Detaillierte technische Informationen
In Lektion 3 geht es um die technische Architektur und die Betriebsmechanismen von Scroll. Es behandelt die Schlüsselkomponenten wie Scroll Node, Roller Network sowie Rollup- und Bridge Contracts und erläutert ihre Rolle bei der Verbesserung der Transaktionseffizienz und -sicherheit. In dieser Lektion wird auch Scrolls Methode zur Verwaltung von Transaktionen erörtert, von der Übermittlung bis hin zur Nachweisgenerierung und Validierung, und die Strategie hervorgehoben, Leistung und Sicherheit in Einklang zu bringen. Darüber hinaus werden technische Herausforderungen wie Datenverfügbarkeit und zkEVM-Kompatibilität untersucht und die Lösungen von Scroll für diese Probleme skizziert.
Scroll's Architekturübersicht
Die Architektur von Scroll ist strategisch darauf ausgelegt, die Skalierbarkeit von Ethereum durch seine Layer-2-Lösung zu verbessern. Es umfasst mehrere Schlüsselkomponenten: Scroll Node, Roller Network sowie Rollup- und Bridge Contracts. Jeder von ihnen spielt eine entscheidende Rolle bei der Gewährleistung einer effizienten und sicheren Transaktionsverarbeitung auf der Plattform.
Scroll-Knoten
Der Scroll-Knoten fungiert als primäre Schnittstelle für Benutzertransaktionen im Layer-2-Netzwerk. Es kümmert sich um die Erstellung von Blöcken aus diesen Transaktionen und übergibt sie an das Ethereum-Mainnet. Dieser Knoten ist von entscheidender Bedeutung, da er als Brücke zwischen den Netzwerken der Schicht 1 (Ethereum) und der Schicht 2 (Scroll) dient und eine reibungslose Daten- und Nachrichtenübertragung über beide Schichten hinweg gewährleistet. Der Knoten besteht aus mehreren Komponenten, darunter Sequenzer, Koordinator und Relayer, die jeweils für unterschiedliche Aspekte der Transaktionsabwicklung und Blockbildung verantwortlich sind.
Rollennetz
Das Roller-Netzwerk ist für die Sicherheit und Integrität von Transaktionen im Scroll-Netzwerk von entscheidender Bedeutung. Es generiert Zero-Knowledge-Beweise (ZK). Dabei handelt es sich um kryptografische Beweise, die die Richtigkeit von Transaktionen bestätigen, ohne die zugrunde liegenden Daten preiszugeben. Diese Nachweise sind von entscheidender Bedeutung, um Datenschutz und Sicherheit zu wahren und gleichzeitig Skalierbarkeit zu ermöglichen. Das Netzwerk besteht aus verschiedenen Beweismitteln, die zusammenarbeiten, um diese Beweise zu generieren und zu überprüfen und so sicherzustellen, dass alle Transaktionen den Ethereum-Regeln entsprechen.
Rollup- und Bridge-Verträge
Diese Verträge sind grundlegend für den Betriebsrahmen der Layer-2-Lösung von Scroll. Die Rollup-Verträge verwalten die Zusammenführung mehrerer Transaktionen in einem einzigen Stapel, wodurch die Gesamtdatenmenge reduziert wird, die verarbeitet und auf Ethereum gespeichert werden muss. Dies senkt die Transaktionskosten erheblich und verbessert den Durchsatz. Die Bridge Contracts erleichtern die sichere Übertragung von Vermögenswerten und Daten zwischen Ethereum und Scroll und unterstützen eine Vielzahl von Vermögenswerten, darunter ETH, ERC-20-Token und NFTs. Dieses System stellt sicher, dass Scroll die robusten Sicherheitsstandards von Ethereum beibehält und gleichzeitig auf einem höheren Effizienzniveau arbeitet.
Funktionsweise der Schriftrolle
Scroll verarbeitet Transaktionen über eine ausgeklügelte Architektur, die sowohl einen hohen Durchsatz als auch die Einhaltung der Sicherheitsstandards des Ethereum-Mainnets gewährleistet. Hier ist eine schrittweise Aufschlüsselung, wie Scroll Transaktionen verwaltet und zkEVM-Beweise generiert:
Übermittlung von Transaktionen: Benutzer übermitteln Transaktionen an das Scroll-Netzwerk. Diese Transaktionen werden vom Sequencer gesammelt, der ähnlich wie Ethereums eigene Transaktionsprozessoren funktioniert, aber auf der Layer-2-Ebene arbeitet.
Blockbildung: Der Sequencer fasst diese Transaktionen in Blöcken zusammen. Scroll verwendet eine modifizierte Version von Go-Ethereum (Geth) und gewährleistet Kompatibilität und Sicherheit, indem es etablierte Ethereum-Protokolle und -Infrastrukturen übernimmt (Scroll).
Beweisgenerierung: Sobald ein Block gebildet ist, wird er an das Roller-Netzwerk weitergeleitet. Hier generieren Roller zkEVM-Beweise für die Transaktionen. Dabei wird die Ausführungsspur des Blocks in Circuit Witnesses und dann in ZK-Proofs umgewandelt, die die Richtigkeit der Transaktionen bestätigen, ohne die zugrunde liegenden Daten preiszugeben (Scroll ).
Validierung der Beweise und Finalisierung des Blocks: Diese Beweise werden dann an den Sequencer zurückgesendet, der sie zusammen mit den Transaktionsdaten an den Rollup-Vertrag im Ethereum-Mainnet übermittelt. Der Rollup-Vertrag überprüft diese Nachweise und stellt sicher, dass sie mit den Transaktionsdaten übereinstimmen, bevor der Block finalisiert wird (Scroll ).
Sicherheit und Datenverfügbarkeit
Die Sicherheit in Scroll wird durch die Verwendung von ZK-Proofs gewährleistet, die die Integrität und Richtigkeit von Transaktionen gewährleisten, ohne vertrauliche Transaktionsdetails zu gefährden. Scroll übernimmt das robuste Sicherheitsmodell der Schicht 1 von Ethereum und profitiert von der gleichen Widerstandsfähigkeit gegen Angriffe, während es mit einem höheren Transaktionsdurchsatz arbeitet.
Für die Datenverfügbarkeit verwendet Scroll eine Kombination aus On-Chain- und Off-Chain-Mechanismen. Während Transaktionsdaten aus Transparenz- und Sicherheitsgründen vom Sequencer als Aufrufdaten an Ethereum gesendet werden, werden die Statuswurzeln und Beweise im Scroll-Netzwerk gespeichert, um die Leistungseffizienz aufrechtzuerhalten. Dieser hybride Ansatz stellt sicher, dass Scroll zwar mit höherer Geschwindigkeit und geringeren Kosten arbeiten kann, ohne dabei Kompromisse bei der Dezentralisierung und Sicherheit einzugehen, die für Blockchain-Technologien grundlegend sind. Die Architektur unterstützt nicht nur die nahtlose Ausführung von Standard-Ethereum-Transaktionen, sondern auch komplexe Smart Contracts und dApps mit der vollen Leistungsfähigkeit des Ethereum-eigenen EVM.
Die Architektur und Betriebsmechanismen von Scroll stellen eine gut durchdachte Strategie zur Balance zwischen Leistung und Sicherheit dar und machen die Plattform zu einem bedeutenden Akteur im Bereich der Ethereum-Skalierungslösungen.
Technische Herausforderungen
Scroll steht wie viele Blockchain-Projekte vor mehreren technischen Herausforderungen bei seinem Bestreben, Ethereum zu skalieren und gleichzeitig Sicherheit und Dezentralisierung zu gewährleisten. Im Folgenden untersuchen wir einige dieser Herausforderungen und die innovativen Lösungen, die Scroll zu ihrer Bewältigung einsetzt:
Datenverfügbarkeit und -sicherheit
Herausforderung: Die Gewährleistung der Datenverfügbarkeit bei gleichzeitiger Wahrung der Sicherheit und Integrität der Transaktionen auf einer Layer-2-Lösung ist eine entscheidende Herausforderung. Im Kontext von zk-Rollups, wie etwa Scroll, muss das System sicherstellen, dass alle Transaktionsdaten für jeden Teilnehmer verfügbar sind, um den Status bei Bedarf zu rekonstruieren, ohne die Sicherheit zu beeinträchtigen, die die Ethereum-Basisschicht bietet.
Lösung: Scroll behebt dieses Problem durch die Verwendung einer Kombination aus Rollup- und Bridge-Verträgen. Diese Verträge sind dafür verantwortlich, dass alle Layer-2-Transaktionsdaten als Anrufdaten an Ethereum gesendet werden. Dies stellt nicht nur die Datenverfügbarkeit sicher (da das Ethereum-Netzwerk diese Daten schützt), sondern nutzt auch das robuste Sicherheitsmodell von Ethereum zum Schutz vor Datenmanipulation.
Skalierbarkeit vs. Dezentralisierung
Herausforderung: Die Balance zwischen Skalierbarkeit und Dezentralisierung ist eine immerwährende Herausforderung in der Blockchain-Technologie. Eine Erhöhung des Durchsatzes ist häufig mit Kompromissen bei der Dezentralisierung des Netzwerks verbunden, wodurch möglicherweise die Kontrolle über die Transaktionsvalidierung oder Blockproduktion zentralisiert wird.
Lösung: Scroll verwendet ein dezentrales Netzwerk von Beweisern (das Roller-Netzwerk), um ZK-Proofs zu generieren, die dann im Ethereum-Netzwerk verifiziert werden. Dieser Ansatz erhält die Dezentralisierung aufrecht, indem er den Prozess der Beweisgenerierung auf mehrere unabhängige Knoten verteilt, was dazu beiträgt, einzelne Ausfall- oder Kontrollpunkte zu vermeiden.
Komplexität der zkEVM-Kompatibilität
Herausforderung: Die Erstellung eines zkEVM-kompatiblen Systems, das alle Ethereum-Transaktionen mit Zero-Knowledge-Beweisen ausführen kann, ist äußerst komplex. Diese Komplexität ergibt sich aus der Notwendigkeit sicherzustellen, dass jede Berechnung auf Scroll unter den strengen Bedingungen, die zk-Proofs erfordern, genau und effizient als korrekt erwiesen werden kann.
Lösung: Scroll entwickelt und nutzt fortschrittliche kryptografische Techniken, darunter modernste Entwicklungen im Bereich der Zero-Knowledge-Proof-Technologie. Darüber hinaus arbeitet das Unternehmen eng mit der Ethereum-Entwickler-Community zusammen, um sicherzustellen, dass sein zkEVM vollständig mit dem EVM von Ethereum kompatibel ist. Dies bedeutet, dass Entwickler vorhandene Smart Contracts ohne Änderungen auf Scroll bereitstellen können. Diese Kompatibilität ist von entscheidender Bedeutung für die Benutzerakzeptanz und die nahtlose Integration in das breitere Ethereum-Ökosystem.
Effizienz der Beweiserstellung
Herausforderung: Das Generieren von ZK-Proofs, insbesondere für komplexe Smart Contracts und Transaktionen, die für Ethereum typisch sind, kann rechenintensiv und langsam sein. Wenn dies nicht richtig behoben wird, kann es sich negativ auf die Skalierbarkeit und das Benutzererlebnis auswirken.
Lösung: Scroll optimiert die Proof-Generierung durch die Implementierung paralleler Verarbeitungstechniken innerhalb seines Roller-Netzwerks. Bei diesem Ansatz arbeiten mehrere Beweiser gleichzeitig an der Generierung von Beweisen, was die Verarbeitungszeit erheblich beschleunigt. Scroll untersucht auch Hardwarebeschleunigungsoptionen wie GPUs und möglicherweise ASICs, um den mit der zk-proof-Generierung verbundenen Zeit- und Kostenaufwand weiter zu reduzieren.
Indem Scroll diese Herausforderungen mit innovativen Lösungen angeht, verbessert das Unternehmen nicht nur seine Plattform, sondern leistet auch einen Beitrag zum weiteren Feld der Blockchain-Technologie und erweitert die Grenzen dessen, was mit Ethereum-Skalierungslösungen möglich ist.
Detaillierte technische Informationen
In Lektion 3 geht es um die technische Architektur und die Betriebsmechanismen von Scroll. Es behandelt die Schlüsselkomponenten wie Scroll Node, Roller Network sowie Rollup- und Bridge Contracts und erläutert ihre Rolle bei der Verbesserung der Transaktionseffizienz und -sicherheit. In dieser Lektion wird auch Scrolls Methode zur Verwaltung von Transaktionen erörtert, von der Übermittlung bis hin zur Nachweisgenerierung und Validierung, und die Strategie hervorgehoben, Leistung und Sicherheit in Einklang zu bringen. Darüber hinaus werden technische Herausforderungen wie Datenverfügbarkeit und zkEVM-Kompatibilität untersucht und die Lösungen von Scroll für diese Probleme skizziert.
Scroll's Architekturübersicht
Die Architektur von Scroll ist strategisch darauf ausgelegt, die Skalierbarkeit von Ethereum durch seine Layer-2-Lösung zu verbessern. Es umfasst mehrere Schlüsselkomponenten: Scroll Node, Roller Network sowie Rollup- und Bridge Contracts. Jeder von ihnen spielt eine entscheidende Rolle bei der Gewährleistung einer effizienten und sicheren Transaktionsverarbeitung auf der Plattform.
Scroll-Knoten
Der Scroll-Knoten fungiert als primäre Schnittstelle für Benutzertransaktionen im Layer-2-Netzwerk. Es kümmert sich um die Erstellung von Blöcken aus diesen Transaktionen und übergibt sie an das Ethereum-Mainnet. Dieser Knoten ist von entscheidender Bedeutung, da er als Brücke zwischen den Netzwerken der Schicht 1 (Ethereum) und der Schicht 2 (Scroll) dient und eine reibungslose Daten- und Nachrichtenübertragung über beide Schichten hinweg gewährleistet. Der Knoten besteht aus mehreren Komponenten, darunter Sequenzer, Koordinator und Relayer, die jeweils für unterschiedliche Aspekte der Transaktionsabwicklung und Blockbildung verantwortlich sind.
Rollennetz
Das Roller-Netzwerk ist für die Sicherheit und Integrität von Transaktionen im Scroll-Netzwerk von entscheidender Bedeutung. Es generiert Zero-Knowledge-Beweise (ZK). Dabei handelt es sich um kryptografische Beweise, die die Richtigkeit von Transaktionen bestätigen, ohne die zugrunde liegenden Daten preiszugeben. Diese Nachweise sind von entscheidender Bedeutung, um Datenschutz und Sicherheit zu wahren und gleichzeitig Skalierbarkeit zu ermöglichen. Das Netzwerk besteht aus verschiedenen Beweismitteln, die zusammenarbeiten, um diese Beweise zu generieren und zu überprüfen und so sicherzustellen, dass alle Transaktionen den Ethereum-Regeln entsprechen.
Rollup- und Bridge-Verträge
Diese Verträge sind grundlegend für den Betriebsrahmen der Layer-2-Lösung von Scroll. Die Rollup-Verträge verwalten die Zusammenführung mehrerer Transaktionen in einem einzigen Stapel, wodurch die Gesamtdatenmenge reduziert wird, die verarbeitet und auf Ethereum gespeichert werden muss. Dies senkt die Transaktionskosten erheblich und verbessert den Durchsatz. Die Bridge Contracts erleichtern die sichere Übertragung von Vermögenswerten und Daten zwischen Ethereum und Scroll und unterstützen eine Vielzahl von Vermögenswerten, darunter ETH, ERC-20-Token und NFTs. Dieses System stellt sicher, dass Scroll die robusten Sicherheitsstandards von Ethereum beibehält und gleichzeitig auf einem höheren Effizienzniveau arbeitet.
Funktionsweise der Schriftrolle
Scroll verarbeitet Transaktionen über eine ausgeklügelte Architektur, die sowohl einen hohen Durchsatz als auch die Einhaltung der Sicherheitsstandards des Ethereum-Mainnets gewährleistet. Hier ist eine schrittweise Aufschlüsselung, wie Scroll Transaktionen verwaltet und zkEVM-Beweise generiert:
Übermittlung von Transaktionen: Benutzer übermitteln Transaktionen an das Scroll-Netzwerk. Diese Transaktionen werden vom Sequencer gesammelt, der ähnlich wie Ethereums eigene Transaktionsprozessoren funktioniert, aber auf der Layer-2-Ebene arbeitet.
Blockbildung: Der Sequencer fasst diese Transaktionen in Blöcken zusammen. Scroll verwendet eine modifizierte Version von Go-Ethereum (Geth) und gewährleistet Kompatibilität und Sicherheit, indem es etablierte Ethereum-Protokolle und -Infrastrukturen übernimmt (Scroll).
Beweisgenerierung: Sobald ein Block gebildet ist, wird er an das Roller-Netzwerk weitergeleitet. Hier generieren Roller zkEVM-Beweise für die Transaktionen. Dabei wird die Ausführungsspur des Blocks in Circuit Witnesses und dann in ZK-Proofs umgewandelt, die die Richtigkeit der Transaktionen bestätigen, ohne die zugrunde liegenden Daten preiszugeben (Scroll ).
Validierung der Beweise und Finalisierung des Blocks: Diese Beweise werden dann an den Sequencer zurückgesendet, der sie zusammen mit den Transaktionsdaten an den Rollup-Vertrag im Ethereum-Mainnet übermittelt. Der Rollup-Vertrag überprüft diese Nachweise und stellt sicher, dass sie mit den Transaktionsdaten übereinstimmen, bevor der Block finalisiert wird (Scroll ).
Sicherheit und Datenverfügbarkeit
Die Sicherheit in Scroll wird durch die Verwendung von ZK-Proofs gewährleistet, die die Integrität und Richtigkeit von Transaktionen gewährleisten, ohne vertrauliche Transaktionsdetails zu gefährden. Scroll übernimmt das robuste Sicherheitsmodell der Schicht 1 von Ethereum und profitiert von der gleichen Widerstandsfähigkeit gegen Angriffe, während es mit einem höheren Transaktionsdurchsatz arbeitet.
Für die Datenverfügbarkeit verwendet Scroll eine Kombination aus On-Chain- und Off-Chain-Mechanismen. Während Transaktionsdaten aus Transparenz- und Sicherheitsgründen vom Sequencer als Aufrufdaten an Ethereum gesendet werden, werden die Statuswurzeln und Beweise im Scroll-Netzwerk gespeichert, um die Leistungseffizienz aufrechtzuerhalten. Dieser hybride Ansatz stellt sicher, dass Scroll zwar mit höherer Geschwindigkeit und geringeren Kosten arbeiten kann, ohne dabei Kompromisse bei der Dezentralisierung und Sicherheit einzugehen, die für Blockchain-Technologien grundlegend sind. Die Architektur unterstützt nicht nur die nahtlose Ausführung von Standard-Ethereum-Transaktionen, sondern auch komplexe Smart Contracts und dApps mit der vollen Leistungsfähigkeit des Ethereum-eigenen EVM.
Die Architektur und Betriebsmechanismen von Scroll stellen eine gut durchdachte Strategie zur Balance zwischen Leistung und Sicherheit dar und machen die Plattform zu einem bedeutenden Akteur im Bereich der Ethereum-Skalierungslösungen.
Technische Herausforderungen
Scroll steht wie viele Blockchain-Projekte vor mehreren technischen Herausforderungen bei seinem Bestreben, Ethereum zu skalieren und gleichzeitig Sicherheit und Dezentralisierung zu gewährleisten. Im Folgenden untersuchen wir einige dieser Herausforderungen und die innovativen Lösungen, die Scroll zu ihrer Bewältigung einsetzt:
Datenverfügbarkeit und -sicherheit
Herausforderung: Die Gewährleistung der Datenverfügbarkeit bei gleichzeitiger Wahrung der Sicherheit und Integrität der Transaktionen auf einer Layer-2-Lösung ist eine entscheidende Herausforderung. Im Kontext von zk-Rollups, wie etwa Scroll, muss das System sicherstellen, dass alle Transaktionsdaten für jeden Teilnehmer verfügbar sind, um den Status bei Bedarf zu rekonstruieren, ohne die Sicherheit zu beeinträchtigen, die die Ethereum-Basisschicht bietet.
Lösung: Scroll behebt dieses Problem durch die Verwendung einer Kombination aus Rollup- und Bridge-Verträgen. Diese Verträge sind dafür verantwortlich, dass alle Layer-2-Transaktionsdaten als Anrufdaten an Ethereum gesendet werden. Dies stellt nicht nur die Datenverfügbarkeit sicher (da das Ethereum-Netzwerk diese Daten schützt), sondern nutzt auch das robuste Sicherheitsmodell von Ethereum zum Schutz vor Datenmanipulation.
Skalierbarkeit vs. Dezentralisierung
Herausforderung: Die Balance zwischen Skalierbarkeit und Dezentralisierung ist eine immerwährende Herausforderung in der Blockchain-Technologie. Eine Erhöhung des Durchsatzes ist häufig mit Kompromissen bei der Dezentralisierung des Netzwerks verbunden, wodurch möglicherweise die Kontrolle über die Transaktionsvalidierung oder Blockproduktion zentralisiert wird.
Lösung: Scroll verwendet ein dezentrales Netzwerk von Beweisern (das Roller-Netzwerk), um ZK-Proofs zu generieren, die dann im Ethereum-Netzwerk verifiziert werden. Dieser Ansatz erhält die Dezentralisierung aufrecht, indem er den Prozess der Beweisgenerierung auf mehrere unabhängige Knoten verteilt, was dazu beiträgt, einzelne Ausfall- oder Kontrollpunkte zu vermeiden.
Komplexität der zkEVM-Kompatibilität
Herausforderung: Die Erstellung eines zkEVM-kompatiblen Systems, das alle Ethereum-Transaktionen mit Zero-Knowledge-Beweisen ausführen kann, ist äußerst komplex. Diese Komplexität ergibt sich aus der Notwendigkeit sicherzustellen, dass jede Berechnung auf Scroll unter den strengen Bedingungen, die zk-Proofs erfordern, genau und effizient als korrekt erwiesen werden kann.
Lösung: Scroll entwickelt und nutzt fortschrittliche kryptografische Techniken, darunter modernste Entwicklungen im Bereich der Zero-Knowledge-Proof-Technologie. Darüber hinaus arbeitet das Unternehmen eng mit der Ethereum-Entwickler-Community zusammen, um sicherzustellen, dass sein zkEVM vollständig mit dem EVM von Ethereum kompatibel ist. Dies bedeutet, dass Entwickler vorhandene Smart Contracts ohne Änderungen auf Scroll bereitstellen können. Diese Kompatibilität ist von entscheidender Bedeutung für die Benutzerakzeptanz und die nahtlose Integration in das breitere Ethereum-Ökosystem.
Effizienz der Beweiserstellung
Herausforderung: Das Generieren von ZK-Proofs, insbesondere für komplexe Smart Contracts und Transaktionen, die für Ethereum typisch sind, kann rechenintensiv und langsam sein. Wenn dies nicht richtig behoben wird, kann es sich negativ auf die Skalierbarkeit und das Benutzererlebnis auswirken.
Lösung: Scroll optimiert die Proof-Generierung durch die Implementierung paralleler Verarbeitungstechniken innerhalb seines Roller-Netzwerks. Bei diesem Ansatz arbeiten mehrere Beweiser gleichzeitig an der Generierung von Beweisen, was die Verarbeitungszeit erheblich beschleunigt. Scroll untersucht auch Hardwarebeschleunigungsoptionen wie GPUs und möglicherweise ASICs, um den mit der zk-proof-Generierung verbundenen Zeit- und Kostenaufwand weiter zu reduzieren.
Indem Scroll diese Herausforderungen mit innovativen Lösungen angeht, verbessert das Unternehmen nicht nur seine Plattform, sondern leistet auch einen Beitrag zum weiteren Feld der Blockchain-Technologie und erweitert die Grenzen dessen, was mit Ethereum-Skalierungslösungen möglich ist.