điều này làm cho mỗi bản Cập Nhật rollup chỉ chứa các thay đổi số dư tài khoản xảy ra. Sau đó, người dùng có thể chỉ cần quét chuỗi và “thực hiện phép tính” từ đầu Rollup để đến trạng thái hiện tại của số dư tài khoản, cho phép họ xây dựng lại cây Merkle của số dư hiện tại.

Như vậy có thể tiết kiệm chi phí lớn và Khối không gian (do đó tiết kiệm tiền), đồng thời vẫn cho phép người dùng đảm bảo truy cập thông tin cần thiết để thoát khỏi một phía. Quy tắc rollup yêu cầu bao gồm dữ liệu này trong rollup chính thức được cung cấp cho người dùng bằng cách sử dụng Khối chuỗi, nghĩa là giao dịch không bao gồm tóm tắt tài khoản hoặc sự khác biệt tài khoản được coi là giao dịch không hợp lệ.

Thời hạn hiệu lực

Một phương pháp khác để xử lý vấn đề sẵn có của dữ liệu rút trích từ người dùng là đặt dữ liệu ở một nơi khác ngoài Khối. Điều này đưa ra một vấn đề tinh vi, rollup vẫn cần đảm bảo rằng dữ liệu có sẵn ở nơi khác. Truyền thống, các Khối khác được sử dụng cho mục đích này, được thiết kế đặc biệt để làm lớp khả năng sẵn có dữ liệu cho các hệ thống như rollup.

Điều này dẫn đến tình trạng bế tắc với mức độ bảo mật mạnh mẽ tương tự. Khi dữ liệu được xuất bản trực tiếp lên chuỗi Khối Bitcoin, Nhận thức chung có thể đảm bảo rằng nó hoàn toàn chính xác. Tuy nhiên, khi nó được xuất bản ra hệ thống bên ngoài, điều tốt nhất mà nó có thể làm là xác minh chứng minh SPV, nghĩa là dữ liệu đã được xuất bản ra hệ thống khác.

Điều này đòi hỏi sự chứng minh rằng dữ liệu tồn tại trên on-chain khác, điều này cuối cùng là một vấn đề Máy Oracle. Chuỗi Khối của BTC không thể xác minh mọi sự việc ngoại trừ những gì diễn ra trên chuỗi Khối của chính nó, điều tốt nhất mà nó có thể làm là xác minh ZKP. Tuy nhiên, ZKP không thể xác minh xem liệu dữ liệu rollup trong chuỗi Khối sau khi được tạo ra có thực sự được phát sóng công khai hay không. Nó không thể xác minh xem thông tin bên ngoài có thực sự được công khai cho tất cả mọi người hay không.

Điều này mở ra cánh cửa cho các cuộc tấn công giữ lại dữ liệu, tức là tạo cam kết đối với dữ liệu đã được xuất bản và sử dụng nó để thúc đẩy rollup, nhưng thực tế dữ liệu không sẵn sàng. Điều này dẫn đến người dùng không thể rút tiền. Duy nhất giải pháp thực sự là hoàn toàn phụ thuộc vào giá trị và cấu trúc động viên của hệ thống ngoại trừ BTC.

Tiến hoặc rút lui

Điều này đặt ra một tình huống khó khăn cho rollup. Khi liên quan đến vấn đề khả năng truy cập dữ liệu, thực tế là có hai lựa chọn nhị phân: có thể công bố dữ liệu trên chuỗi khối BTC hoặc ở nơi khác. Lựa chọn này có ảnh hưởng lớn đến tính bảo mật, chủ quyền và khả năng mở rộng của rollup.

Một mặt, việc sử dụng Blockchain Bitcoin (BTCKhối) làm lớp khả dụng dữ liệu sẽ đặt một giới hạn cứng về khả năng mở rộng của rollup. Không gian Khối là hữu hạn, điều này đặt ra giới hạn về số lượng rollup có thể tồn tại trong một lần và tổng số giao dịch có thể được xử lý off-chain trong tài khoản. Mỗi lần cập nhật rollup đều cần không gian Khối tỷ lệ với số lượng tài khoản có số dư thay đổi từ lần cập nhật trước đến nay. Lý thuyết thông tin chỉ cho phép dữ liệu được nén đến một mức nhất định, và ở điểm này không còn tiềm năng mở rộng nữa.

Mặt khác, việc sử dụng các lớp khác nhau để đạt được tính khả dụng của dữ liệu sẽ loại bỏ giới hạn tối đa của tính mở rộng, nhưng nó cũng mang lại các vấn đề an ninh và chủ quyền mới. Trong Rollup sử dụng BTC để đạt được tính khả dụng của dữ liệu, nếu dữ liệu mà người dùng cần rút ra không được tự động xuất bản trên blockchain, trạng thái của Rollup sẽ không thay đổi. Việc bảo đảm này hoàn toàn phụ thuộc vào khả năng chống lại gian lận và ẩn dữ liệu của hệ thống bên ngoài được sử dụng trong Validiums.

Hiện tại, bất kỳ nhà sản xuất Khối nào trên hệ thống sẵn sàng dữ liệu bên ngoài cũng có thể chiếm đoạt tiền của người dùng BTCRollup bằng cách sản xuất Khối thay vì phát sóng thực tế Khối đó, từ đó làm cho dữ liệu có sẵn.

Vậy nếu chúng ta thực sự thực hiện được một Rollup lý tưởng trên BTC, thực hiện được rút tiền một mặt duy nhất cho người dùng, điều đó sẽ như thế nào?