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Sovereign: zkRollups as a service

Sovereign 是一个开放互联的 rollup 生态。目标是让所有开发人员能够部署在任何区块链上都可以运行的,可互操作且可扩容的 rollup。Sovereign SDK 是用于创建的主权 zk-rollup 的最简单框架。
在过去 L1 公链竞争时,出现了 Blockchain-as-a-service (BaaS)。Cosmos 抽象出了 Tendermint,Cosmos SDK 和 IBC,Polkadot抽象出了 Substrate,这些都是为了方便开发者专注于链上逻辑,而无需太过关注链底层的设计。 现如今,L2 竞争日趋白热化阶段,也涌现出了 Rollup-as-a-service服务。Optimistic Rollup赛道,Optimism就率先推出了Op Stack,方案也获得了Coinbase的采纳。其他也在做这一赛道的包括 Altlayer,Eclipse 等。而zkRollup赛道,目前各大 zkEVM 仍然在积极推进主网上线,每个都在兼容性和性能方面做了自己的取舍,并且因为 zkRollup 本身构建难度要远高于 Optimistic Rollup,因此目前每个项目方的zkRollup都有所不同。而 Sovereign 抽象出了zkRollup 的结构,并提出了 zkRollup 模块化的概念,并将推出对应的 SDK。

模块化设计

从披露的信息看,Sovereign 将 zkRollup 拆分成多个模块:存储,跨链桥,证明系统,代币,排序器等。 存储粗略来看可以对应模块化区块链中的数据可用性(DA)层,Sovereign 的初始版本将提供 Celestia 作为 DA,通过 Sovereign SDK 构建的主权 Rollup 将共享数据可用层。对于状态存储收费,目前Sovereign的设计是拆分计算和存储两块,计算价格根据需求快速调整,存储价格根据长期趋势调整,并存在地板价做支撑。 不同主权 Rollup 之间的通信可以依赖于 Sovereign 所提供的跨链桥模块。Sovereign 的跨链桥采用结合 Mutil-Hop 和聚合证明的方案。Multi-Hop 通过将每个 Rollup 连接至若干个 Rollups,使得多次 Hop 可以将 Rollup 连接至所有的 Rollups。为了解决多次 Hop 带来的证明问题,Sovereign 使用聚合证明,通过链下聚合多个证明,链上验证一次证明,进一步压缩了跨链成本。 Sovereign 是第一个从零知识细节中抽象出来的 Rollup 框架。开发者无需成为密码学专家,就可以使用零知识证明的强大功能。初始版本中将提供 Risc0 作为默认的证明系统。开发者仅需关注 Rollup 本身的状态转换,Sovereign 将解决余下的证明生成和验证。 代币模块和排序器目前官方没有过多介绍,预计同 BaaS 相似,将提供默认原生代币和节点的实现。

Sovereign SDK

对比目前最成熟的 Cosmos SDK,Sovereign SDK 无需验证人集合,因此也就没有 Cosmos SDK 中的 Tendermint 共识模块,取而代之的是 Layer 1 DA层的API接口。而 Sovereign 因为增加了零知识证明来验证可信问题,因此会增加证明系统的核心API。相同的部分在于核心API都会提供状态转换函数,实现链的“业务逻辑”。 核心 API 包含三个部分
  • Layer 1 DA 层,负责确保 rollups 的数据可用性,对所有共享 DA 层 rollups 的 batch 进行整体排序, 并提供抗审查的后盾。
    • interface DaLayer { // Gets all transactions from a particular da layer block that are relevant to the rollup // Used only by full-nodes of the rollup function get_relevant_txs(header: DaHeader) -> Array<DaTxWithSender> // Gets all transactions from a particular da layer block that are relevant to the rollup, // along with a merkle proof (or similar) showing that each transaction really was included in the da layer block. // Depending on the DA layer, may need to include auxiliary information to show that no // relevant transactions were omitted. // Used by provers function get_relevant_txs_with_proof(header: DaHeader) -> (Array<DaTxWithSender>, DaMultiProof, CompletenessProof> // Verifies that a list of Da layer transactions provided by an untrusted prover is both // complete and correct. // Used by the "verifier" circuit in the zkVM function verify_relevant_tx_list(txs: Array<DaTxWithSender>, header: DaHeader, witness: DaMultiProof, completenessproof: CompletenessProof) }
  • 状态转换函数,负责将交易按出现在 DA 层上的顺序进行处理。
    • // The interface to a state transition function, inspired by Tendermint's ABCI interface StateTransitionFunction { // Called once at rollup Genesis to set up the chain function init_chain(config: Config) // A slot is a DA layer block, and may contain 0 or more rollup blocks function begin_slot(slotnumber: u64) // Applies a batch of transactions to the current rollup state, returning a list of the // events from each transaction, or slashing the sequencer if the batch was malformed function apply_batch(batch: Array<Transaction>, sequencer: Bytes): Array<Array<Event>> | ConsensusSetUpdate // Process a zero-knowledge proof, rewarding (or punishing) the prover function apply_proof(proof: RollupProof): Array<ConsensusSetUpdate> // Commit changes after processing all rollup messages function end_slot(): StateRoot }
  • 证明系统,没有定义任何关于证明大小,验证时长,延迟的规范。SDK 支持任何可靠的证明系统。
    • interface ZkVM { // Runs some code, creating a proof of correct execution function run(f: Function): Proof // Verifies a proof, returning its public outputs on success function verify(p: Proof): (Result<Array<byte>>) }

主权 zkRollups

主权这一概念最早也是在 Cosmos 的讨论中出现,主权强调了自主不依赖的特性。对比之前的主权区块链,Sovereign 的主权 Rollups 中,主权主要是由上面的模块化设计和 Soveregin SDK 所带来。现在 ZK-Rollups 中的zkEVM赛道选手,大多数与以太坊深度绑定。但因为缺少去中心化排序器,安全性假设基本直接继承以太坊。Sovereign 目前设计的方案里,ZK-Rollups 可以灵活在多个 L1 DA 层间迁移,每个 zkRollup 可以自主选择其应用场景适合的 DA 层。除了摆脱对特定 DA 层的依赖,Sovereign 所提供的节点实现中,完全可以建立 zkRollup 自己的网络。但是 Sovereign 又同 Cosmos 一样,建立了一套可以将这些 zkRollups 连接在一起的规范。

Rollups 网络

回过头看 Layer 2 的竞争,无论是 zkRollups 还是 Optimistic Rollups,也无论是通用型 Rollups,特定应用程序 Rollups。我们没有办法确定谁会是最终的赢家,但是可以确定的是未来会出现一个 Rollups 的网络,就如同现在EVM范式占据了 Layer 1 网络中大壁江山的格局。毫无疑问,Rollup网络中也肯定会出现一个范式标准。从长远的角度看,zkRollup在有零知识证明的加持下,会比目前没有完善欺诈证明系统的Optimisitic Rollup更有竞争力。至于是开源的 zkRollup 会成功构建自己的范式网络,还是 Sovereign 这样提供模块化方案能快速吸引项目方崛起,又或是两者分庭抗礼,都需要时间给出答案。