Optimistic Rollups 及其在 Boba Network 中的作用

Optimistic Rollups 是 Boba Network 用於緩解以太坊及其他 Layer-1 區塊鏈擁堵的擴展機制。在傳統的 Layer-1 交易處理中，每筆交易都需要逐個處理，而 Optimistic Rollups 則將多個交易聚合在鏈下處理，並將結果以批量形式提交到 Layer-1 區塊鏈。這種方式顯著降低了主網的負載，提高了網絡的處理效率。

Optimistic Rollups 的核心原理是假設所有交易都是有效的，除非有證據證明無效。這與其他驗證方法（如 零知識 Rollups，即 ZK-Rollups）形成對比，後者會提前驗證每一筆交易。雖然這種機制看起來可能有些反直覺，但通過假設交易有效，Optimistic Rollups 引入了一個 挑戰期，在此期間，參與者可以通過一種稱為 欺詐證明（fraud-proofing） 的過程質疑任何潛在的欺詐交易。通常，這個挑戰期長達 七天，它在減少連續驗證所需的資源開銷的同時，也確保了系統的信任與安全。

Boba Network 使用這種模型來處理鏈下計算，並提高交易吞吐量，使網絡能夠為去中心化應用（dApp）提供一個高度可擴展的環境。相比 Layer-1，Boba 的交易成本最多可減少 100 倍，且交易處理速度更快。

Optimistic Rollups 還具有與以太坊現有智能合約的兼容性，開發者只需進行極少的改動，即可將他們的應用從以太坊遷移到 Boba 的 Layer-2 上運行。

Boba Network 的鏈下計算與交易批處理

Layer-2 解決方案（如 Boba Network）的關鍵特性之一是其 鏈下計算（off-chain computation） 能力。通過將部分計算工作轉移到鏈下執行，可以有效減輕以太坊主網的負擔。這一特性是 Boba 及其他利用這些技術的網絡能夠顯著降低 Gas 費用 並提升交易速度的主要原因之一。

交易在鏈下批量處理後，Boba 會將結果以批次形式提交至以太坊主網。這樣不僅減少了每筆交易直接在 Layer-1 上處理的需求，還大幅提高了整體網絡的效率。正是由於這些機制，Boba 能夠為去中心化應用（dApp）提供更加高效和經濟的解決方案。

Boba Network 的技術原理

• 鏈下處理：在 Boba Network 上，大部分交易都在鏈下處理。簽名驗證、狀態變量更新以及交易邏輯的處理都不在主區塊鏈上進行，而是鏈下完成。這些計算結果會被彙總，最終結果才提交到以太坊，從而實現網絡的擴展，同時保持較低的成本。
• 批處理機制：Boba 採用 批處理 來提高交易提交的效率。與逐筆將交易提交到以太坊不同，Boba 會將多筆交易聚合後在鏈下處理，再將批處理結果一次性提交到以太坊。這種方式減少了 Gas 費用，並提升了每秒可處理的交易數量。
• 狀態根的生成與驗證：當批處理結果提交到以太坊後，會生成一個 後狀態根（post-state root），即一個加密哈希值，代表處理完該批交易後的系統新狀態。以太坊上的驗證者可以通過驗證此狀態根，確認批次中的所有交易都已正確處理。如果驗證者發現問題，他們可以通過 欺詐證明機制（fraud-proof mechanism） 發起挑戰，以確保交易的準確性和系統的安全性。

HybridCompute™

HybridCompute 是 Boba Network 的一項創新技術，它擴展了 鏈下計算（off-chain computation） 的概念，使智能合約能夠與鏈下數據和 API 進行交互。這一功能支持更復雜的應用，例如通過鏈下運行機器學習算法，同時由鏈上事件觸發執行。比如，一個 DeFi 應用可以通過外部 API 獲取實時股票價格或其他金融數據，在鏈下執行復雜計算後將結果返回鏈上。

在 HybridCompute 模式下，部署在 Boba 上的 dApp 能夠發起請求，由鏈下服務器處理所需的數據，並以 以太坊兼容格式 返回結果。這些結果隨後被傳回智能合約，實現高級計算，同時避免給區塊鏈造成負擔。

這種能力是 Boba Network 獨有的，為其提供了其他 Layer-2 解決方案中不常見的計算靈活性，極大地拓展了去中心化應用的開發潛力。

Sequencers 與欺詐證明機制在安全中的作用

Boba Network 中的 Sequencer 負責對交易進行排序，確保交易按正確順序處理，並提供快速的交易確認。Sequencer 本質上作為一個 中心化服務 運行，但仍受 Layer-2 系統的規則和協議約束。雖然目前採用的是中心化機制，但這是暫時性的，因為系統的設計已考慮了未來的治理模式，Sequencer 最終將由去中心化機制進行管理。

這種架構兼顧了當前的性能需求與未來的去中心化目標。即便在中心化的 Sequencer 存在期間，Boba Network 仍通過 欺詐證明（fraud proofs） 機制確保交易的安全性。如果任何交易被發現不合法或存在錯誤，驗證者可以發起欺詐證明，質疑 Sequencer 的處理結果，從而維護系統的安全與信任。

Sequencer 的工作原理：

1. 接收和批處理交易：
   Sequencer 從用戶那裡接收鏈下交易，並將這些交易分組為批次。Sequencer 負責確保這些交易根據接收時間正確排序。

2. 提交到以太坊並確保最終性：
   排序完成後，Sequencer 會將交易批次提交到以太坊 Layer-1，從而確保交易的最終性。最終性意味著交易被視為不可更改，除非通過硬分叉才能撤銷。

3. 欺詐證明期（Fraud-Proof Period）：
   交易批次提交後，通常會有七天的欺詐證明期，任何人都可以在此期間質疑交易的有效性。

4. 如果檢測到惡意或無效交易，質疑方可以提交欺詐證明（fraud proof）。

5. 欺詐證明通過在以太坊主網上重新執行有爭議的交易，驗證其結果是否與 Sequencer 提交的結果一致。
6. 如果結果不匹配，則會回滾無效交易，系統恢復到之前的有效狀態。
7. 回滾與狀態恢復：
   如果欺詐證明成立，系統會將無效交易回滾，並恢復到先前的有效狀態。

Boba Network 的退出機制：標準退出與快速退出橋

在 Layer-2 解決方案中，一個主要挑戰是實現高效的資金提現機制，讓用戶能夠將資金從 Layer-2 轉回 Layer-1。Boba Network 通過兩種主要方法來處理這一過程：標準退出和快速退出橋（fast-exit bridge）。

標準退出（Standard Exit）

在標準退出過程中，當用戶希望將資產從 Boba 提現回以太坊時，他們需要發起提現請求。然而，由於七天的欺詐證明期，用戶必須等待整個週期後，資產才能轉回 Layer-1。這段延遲時間確保有足夠的時間檢測並解決交易批次中的任何欺詐行為。

注意：這種退出方式是大多數 Optimistic Rollup 系統的默認方法。儘管它能夠保證交易的安全性，但對於需要立即獲取資金的用戶來說可能會帶來不便。

快速退出橋（Fast-Exit Bridge）

為了解決標準退出中的延遲問題，Boba 引入了快速退出橋（fast-exit bridge），使用戶可以繞過七天的等待期，通過流動性提供者即時獲取資金。

工作原理：

• 流動性提供者會預支用戶的資產，使他們能夠立即從 Layer-2 提現。
• 作為回報，流動性提供者會收取一筆小額費用，並在欺詐證明期結束、提現在 Layer-1 最終確認後獲得償還。
• 在此期間，流動性提供者承擔一定風險，如果發現欺詐交易，可能導致其預支資金出現問題。
  這種方法顯著改善了用戶體驗，為用戶提供了接近即時的資金訪問，同時確保了系統的安全性和效率。

ZK-Rollups 與側鏈（Sidechains）
雖然 Optimistic Rollups 是 Boba Network 架構中的核心技術，但與其他 Layer-2 解決方案（如 零知識 Rollups 和 側鏈）進行比較也非常重要。

ZK-Rollups
ZK-Rollups 與 Optimistic Rollups 在驗證交易方式上存在根本區別。ZK-Rollups 並非假設所有交易都有效，而是通過生成 零知識證明（zero-knowledge proofs） 來驗證每筆交易的有效性，並在提交到 Layer-1 之前完成驗證。這種方法消除了對欺詐證明（fraud-proof）週期的需求，使交易可以更快地確認。然而，ZK-Rollups 需要更高的計算成本，因為生成這些加密證明需要大量的處理能力。

儘管 ZK-Rollups 在隱私性和交易確認速度方面具有優勢，但它們通常比 Optimistic Rollups 更加複雜，並且靈活性較差，尤其對於希望將其 Ethereum dApp 遷移至 Layer-2 的開發者來說，更具有挑戰性。

側鏈
側鏈是作為獨立區塊鏈運行的網絡，與像 Ethereum 這樣的 Layer-1 網絡並行運行。與 Rollups 不同，側鏈使用自己的 共識機制 和 驗證者，這意味著它們不會繼承以太坊的安全性。雖然側鏈可以提供高吞吐量和低交易成本，但也存在明顯的安全性權衡。如果側鏈的驗證者集遭到攻擊，整個側鏈將面臨風險；而像 Boba 這樣的 Rollups 則依賴以太坊的最終性和欺詐證明來保障安全性。

Boba Network 通過 Optimistic Rollups 實現了一種精心設計的 Layer-2 擴展解決方案。它通過假設交易有效的方式來降低以太坊的計算負擔，同時保持去中心化和安全性。

亮點

• 交易處理：Optimistic Rollups 在鏈下處理多筆交易，然後將它們打包提交到 Layer-1，從而減輕以太坊的負載。
• 有效性假設：系統假設交易是有效的，除非被證明無效，這與 ZK-Rollups 需對每筆交易進行預驗證的方式不同。
• 欺詐證明機制：七天的欺詐證明期允許參與者對可疑交易提出質疑，從而確保安全性，同時降低驗證負擔。
• HybridCompute 特性：Boba 的 HybridCompute 使 dApp 能夠利用鏈下數據和 API 進行復雜計算，而不會給區塊鏈帶來負擔。
• 資產退出機制：Boba 提供 標準 和 快速退出 選項，方便用戶將資產從 Layer-2 提回 Layer-1，提高流動性並優化用戶體驗。