Tìm hiểu sâu về kỹ thuật
Bài 3 nói về kiến trúc kỹ thuật và cơ chế hoạt động của Scroll. Nó bao gồm các thành phần chính như Nút cuộn, Mạng con lăn, Hợp đồng cuộn và cầu, giải thích vai trò của chúng trong việc nâng cao hiệu quả và bảo mật giao dịch. Bài học cũng thảo luận về phương pháp quản lý giao dịch của Scroll, từ gửi đến tạo bằng chứng và xác thực, nhấn mạnh chiến lược của nó để cân bằng hiệu suất với bảo mật. Ngoài ra, nó còn khám phá những thách thức kỹ thuật như tính sẵn có của dữ liệu và khả năng tương thích zkEVM, phác thảo các giải pháp của Scroll cho những vấn đề này.
Tổng quan về kiến trúc của Scroll
Kiến trúc của Scroll được thiết kế một cách chiến lược để nâng cao khả năng mở rộng của Ethereum thông qua giải pháp Lớp 2. Nó bao gồm một số thành phần chính: Nút cuộn, Mạng con lăn, Hợp đồng cuộn và cầu. Mỗi cái đóng một vai trò then chốt trong việc đảm bảo xử lý giao dịch hiệu quả, an toàn trên nền tảng.
Nút cuộn
Nút cuộn hoạt động như giao diện chính cho các giao dịch của người dùng trên mạng Lớp 2. Nó xử lý việc tạo các khối từ các giao dịch này và đưa chúng vào mạng chính Ethereum. Nút này rất quan trọng vì nó đóng vai trò là cầu nối giữa mạng Lớp 1 (Ethereum) và Lớp 2 (Cuộn), đảm bảo truyền dữ liệu và thông báo trơn tru trên cả hai lớp. Nút này bao gồm nhiều thành phần bao gồm Bộ sắp xếp thứ tự, Bộ điều phối và Bộ chuyển tiếp, mỗi thành phần chịu trách nhiệm về các khía cạnh khác nhau của việc xử lý giao dịch và hình thành khối.
Mạng con lăn
Mạng Roller rất cần thiết cho tính bảo mật và tính toàn vẹn của các giao dịch trên mạng Scroll. Nó tạo ra bằng chứng không có kiến thức (ZK), là bằng chứng mật mã xác thực tính chính xác của các giao dịch mà không tiết lộ bất kỳ dữ liệu cơ bản nào. Những bằng chứng này rất quan trọng để duy trì quyền riêng tư và bảo mật đồng thời cho phép khả năng mở rộng. Mạng bao gồm nhiều người chứng minh khác nhau hợp tác để tạo và xác minh những bằng chứng này, đảm bảo rằng tất cả các giao dịch đều tuân thủ các quy tắc của Ethereum.
Hợp đồng Rollup và Bridge
Các hợp đồng này là nền tảng cho khuôn khổ hoạt động của giải pháp Lớp 2 của Scroll. Hợp đồng tổng hợp quản lý việc tổng hợp nhiều giao dịch thành một đợt duy nhất, giúp giảm tổng lượng dữ liệu cần được xử lý và lưu trữ trên Ethereum. Điều này làm giảm đáng kể chi phí giao dịch và cải thiện thông lượng. Hợp đồng Cầu nối tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển giao tài sản và dữ liệu một cách an toàn giữa Ethereum và Scroll, hỗ trợ nhiều loại tài sản bao gồm ETH, mã thông báo ERC-20 và NFT. Hệ thống này đảm bảo Scroll duy trì các tiêu chuẩn bảo mật mạnh mẽ của Ethereum trong khi hoạt động ở mức hiệu quả cao hơn.
Cơ chế hoạt động của cuộn
Scroll xử lý các giao dịch thông qua một kiến trúc phức tạp đảm bảo cả thông lượng cao và tuân thủ các tiêu chuẩn bảo mật của mạng chính Ethereum. Dưới đây là bảng phân tích từng bước về cách Scroll quản lý các giao dịch và tạo bằng chứng zkEVM:
Gửi giao dịch: Người dùng gửi giao dịch đến mạng Scroll. Các giao dịch này được thu thập bởi Sequencer, hoạt động giống như bộ xử lý giao dịch của Ethereum nhưng hoạt động ở cấp Lớp 2.
Hình thành khối: Trình sắp xếp chuỗi các giao dịch này thành các khối. Sử dụng phiên bản sửa đổi của Go-Ethereum (Geth), Scroll đảm bảo tính tương thích và bảo mật bằng cách kế thừa các giao thức và cơ sở hạ tầng Ethereum đã được thiết lập (Scroll).
Tạo bằng chứng: Khi một khối được hình thành, nó sẽ được chuyển tiếp đến Mạng con lăn. Tại đây, Rollers tạo bằng chứng zkEVM cho các giao dịch. Điều này liên quan đến việc chuyển đổi dấu vết thực thi của khối thành nhân chứng mạch và sau đó thành bằng chứng zk để khẳng định tính chính xác của các giao dịch mà không tiết lộ dữ liệu cơ bản (Scroll).
Xác thực bằng chứng và Hoàn thiện khối: Những bằng chứng này sau đó được gửi trở lại Trình sắp xếp thứ tự, trình này sẽ gửi chúng cùng với dữ liệu giao dịch đến hợp đồng Rollup trên mạng chính Ethereum. Hợp đồng Rollup xác minh những bằng chứng này, đảm bảo chúng khớp với dữ liệu giao dịch trước khi hoàn tất khối (Cuộn ).
Bảo mật và sẵn có dữ liệu
Bảo mật trong Scroll được duy trì thông qua việc sử dụng zk-proofs, cung cấp sự đảm bảo về tính toàn vẹn và chính xác của các giao dịch mà không ảnh hưởng đến các chi tiết giao dịch nhạy cảm. Scroll kế thừa mô hình bảo mật mạnh mẽ của Lớp 1 của Ethereum, được hưởng lợi từ cùng mức độ chống lại các cuộc tấn công trong khi hoạt động ở thông lượng giao dịch cao hơn.
Để có sẵn dữ liệu, Scroll sử dụng kết hợp các cơ chế trên chuỗi và ngoài chuỗi. Mặc dù dữ liệu giao dịch được Sequencer đăng lên Ethereum dưới dạng calldata để đảm bảo tính minh bạch và bảo mật, nhưng gốc trạng thái và bằng chứng được lưu trữ trong mạng Scroll để duy trì hiệu quả hiệu suất. Cách tiếp cận kết hợp này đảm bảo rằng mặc dù Scroll có thể hoạt động ở tốc độ cao hơn và chi phí thấp hơn nhưng nó không ảnh hưởng đến tính phân quyền và bảo mật vốn là nền tảng của công nghệ blockchain. Kiến trúc này không chỉ hỗ trợ thực hiện liền mạch các giao dịch Ethereum tiêu chuẩn mà còn cả các hợp đồng thông minh và dApp phức tạp với đầy đủ khả năng của EVM của Ethereum.
Kiến trúc và cơ chế hoạt động của Scroll thể hiện một chiến lược được cân nhắc kỹ lưỡng để cân bằng hiệu suất và bảo mật, khiến nó trở thành một nhân tố quan trọng trong bối cảnh các giải pháp mở rộng quy mô Ethereum.
Những thách thức kỹ thuật
Scroll, giống như nhiều dự án blockchain, phải đối mặt với một số thách thức kỹ thuật trong quá trình theo đuổi việc mở rộng quy mô Ethereum trong khi vẫn duy trì tính bảo mật và phân cấp. Dưới đây, chúng tôi khám phá một số thách thức này và các giải pháp đổi mới mà Scroll sử dụng để giải quyết chúng:
Tính sẵn có và bảo mật dữ liệu
Thách thức: Đảm bảo tính khả dụng của dữ liệu trong khi duy trì tính bảo mật và tính toàn vẹn của các giao dịch trên giải pháp Lớp 2 là một thách thức quan trọng. Trong bối cảnh của zk-Rollups, như Scroll, hệ thống phải đảm bảo rằng tất cả dữ liệu giao dịch đều có sẵn cho bất kỳ người tham gia nào để xây dựng lại trạng thái nếu cần mà không ảnh hưởng đến tính bảo mật mà lớp cơ sở Ethereum cung cấp.
Giải pháp: Cuộn giải quyết vấn đề này bằng cách sử dụng kết hợp Hợp đồng tổng hợp và hợp đồng cầu nối. Các hợp đồng này chịu trách nhiệm đảm bảo rằng tất cả dữ liệu giao dịch Lớp 2 được đăng lên Ethereum dưới dạng calldata. Điều này không chỉ đảm bảo tính khả dụng của dữ liệu—vì mạng Ethereum bảo mật dữ liệu này—mà còn tận dụng mô hình bảo mật mạnh mẽ của Ethereum để bảo vệ khỏi việc giả mạo dữ liệu.
Khả năng mở rộng so với phân cấp
Thách thức: Cân bằng khả năng mở rộng với sự phân cấp là một thách thức lâu năm trong công nghệ blockchain. Việc tăng thông lượng thường liên quan đến sự đánh đổi với việc phân cấp mạng, có khả năng tập trung kiểm soát việc xác thực giao dịch hoặc sản xuất khối.
Giải pháp: Scroll sử dụng mạng lưới chứng minh phi tập trung (Mạng con lăn) để tạo bằng chứng zk, sau đó được xác minh trên mạng Ethereum. Cách tiếp cận này duy trì sự phân cấp bằng cách phân phối quy trình tạo bằng chứng trên nhiều nút độc lập, giúp ngăn chặn bất kỳ điểm lỗi hoặc điểm kiểm soát nào.
Độ phức tạp của khả năng tương thích zkEVM
Thách thức: Việc tạo ra một hệ thống tương thích với zkEVM có thể thực hiện tất cả các giao dịch Ethereum mà không cần bằng chứng không có kiến thức là rất phức tạp. Sự phức tạp này xuất phát từ nhu cầu đảm bảo rằng mọi tính toán trên Scroll đều có thể được chứng minh là chính xác và hiệu quả trong các điều kiện nghiêm ngặt mà zk-proofs yêu cầu.
Giải pháp: Scroll phát triển và sử dụng các kỹ thuật mã hóa tiên tiến, bao gồm cả những phát triển tiên tiến trong công nghệ chứng minh không có kiến thức. Nó cũng tương tác sâu sắc với cộng đồng nhà phát triển Ethereum để đảm bảo rằng zkEVM của nó hoàn toàn tương thích với EVM của Ethereum, nghĩa là các nhà phát triển có thể triển khai các hợp đồng thông minh hiện có cho Scroll mà không cần bất kỳ sửa đổi nào. Khả năng tương thích này rất quan trọng đối với sự chấp nhận của người dùng và tích hợp liền mạch với hệ sinh thái Ethereum rộng lớn hơn.
Hiệu quả tạo bằng chứng
Thách thức: Việc tạo ra các bằng chứng zk, đặc biệt đối với các hợp đồng thông minh phức tạp và các giao dịch điển hình trên Ethereum, có thể tốn nhiều công sức tính toán và chậm. Điều này có thể tác động tiêu cực đến khả năng mở rộng và trải nghiệm người dùng nếu không được giải quyết đúng cách.
Giải pháp: Scroll tối ưu hóa việc tạo bằng chứng bằng cách triển khai các kỹ thuật xử lý song song trong Mạng con lăn của nó. Cách tiếp cận này yêu cầu nhiều người chứng minh làm việc đồng thời để tạo ra bằng chứng, giúp tăng tốc đáng kể thời gian xử lý. Scroll cũng khám phá các tùy chọn tăng tốc phần cứng, chẳng hạn như GPU và ASIC tiềm năng, để giảm hơn nữa thời gian và chi phí liên quan đến việc tạo ra zk-proof.
Bằng cách giải quyết những thách thức này bằng các giải pháp sáng tạo, Scroll không chỉ nâng cao nền tảng của mình mà còn đóng góp vào lĩnh vực công nghệ chuỗi khối rộng hơn, vượt qua ranh giới của những gì có thể với các giải pháp mở rộng quy mô Ethereum.
Tìm hiểu sâu về kỹ thuật
Bài 3 nói về kiến trúc kỹ thuật và cơ chế hoạt động của Scroll. Nó bao gồm các thành phần chính như Nút cuộn, Mạng con lăn, Hợp đồng cuộn và cầu, giải thích vai trò của chúng trong việc nâng cao hiệu quả và bảo mật giao dịch. Bài học cũng thảo luận về phương pháp quản lý giao dịch của Scroll, từ gửi đến tạo bằng chứng và xác thực, nhấn mạnh chiến lược của nó để cân bằng hiệu suất với bảo mật. Ngoài ra, nó còn khám phá những thách thức kỹ thuật như tính sẵn có của dữ liệu và khả năng tương thích zkEVM, phác thảo các giải pháp của Scroll cho những vấn đề này.
Tổng quan về kiến trúc của Scroll
Kiến trúc của Scroll được thiết kế một cách chiến lược để nâng cao khả năng mở rộng của Ethereum thông qua giải pháp Lớp 2. Nó bao gồm một số thành phần chính: Nút cuộn, Mạng con lăn, Hợp đồng cuộn và cầu. Mỗi cái đóng một vai trò then chốt trong việc đảm bảo xử lý giao dịch hiệu quả, an toàn trên nền tảng.
Nút cuộn
Nút cuộn hoạt động như giao diện chính cho các giao dịch của người dùng trên mạng Lớp 2. Nó xử lý việc tạo các khối từ các giao dịch này và đưa chúng vào mạng chính Ethereum. Nút này rất quan trọng vì nó đóng vai trò là cầu nối giữa mạng Lớp 1 (Ethereum) và Lớp 2 (Cuộn), đảm bảo truyền dữ liệu và thông báo trơn tru trên cả hai lớp. Nút này bao gồm nhiều thành phần bao gồm Bộ sắp xếp thứ tự, Bộ điều phối và Bộ chuyển tiếp, mỗi thành phần chịu trách nhiệm về các khía cạnh khác nhau của việc xử lý giao dịch và hình thành khối.
Mạng con lăn
Mạng Roller rất cần thiết cho tính bảo mật và tính toàn vẹn của các giao dịch trên mạng Scroll. Nó tạo ra bằng chứng không có kiến thức (ZK), là bằng chứng mật mã xác thực tính chính xác của các giao dịch mà không tiết lộ bất kỳ dữ liệu cơ bản nào. Những bằng chứng này rất quan trọng để duy trì quyền riêng tư và bảo mật đồng thời cho phép khả năng mở rộng. Mạng bao gồm nhiều người chứng minh khác nhau hợp tác để tạo và xác minh những bằng chứng này, đảm bảo rằng tất cả các giao dịch đều tuân thủ các quy tắc của Ethereum.
Hợp đồng Rollup và Bridge
Các hợp đồng này là nền tảng cho khuôn khổ hoạt động của giải pháp Lớp 2 của Scroll. Hợp đồng tổng hợp quản lý việc tổng hợp nhiều giao dịch thành một đợt duy nhất, giúp giảm tổng lượng dữ liệu cần được xử lý và lưu trữ trên Ethereum. Điều này làm giảm đáng kể chi phí giao dịch và cải thiện thông lượng. Hợp đồng Cầu nối tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển giao tài sản và dữ liệu một cách an toàn giữa Ethereum và Scroll, hỗ trợ nhiều loại tài sản bao gồm ETH, mã thông báo ERC-20 và NFT. Hệ thống này đảm bảo Scroll duy trì các tiêu chuẩn bảo mật mạnh mẽ của Ethereum trong khi hoạt động ở mức hiệu quả cao hơn.
Cơ chế hoạt động của cuộn
Scroll xử lý các giao dịch thông qua một kiến trúc phức tạp đảm bảo cả thông lượng cao và tuân thủ các tiêu chuẩn bảo mật của mạng chính Ethereum. Dưới đây là bảng phân tích từng bước về cách Scroll quản lý các giao dịch và tạo bằng chứng zkEVM:
Gửi giao dịch: Người dùng gửi giao dịch đến mạng Scroll. Các giao dịch này được thu thập bởi Sequencer, hoạt động giống như bộ xử lý giao dịch của Ethereum nhưng hoạt động ở cấp Lớp 2.
Hình thành khối: Trình sắp xếp chuỗi các giao dịch này thành các khối. Sử dụng phiên bản sửa đổi của Go-Ethereum (Geth), Scroll đảm bảo tính tương thích và bảo mật bằng cách kế thừa các giao thức và cơ sở hạ tầng Ethereum đã được thiết lập (Scroll).
Tạo bằng chứng: Khi một khối được hình thành, nó sẽ được chuyển tiếp đến Mạng con lăn. Tại đây, Rollers tạo bằng chứng zkEVM cho các giao dịch. Điều này liên quan đến việc chuyển đổi dấu vết thực thi của khối thành nhân chứng mạch và sau đó thành bằng chứng zk để khẳng định tính chính xác của các giao dịch mà không tiết lộ dữ liệu cơ bản (Scroll).
Xác thực bằng chứng và Hoàn thiện khối: Những bằng chứng này sau đó được gửi trở lại Trình sắp xếp thứ tự, trình này sẽ gửi chúng cùng với dữ liệu giao dịch đến hợp đồng Rollup trên mạng chính Ethereum. Hợp đồng Rollup xác minh những bằng chứng này, đảm bảo chúng khớp với dữ liệu giao dịch trước khi hoàn tất khối (Cuộn ).
Bảo mật và sẵn có dữ liệu
Bảo mật trong Scroll được duy trì thông qua việc sử dụng zk-proofs, cung cấp sự đảm bảo về tính toàn vẹn và chính xác của các giao dịch mà không ảnh hưởng đến các chi tiết giao dịch nhạy cảm. Scroll kế thừa mô hình bảo mật mạnh mẽ của Lớp 1 của Ethereum, được hưởng lợi từ cùng mức độ chống lại các cuộc tấn công trong khi hoạt động ở thông lượng giao dịch cao hơn.
Để có sẵn dữ liệu, Scroll sử dụng kết hợp các cơ chế trên chuỗi và ngoài chuỗi. Mặc dù dữ liệu giao dịch được Sequencer đăng lên Ethereum dưới dạng calldata để đảm bảo tính minh bạch và bảo mật, nhưng gốc trạng thái và bằng chứng được lưu trữ trong mạng Scroll để duy trì hiệu quả hiệu suất. Cách tiếp cận kết hợp này đảm bảo rằng mặc dù Scroll có thể hoạt động ở tốc độ cao hơn và chi phí thấp hơn nhưng nó không ảnh hưởng đến tính phân quyền và bảo mật vốn là nền tảng của công nghệ blockchain. Kiến trúc này không chỉ hỗ trợ thực hiện liền mạch các giao dịch Ethereum tiêu chuẩn mà còn cả các hợp đồng thông minh và dApp phức tạp với đầy đủ khả năng của EVM của Ethereum.
Kiến trúc và cơ chế hoạt động của Scroll thể hiện một chiến lược được cân nhắc kỹ lưỡng để cân bằng hiệu suất và bảo mật, khiến nó trở thành một nhân tố quan trọng trong bối cảnh các giải pháp mở rộng quy mô Ethereum.
Những thách thức kỹ thuật
Scroll, giống như nhiều dự án blockchain, phải đối mặt với một số thách thức kỹ thuật trong quá trình theo đuổi việc mở rộng quy mô Ethereum trong khi vẫn duy trì tính bảo mật và phân cấp. Dưới đây, chúng tôi khám phá một số thách thức này và các giải pháp đổi mới mà Scroll sử dụng để giải quyết chúng:
Tính sẵn có và bảo mật dữ liệu
Thách thức: Đảm bảo tính khả dụng của dữ liệu trong khi duy trì tính bảo mật và tính toàn vẹn của các giao dịch trên giải pháp Lớp 2 là một thách thức quan trọng. Trong bối cảnh của zk-Rollups, như Scroll, hệ thống phải đảm bảo rằng tất cả dữ liệu giao dịch đều có sẵn cho bất kỳ người tham gia nào để xây dựng lại trạng thái nếu cần mà không ảnh hưởng đến tính bảo mật mà lớp cơ sở Ethereum cung cấp.
Giải pháp: Cuộn giải quyết vấn đề này bằng cách sử dụng kết hợp Hợp đồng tổng hợp và hợp đồng cầu nối. Các hợp đồng này chịu trách nhiệm đảm bảo rằng tất cả dữ liệu giao dịch Lớp 2 được đăng lên Ethereum dưới dạng calldata. Điều này không chỉ đảm bảo tính khả dụng của dữ liệu—vì mạng Ethereum bảo mật dữ liệu này—mà còn tận dụng mô hình bảo mật mạnh mẽ của Ethereum để bảo vệ khỏi việc giả mạo dữ liệu.
Khả năng mở rộng so với phân cấp
Thách thức: Cân bằng khả năng mở rộng với sự phân cấp là một thách thức lâu năm trong công nghệ blockchain. Việc tăng thông lượng thường liên quan đến sự đánh đổi với việc phân cấp mạng, có khả năng tập trung kiểm soát việc xác thực giao dịch hoặc sản xuất khối.
Giải pháp: Scroll sử dụng mạng lưới chứng minh phi tập trung (Mạng con lăn) để tạo bằng chứng zk, sau đó được xác minh trên mạng Ethereum. Cách tiếp cận này duy trì sự phân cấp bằng cách phân phối quy trình tạo bằng chứng trên nhiều nút độc lập, giúp ngăn chặn bất kỳ điểm lỗi hoặc điểm kiểm soát nào.
Độ phức tạp của khả năng tương thích zkEVM
Thách thức: Việc tạo ra một hệ thống tương thích với zkEVM có thể thực hiện tất cả các giao dịch Ethereum mà không cần bằng chứng không có kiến thức là rất phức tạp. Sự phức tạp này xuất phát từ nhu cầu đảm bảo rằng mọi tính toán trên Scroll đều có thể được chứng minh là chính xác và hiệu quả trong các điều kiện nghiêm ngặt mà zk-proofs yêu cầu.
Giải pháp: Scroll phát triển và sử dụng các kỹ thuật mã hóa tiên tiến, bao gồm cả những phát triển tiên tiến trong công nghệ chứng minh không có kiến thức. Nó cũng tương tác sâu sắc với cộng đồng nhà phát triển Ethereum để đảm bảo rằng zkEVM của nó hoàn toàn tương thích với EVM của Ethereum, nghĩa là các nhà phát triển có thể triển khai các hợp đồng thông minh hiện có cho Scroll mà không cần bất kỳ sửa đổi nào. Khả năng tương thích này rất quan trọng đối với sự chấp nhận của người dùng và tích hợp liền mạch với hệ sinh thái Ethereum rộng lớn hơn.
Hiệu quả tạo bằng chứng
Thách thức: Việc tạo ra các bằng chứng zk, đặc biệt đối với các hợp đồng thông minh phức tạp và các giao dịch điển hình trên Ethereum, có thể tốn nhiều công sức tính toán và chậm. Điều này có thể tác động tiêu cực đến khả năng mở rộng và trải nghiệm người dùng nếu không được giải quyết đúng cách.
Giải pháp: Scroll tối ưu hóa việc tạo bằng chứng bằng cách triển khai các kỹ thuật xử lý song song trong Mạng con lăn của nó. Cách tiếp cận này yêu cầu nhiều người chứng minh làm việc đồng thời để tạo ra bằng chứng, giúp tăng tốc đáng kể thời gian xử lý. Scroll cũng khám phá các tùy chọn tăng tốc phần cứng, chẳng hạn như GPU và ASIC tiềm năng, để giảm hơn nữa thời gian và chi phí liên quan đến việc tạo ra zk-proof.
Bằng cách giải quyết những thách thức này bằng các giải pháp sáng tạo, Scroll không chỉ nâng cao nền tảng của mình mà còn đóng góp vào lĩnh vực công nghệ chuỗi khối rộng hơn, vượt qua ranh giới của những gì có thể với các giải pháp mở rộng quy mô Ethereum.