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【NFT和羅浮宮門口賣的蒙娜麗莎紀念品，有什麼不一樣？】
人類是喜歡追求「真實」的物種，哪怕你我皆俗人，其實根本分不出「真的蒙娜麗莎」和臨摹到近乎逼真的「複製版蒙娜麗莎」的差異。因為有真偽，才有後面衍伸一大串的交易。
而過去，你在Facebook，Twitter上發表的數位內容，不管是文字，音樂，影像，創作，過去因無法鎖定原創「真跡」的問題，如今因NFT而解決，賦予新的經濟價值：
#NFT #數位藝術 #區塊鏈 #藝術 #交易
📜 [專欄新文章] 從 Rollups 來聊聊以太坊 Layer2 的演進
✍️ Kimi Wu
📥 歡迎投稿： https://medium.com/taipei-ethereum-meetup #徵技術分享文 #使用心得 #教學文 #medium
Photo by Clark Van Der Beken on Unsplash
去年 Defi summer 的熱潮後，以太上 Defi 應用呈現爆炸性成長，造就高昂的交易手續費，為了有更快的交易速度及可負擔的交易費用，人們對側鏈、Layer2 的需求更加強烈。Rollups 是 Layer2 的一種技術，在今年相當熱門，幾個耕耘已久的專案 zkSync、Optimism、Arbitrum 等也開始廣為人知。今天想來聊聊以太坊上 Layer2 技術的演進。
State Channel
state channel 最一開始是建立在 Bitcoin 上，最廣為人知的就是 lightning network。簡單來說，就是兩方在私下建立一條可以互相轉帳的通道，轉帳完畢後把通道關閉，接著將交易後的狀態更新到鏈上。若交易一筆後即關閉通道，那交易成本就跟在鏈上一樣，所以在實務上，通道一直開著（或是一段時間），交易數筆、數百筆後再上鏈更新狀態，藉此平均每筆的交易手續費就大幅降低。也因為只需通道雙方驗證交易內容，交易速度能大幅提升，讓小額支付能夠實現，就不需等10分鐘（Bitcoin）後交易才會被打包，甚至要等6個區塊的時間。而最早在以太上的 state channel 是 Raiden。
對於 Raiden 技術有興趣的可以參考這篇文章。
Plasma
Plasma 於2017年8月由 V 跟 Joseph Poon （Lightning Network的創始人之一）所提出，概念上是可以有鏈中鏈中鏈（就是Layer2 → Layer3 → … LayerN)，藉此可達到百萬級甚至更高的交易量，不過概念太美好，沒人知道怎麼實作。
隔年1月 V 提出了 Plasma 的第一個版本 Plasma MVP，是以 UTXOs 模型的設計，接著3月提出了第二個版本 Plasma Cash，同年（2018）Plasma 的提案數呈現著爆炸性的成長（絕大部分都是基於 Plasma MVP 跟 Plasma Cash 做改進）（如下圖），強大的社群力量，讓大部分關鍵的問題在同年年底都找到了解答。也為之後的 Optimistic Rollup 打下了基礎。
而較著名的開發團隊，除了 EF 出來的 Plasma Group 外，還有 OmiseGo 跟 Matic（現在的 Polygon）。
對 Plasma 技術有興趣的，可以參考這篇、這篇跟這篇
https://ethresear.ch/t/plasma-world-map-the-hitchhiker-s-guide-to-the-plasma/4333
Plasma 看似一切美好，但因為資料的可取得性（data availability）的問題，使得在使用者體驗上有點糟糕。
Plasma 的所有交易資料都在 Plasma 鏈上，而 Plasma 鏈的礦工（即operator）只需繳交 Merkle root 到 L1 的合約作公證就好。因此若 operator 作惡，在 Plasma 鏈上交易者，就需有能力證明 operator 作惡。
在 Plasma 設計中有”所有者”的概念（UTXOs 的設計中，收款者需要到拿送款者的轉出證明，才能動用這筆款項，轉出證明只有收款人會擁有），如果該所有者不關心自己的資產，就可能造成資產無效的結果（account-based 的設計，若你不理你的帳號，別人一樣可以轉帳到你的戶頭中）。因此每個交易者須有能力自行提出證明，無法委託第三方。
而要證明這件事，用戶需要把 Plasma 鏈上的交易都下載下來，才能證明 operator 做了一件不合法的行為，也才能產生詐欺證明（fraud proof）到 L1 上的合約來證明 operator 作惡。而這個送出的詐欺證明，必需要被確保可以安全地送到 L1 上的合約被執行，因此需要有一段挑戰期，讓使用者可以下載及驗證資料（或是網路塞車造成詐欺證明無法被合約執行）。
題外話，Eth 2.0 light client利用了 ECC （Error Correction Code）的原理，所以只需要部分資料就可以驗證正確性。
Rollups
同年（2018) 9月，在支線專注隱私性的開發的 Barry Whitehat 提出了 zk Rollup，隨後 V 也在以太坊研究員論壇發了一篇文章，解釋 zk Rollup 是如何運作的，並以On-chain scaling to potentially ~500 tx/sec through mass tx validation 為標題，也因此開啟了 Layer2 新的一頁。隔年（2019）三月，Matter Labs 獲得了 EF 的 grant 將 zk Rollup 產品化，也就是大家所知的 zkSync。
所謂的 rollups，一樣是在 Layer2 上做交易，不同的是 L1 上會記錄每一筆的交易紀錄。什麼！如果每一筆交易紀錄都上鏈，跟一般 L1 交易有什麼不同？想了解細節可以看這篇。簡單來說，在合約裡用了一顆樹來記錄每個帳號的狀態，樹的第幾片葉子（index）代表一個帳號地址，因此帳號就從20 bytes 的地址變成了幾個 bytes 的 index。以 ZK Rollups 來說，交易都是在 Layer2 被驗證過的，所以簽章資訊（65 bytes）也不用上鏈，Optimistic Rollups 會利用簽章聚合的技術，數百個簽章最終會被聚合成一個。因此，交易資料從原本100多 bytes 變成了10幾個 bytes。因為交易紀錄都 ”放上鏈“，資料可取得性也就不是問題了。
”放上鏈”指的是利用 calldata 的方式放在鏈上，並非一般認知的寫進合約裡。非０值的 calldata 每 byte 需要耗費 16 gas，而合約寫進一個 32bytes 的資料需要花 20,000（新增） or 5,000（修改） gas，相當於每個 byte 的成本為625 or 156 gas，約為 calldata 的 40 or 10倍。
同年（2019）六月 John Adler 在以太坊研究者論壇提出了Minimal Viable Merged Consensus，也就是大家熟知的 Optimistic Rollups 的原型，接著 Plasma Group 基於John Adler 的提案，提出了 OVM，從此 Layer2 上除了單純的轉帳外，還可以執行合約，也奠定了 Rollups 在 Layer2 的地位，開啟 rollups 的新世代。
StarkWare 團隊建立了可評估的數學模型，驗證了 calldata 的成本從64 gas 降到 16 gas並不會對鏈的安全造成危害，提出了 EIP-2028（在 Istanbul 上線），也是推動 rollups 可行性的重要一環。
Validity Proof v.s. Fraud Proof
Optimistic Rollups 跟 ZK Rollups 最近有很多文章在介紹跟比較，這邊就不贅述。這邊想聊的是資料的有效性，這篇文章解釋地很好，這裏擷取部分敘述。ZK Rollups 保證了上鏈的資料都是正確的，資料必須被驗證過是合法的（例如沒有被雙花）才會改變使用者的狀態（例如 balance），跟現在各個主鏈的設計是一樣的，稱作有效性證明（Validity Proof），這種設計假設大家都是壞人，要通過驗證才會相信你，確認資料是百分之百的正確聽起來很理所當然，但是背後要維護資料的正確性，需要相當高的成本。
Optimistic Rollups 則是相反，假設大家都是好人，送上鏈的交易都接受，當發現有人作弊，再靠檢舉機制來更正狀態，這稱作詐欺證明（Fraud Proof）。這樣的機制系統維護成本較低（L1 上不需要驗證每一筆資料的正確性），但需要多一個爪耙子的角色來維護系統的安全，也就多一個系統潛在的風險。而要確保爪耙子有足過的時間反應，就不能讓使用者即時地離開系統，這是 Optimistic Rollups 最被詬病的一點，提款要等七天（現在有第三方流動性提供者，使用者可以請第三方流動性提供者預付使用者的提款。使用者支付手續費來換取快速提款的服務，而流動性提供者則承擔資產鎖住七天的風險來賺取手續費。不過在 protocol 層以安全性為主要考量，還是需要較長的挑戰期）。
ZK Rollups 的實作上，也有數個小時的提款期，不過那是基於成本考量，而非安全性。
此外對照於 Plasma， rollups 的設計是 account-based，交易也都公開在鏈上，每個人都可以參與監督及提出詐欺證明。
ZK Rollups v.s. Optimistic Rollups
ZK Rollups 從資料的有效性來看勝過 Optimistic Rollups，離開系統時不需要額外的挑戰期，能即時提款離開系統，不過付出的代價就是交易延遲上鏈。因為產生 zkp 證明需要龐大的運算量，產生一次證明，大約需要10 ~ 20分鐘，所以說在 Layer2 上做一筆交易，10分鐘後你的交易才是有 L1 的安全性。
為了能盡早得知發出的交易是否完成，實作上會把完成的交易先丟上鏈，等zkp 證明產生後再上鏈驗證其正確性，若驗證成功，則交易視同有 L1 的安全性。
但是在通用性上，Optimistic Rollups 沒有複雜的 zkp 電路的限制，對於合約的支援度上更好，而且 zkp（SNAKRKs）在使用前需要一個盛大的啟用典禮（trusted setup ceremony）。
zkSync
zkSync 1.0 在去年（2020） 六月上線，因為不能執行合約，使用的專案並不多。同年的年初，Matter Labs 已經默默在開發一種新語言 Zinc，是可以在 zkSync 上開發合約的語言。年底，與 Defi 專案 Curve 合作，發表了在 zkSync上可以跑基本版的 Curve（兩幣交換）。今年（2021）三月，Matter Labs 發表了令人振奮的消息，zkSync 支援 EVM！只需要部分修改現有的合約就可以部署到 zkSync 上，測試網今年五月已經上線，主網預計8月上線。不過目前測試網上的交易量非常地少，相信在初期還是有相當多問題或是困難，以短期來看，Optimistic Rollups 陣營的速度跟支援度略勝一籌，不過個人相信長期會是 ZK Rollups 的世代（私心認為 lol），但最終還是由生態系的大小來決定贏家。
在 ZK 這個陣線上有延伸出不同的設計，為了加快速度及減少上鏈成本，StarkWare 提出了 Validium 的概念，資料不上鏈但使用 zkp 確保資料的正確性，像是 StarkWare 的 Volition 跟 Matter Labs 的 zkPorter 都是同樣概念的實作，不過不是本篇的重點，就不多解釋。
ETH 2
V在2020年10月提出了 A Rollup Centric Ethereum，rollup 也因此進到 Eth2 的規劃中。Eth2 的設計中 shard chain 是資料層，而在 phase 2 後才有執行層（也就是才能執行合約），V 的提案 除了讓 shard chain 當資料層外，也會內建 rollups 的邏輯。至於會採用哪種 rollups 目前沒看到結論，不過 V 本人是傾向 ZK Rollups。如果成真，那未來數百個 rollups 之間的溝通，將會是另一個挑戰 。
專案比較
ZK Rollups 有目前這幾個較知名的專案： zkSync（Matter Labs）、 Hermez（Iden3）、 Loopring（Loopring）、 StarkNet（StarkWare）跟 Aztec（Aztec）。
Optimistic Rollups 目前幾個專案 Optimism（Optimisim，前Plasma Group 成員）、 Arbitrum（Offchain Labs）、 Fuel（Fuel）。
這是目前幾大 rollups 的生態系（今年3月時的統計），比較值得一提的是，Uniswap 團隊因為社群的投票，也將會在 Arbitrum 上面部署，對於整個 Arbitrum 的生態，相信有很大的影響。
https://www.chainnews.com/articles/872971457746.htm
感謝 NIC Lin 及 Chih-Cheng Liang 的審查跟建議。若有錯誤或不同觀點，歡迎指教。
從 Rollups 來聊聊以太坊 Layer2 的演進 was originally published in Taipei Ethereum Meetup on Medium, where people are continuing the conversation by highlighting and responding to this story.
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📜 [專欄新文章] 來聊聊MEV之亂
✍️ Anton Cheng
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MEVA vs Fair Ordering.
Credit: MP頭條
前言
最近這幾個月來，以太坊上面的MEV(Miner Extractable Value)的話題越來越紅，對於該如何解決這之中的不公平性，社群中展開了很大的爭論。由於最近剛好看到一篇很棒的Tweet統整了這半年來的一些好文章，就試這整理一下這幾篇的主要論點。（如果對MEV已經有基本概念的人，也可以直接follow這個thread就好xD）
— @benjaminsimon97
由於主要辯論的雙方剛好是目前做Optimistic Rollup最有名的兩大團隊：Optimism 和 Arbitrum，因此我們也可以透過這次辯論看出兩個團隊未來的開發走向。
前情提要: 什麼是MEV (Miner Extractable Value)
在Ethereum現有設計中，Miner有著選擇交易收入區塊(Tx Inclusion)，和決定交易先後順序(Tx Ordering)的權力。MEV指的就是礦工透過掌握這兩個權力所能提取的總價值。
雖然名詞定義上為礦工的可抽取價值，但是除了礦工之外，很多Front running 機器人在做的事情也是一樣的：透過觀察mempool裡面的交易，當發現front run機會的時候，透過付錢更高手續來讓自己的交易先被執行，這之中所抽取的價值，也是所謂的MEV，因此在後面會提到的很多文章中，大家直接用Front Run這個詞來代表了擷取MEV的行為。@danrobinson 在他經典的文章 Ethereum is a Dark Forest 中很好的闡述了如此的現況，也正式把這個問題帶進更多人的視野。
在那之後，一個名為FlashBots的組織現身，開始進行公開的MEV 相關研究與開發，旨在改善EVM帶來的負面影響，例如：front running 造成手續費提高、 MEV太高對以太坊安全性的影響。非常推薦大家Follow他們的進展。
接下來我們就來看看，一個重要的Proposal已經圍繞它而生的一些辯論。
MEVA (MEV Auction)
MEV Auction 是由 Karl Floersch 、Vitalik 、Philip Daian等人，於2020年一月共同提出的解決方法，字面上的翻譯就是透過一個拍賣(Auction)機制，讓MEV可以被更公平的分配。Karl 同時也是Optimism的CTO，也可能是因此設計出了這個能夠完美契合Layer2的架構。
更精準一點來說，這個拍賣要拍賣的是礦工的兩個權力中的「排序權」：它礦工未來只負責「選擇交易進入區塊」，而不再控制區塊內交易順序的排列，而把此權交給另外一個叫做Sequencer的角色來進行。至於Sequencer的選擇方式，就會是一個簡單的拍賣競標。在競標中獲勝的Sequencer將可以拿到未來一段時間的區塊排序權。至於整個協議競標中得來的錢，可以作為提供公共財的資金(fund public goods)。
為什麼說這個提案契合Layer2，是因為在L2原本的設計中，就是由一個Sequencer收取所有用戶的L2交易，在L2的鏈上執行，最後把執行結果以及所有交易資料Publish到L1上。換言之，這個排序者角色其實已經存在L2的架構中。若是L2層先實做看看這個拍賣機制，就可以在不改變以太核心協議的情況下，測試一下其可行性、參數等等。
對MEVA的質疑
在MEVA概念被提出之後，Ed Felton (Arbitrum 背後公司 Official Lab 的創辦人兼普林斯頓的教授)，對此提出了諸多的質疑。
1. 用戶最終體驗是否變差
Ed Felton最先寫了一篇名為「MEV auctions considered harmful」的文章，其中質疑了這個設計會讓使用者體驗更糟：這個Ordering權力的競標，無異於將「Front Running」這個行為專業化，因為理論上最會front run的人，將能夠一直出最高價得標。這在使得「Tx Ordering」這個權力中心化的同時，更變向鼓勵了大家開發厲害的front running程式，最終的受害者仍是的以太坊一般用戶，因為所有的MEV其實都是從用戶的身上抽出來的。
MEV auctions considered harmful
Vitalik 對Ed的看法提出了反駁：他認為「MEV來自用戶」這件事是一個已知且不可避免的事實，這個機制主要的重點，在於分離MEV的收入與礦工的收入，藉由把這個金流轉給Sequencer這個非礦工的角色，可以去除礦工中心化等危及Layer1 安全的疑慮。一個簡單的例子就是：若是有一個MEV很高的區塊（假設礦工可以透過re-ordering拿到100個ETH），那麼礦工就有動機在這個區塊高度進行fork（希望最終自己的挖到區塊被網路接受）。這個例子讓我們看到，考慮MEV會使得礦工的行為比起「單純領block reward」更難預測，這將危及到Layer1的安全。
Vitalik也表示，專業化帶來的「中心化tx ordering」並不見得是件壞事，儘管它對於使用者體驗是有害的，但無論如何MEV是有個上限的，Sequencer並沒有權力從使用者口袋偷錢，而且用戶可以在任何時候決定不使用這種比較容易被Front-run的合約。
2. 沒有MEV Auction的話，L1真的會變得更中心化嗎
Ed 接著寫了一篇名為「Front Running as a service」的文章，簡單回應了中心化tx ordering的問題，也挑戰了另一個MEV Auction的假設：「MEV將使得L1 Mining power趨於中心化」。
這個假設背後的理由很簡單，假如有一個礦池特別會front run，它將能夠獲得比其他礦池更高的收入，這會吸引所有礦工轉到這個礦池。
Ed 提出的反駁理論也十分有趣：假設現在有兩個礦工：A與B，其中兩者都有一定的算力，但A有較好的MEV程式，因此能夠透過排列交易獲得更高的收益。在任何時間點，只要B還存在，A礦工就有動機把這個MEV程式「賣給」B，因為本來B也有機會挖到一些區塊，在這些區塊中A的收益為0。若是能夠達成一個互惠的條件：B將使用A的程式多賺的收入分一部分給A，那麼這筆交易對於礦工A與B而言都是有益的，因此這筆交易必定會發生。
Front-Running as a Service
其衍伸意義為：身為MEV專家的礦工，其實有動機提供「Front Running as a service」，所以最終這個Service會自然被分離出來，並且形成一個自己的市場，本質上跟MEVA是類似的，並不會導致L1算力中心化。
3. MEV Auction是否真的能分離Tx Inclusion 與 Tx Ordering
Ed 還寫了另外一篇「MEVA(What is it good for?)」的文章，用經濟學解釋為什麼這個Auction最終會失效。
MEVA (What is it good for?)
簡而言之，不管我們如何想要分離這兩個權力，最厲害的front-runner若是能夠同時掌握Tx Inclusion的權力，它必定能夠提高自己的收入。這也表示，最厲害的Sequencer會想要自己成立一個礦池，因為當他同時掌握Tx Inclusion和Tx Ordering 兩個權力時，他能夠提供最高的報酬。因此一個理性的Sequencer會願意透過提高給礦工們更高的獎勵，來壟斷Tx Inclusion + Tx Ordering的權力（這是一個在現實商業世界中非常常見的壟斷策略）。這會使得最後這個模式會變得跟現在一模一樣：由單一角色決定Tx Inclusion和Tx Ordering的權力。
Fair Sequencing
不難看出，Ed所有的論點都圍繞一個重點：MEV Auction最終並沒有辦法解決任何問題，而且這個拍賣還會為社群帶來更多問題：例如一次拍賣24小時的交易排序權力，會讓這個權力過度中心化。
那麼Ed所在的Official Lab有提出什麼解法嗎？其實有：他們認為真正解決這個問題的方法並不是在鼓勵專業化Front Run並且拍賣這個權力，而是從根本上消除Front Run的機會，也就是說，應該要設計一個機制「避免」任何人任意排列交易順序。也就是所謂的Fair Sequencing問題。
在Arbitrum目前的計畫中，在未來他們會在Arbitrum Layer2中引入一個這樣的「公平排序」。實際的細節還沒有太明朗，他們計劃在幾個月內上線的第一個Rollup 版本也不會包含這些功能，所以其實他們的Mainnet Launch會類似Optimism，由單一Sequencer決定所有交易排序。但還是很期待他們未來能不能夠真的實作出更好的方法。
Chainlink Labs: Fair Sequencing Service
另一位Chainlink Labs 研究員(身兼康乃爾的教授) Ari Juels，也因為最近在CoinDesk發表了一篇類似的文章質疑MEVA，讓這個問題加溫不少。在這篇文章中，用了一個非常極端的譬喻：把Front Run這種惡意行為比喻為犯罪，若是一個城市充滿了罪犯，一個政府該做的事情並不是拍賣大家入室盜竊的權力、再將這些拍賣所得拿來回饋人民。反之，政府應該想辦法阻止犯罪。
這篇文章透過這樣的比喻，來表達對於MEVA機制的不認同，同時譴責Flashbots這類的社群專案是在系統化的傷害使用者，並指出「如何解決MEV應該成為以太社群的研究重點」。
Opinion: Miners, Front-Running-as-a-Service Is Theft - CoinDesk
文末的結論跟Ed Felton 相同，都是認為Fair Sequencing 才是此問題真正的解決之道。這其實是呼應自己Chainlink Labs幾個月前發佈的一個 Fair Sequencing Service。簡而言之，就是透過Chainlink 最擅長的預言機（Oracle network）來投票、避免讓一個中心化Sequencer角色單獨掌握這個權力。
其實這個Fair Sequencing 問題是一個非常大的研究領域、除了Chainlink labs提出的Oracle解決方法以外，還有許多包括ZKP的其他解決方法。我會盡量多Follow一些，以後有機會再來做更多介紹。
社群中其他的聲音
對於這個MEVA vs Fair Ordering的爭論，除了理論派以外，也有不少其他的聲音讓我們可以更全面地看看的整個局勢。其中一則Tweet表示：MEV Auction在實作上比Fair Ordering單純許多、也不需要牽扯一些複雜的密碼學：
— @tarunchitra
最後一定要提一下的是另一個以太坊大佬 Hudson 對於Ari這篇文章的回應。他認為MEV問題在短期內將會持續困擾使用者，Flashbots這種公開透明的開發流程能夠吸引更多社群關注，並且能夠讓MEV更公平的分配給更多角色、而非只是少部分的玩家。同時他也指出，以太坊核心開發者目前有更重要的2.0開發工作要做，面對這個議題，大家應該更踴躍參與以太坊公開的研究流程，而不是把所有的責任丟到所謂的「Core Devs」身上。
— @hudsonjameson
個人覺得Hudson這一段回應其實很值得大家更多思考，除了在學術上的辯論以外，真正實質上的社群參與也是很重要的。
小結
整個MEV議題到目前為止還是一個ongoing debate，在接下來幾天會不會愈演愈烈、會不會有人提出新的觀點，都是非常值得大家關注的問題。就像文章開頭低一篇Tweet所說的，這是非常高學術性良性辯論，我這裡只簡單的收錄了一部分，由於是順著Official Lab的脈絡撰寫、難免有些偏頗，希望大家可以到Flashbots的Github了解更多，會對於目前Optimism + Flashbot那一派目前所在做的事情有更多的了解。
如果還沒有follow Philip Daian這個人，非常建議大家Follow他。他除了是Flashbots目前最主要的推手之一，更有趣的是，他現在還在Cornell 念PHD，並且是Ari的學生。這場師生大戰讓整個辯論更加戲劇性，但卻不失其高質量的本質。對於接下來還會有什麼發展，讓我們一起期待吧。
— @phildaian
來聊聊MEV之亂 was originally published in Taipei Ethereum Meetup on Medium, where people are continuing the conversation by highlighting and responding to this story.
👏 歡迎轉載分享鼓掌
