TRA:Rollup Bridge 介绍（五）：Hop Protocol 第二部分

作者：NicLin，imTokenLabs资深区块链工程师

本文受众：区块链开发者、对Rollup有所了解的区块链爱好者

本篇是RollupBridge介绍的第五篇，主要用来补充第二篇HopProtocol第一部分的运作细节，建议先从第二篇看起：

以下所称的L2皆指Rollup而非Plasma或侧链以下所称「资产」和「代币」两个词指的是一样的东西以下所称「七天」和「Rollup挑战期」两个词指的是一样的东西以下示意图中Arbitrum会是RollupA，Optimism会是RollupB，使用者要将资产从RollupA跨到RollupBHopProtocol第一部分中用fasttransfer代指跨Rollup的transfer，来和第一篇MakerBridge的fastwithdraw做区隔，不过本文会用transfer/withdraw代指一样的事情Recap:Relaytransfer资料

为什么要relaytransfer资料？

因为transfer资料是客观的资料，Hop合约不能随便相信流动性提供者说他替谁先垫付了某笔transfer就拨款给Bonder，Hop合约只会认transfer资料来确认实际上transfer是否发生，所以Hop合约只有等到transfer资料真的抵达RollupB时才会拨款给Bonder。

对使用者来说，如果Bonder帮他垫付了，则他完全不需担心transfer资料的relay过程。但如果Bonder下线了，使用者就要自己把transfer资料relay到RollupB来向Hop合约证明并取回自己应得的代币。

注：Hop把transfer资料从Rollup送到L1的过程叫做commit。

Scroll联创张烨公布路线图：将在zkEVM主网上线后部署去中心化排序器:9月22日消息，在万向区块链实验室主办的第八届区块链全球峰会上，Scroll联合创始人张烨发表《Scroll的设计与架构》主旨演讲，Scroll正在建立一个EVM等效的ZK Rollup，其设计决策遵循安全性、效率、EVM等效性和去中心化，其架构由Scroll节点、链上的智能合约、去中心化的证明器网络三部分组成。Scroll当前已经完成了预Alpha的测试网，接下来第二阶段将邀请开发者基于其网络部署一些智能合约，并且开发一些额外的应用；第三阶段将启动二层证明的外包，邀请社区参与成为证明节点；第四个阶段到达zkEVM主网阶段，将在经过严格的代码审计以及性能提升后部署并且上线主网；第五个阶段将部署去中心化的排序器，从而使得zkEVM更加高效。[2022/9/22 7:14:15]

Recap:BatchTransfer

HopProtocol第一部分有提到为了节省Bonder的成本，Hop设计让transfer可以以batch的方式一次commit回L1，不需每一笔都commit一次。而batch的条件分别是(1)累积512笔transfer或(2)离上一次该Bondercommit的时间已经过了一天。

注1：条件(2)是为了在不打扰Bonder前提下让使用者能够自己完成relay的条件：当Bonder下线太久时，使用者可以自己把transfer资料commit到L1，再relay到RollupB。

注2：Bonder自己来commit时可以不受(1)限制，不管累积几笔transfer，随时都可以commit。

而batchtransfer也不会真的把batch里面所有transfer资料都commit进去，而是把transfer资料组成一个MerkleTree，然后只commitMerkleRoot。当要使用到transfer资料时，再提供MerkleProof来证明transfer存在于该MerkleTree里。

StarkWare推出ZK Rollup扩容方案StarkNet Alpha 1版本:StarkWare推出ZK Rollup扩容方案StarkNet Alpha 1版本，该版本更新包括实现了L1、L2交互功能、实现了L1链上数据可用性，可通过L1数据构建StarkNet的状态等，此外，StarkNet还发布了StarkNet操作系统的代码，包括合约部署、交易执行等细节。[2021/7/20 1:03:37]

注：实际上commit的函式名称为commitTransferRoot。这里看到Hop用的是transfer的字眼，而待会可以看到在RollupB上的操作Hop会用withdraw，但其实两个指的是一样的。

接下来会搭配图示介绍使用者和Bonder的操作流程及challenge机制。

使用者视角的运作流程

对使用者来说，使用Hop会有两种结果：(一)Bonder为你在RollupB上垫付，或是(二)Bonder没有垫付，导致使用者必须自己完成把transfer资料从RollupArelay到RollupB的旅程。

结果一：Bonder有垫付

Happycase：Bonder完成垫付

1stTx

使用者发起withdraw，他有两个选择：如果使用者有hUSDT，则他直接触发L2_Bridge合约的send函式；如果他没有hUSDT，则触发AMM_Wrapper合约的swapAndSend函式，先用USDT去换成hUSDT。L2_Bridge合约会销毁hToken，表示资产从RollupA离开，并emitevent，让Bonder知道。

路印协议 Steve Guo：短期Optimistic 或胜出，中长期ZK Rollup将胜出:3月11日，在以《Layer2百花齐放， DeFi 们如何“站队”？》为主题的AMA中，路印协议CTO Steve Guo、Synthetix大中华区负责人Dorothy、Huobi Global商业战略总监哲叔、Starks Network联合创始人张晓关于即将到来的Layer2展开了精彩的对话。

Steve Guo表示，路印协议的设计考量最重视安全性。zkRollup相比于Optimistic Rollup来说，最大的好处就是在于能保证用户资产结算的最终确定性时间比较短，能做到分钟级别，而Optimistic Rollup则需要1周以上的时间。

Steve Guo认为“在短期内，对于通用EVM计算而言，Optimistic Rollup可能会胜出，随着ZK-SNARK技术的改进，在中长期而言，ZK Rollup将在所有用例中胜出。”在接下来2年左右的时间，会多个Layer2共存。一些严重受限于Layer1资源的一些应用场景会在Layer2上得到更大的爆发，比如DEX，去中心化的永续合约，去中心化的期权等项目。[2021/3/11 18:36:52]

2ndTx

接着Bonder执行垫付，如果使用者要收hUSDT，则合约会直接铸造hUSDT给使用者，如果使用者要收USDT，则会多一步，把铸造的hUSDT去换成USDT再给使用者。

结果二：Bonder没有垫付

Unhappycase:使用者要自己relaytransfer资料到RollupB来领取资产

这边的步骤是接续在使用者已经透过L2_Bridge合约申请withdraw并销毁hToken之后。

ZKSwap将在2到3周内发布100% ZK-Rollup版本:据官方消息，ZKSwap将在2到3周内发布100% ZK-Rollup版本。[2021/2/28 18:00:41]

1stTx

如果使用者的withdraw刚好是第512笔withdraw，则会直接触发commitTransferRoot函式，将TransferRoot送到L1。

如果不是的话，则他需要等到离Bonder上次commit时间的一天后才能自己去执行commitTransfer，commitTransfer会去触发commitTransferRoot函式，将TransferRoot送到L1。

2ndTx

接着就要等到RollupA的挑战期过后，才能完成TransferRoot到L1的写入。假设今天该TransferRoot已经经过了七天挑战期，则任何人都可以去把TransferRoot的跨链讯息relay到L1_Bridge合约，这笔交易会同时把TransferRootrelay到RollupB。

3rdTx

通常等个五到十分钟，TransferRoot就会被relay到RollupB上的L2_Bridge合约。等到TransferRoot被写进L2_Bridge合约后，使用者就可以触发合约的withdraw函式，提供MerkleProof去证明自己的withdraw存在在这个MerkleTree里，这时合约就会直接铸造hUSDT给使用者，完成withdraw。

Bonder视角的运作流程

第一步：流动性提供者先垫付

第一步是Bonder发现使用者在RollupA上申请withdraw后，他在RollupB去触发bondWithdrawalAndDistribute函式，垫付给使用者。

V神：Rollups预计在短期和中长期成为以太坊扩容的基石:以太坊创始人V神发布《不完全的Rollups指南》一文，其中介绍了Rollups技术、原理及其发展。他在最后说道：Rollups是强大的二层扩容范例，预计在短期和中期(也可能是长期)将成为以太坊扩容的基石。

Rollups已经看到了以太坊社区的巨大热情，因为与之前的二层扩容尝试不同，Rollups可以支持通用EVM代码，允许现有的应用程序轻松迁移。为了做到这一点，Rollups做出了一个关键的妥协:不尝试完全脱离链，而是把每个交易的少量数据留在链上。有很多类型的Rollup，在设计空间中也有很多选择。

他指出Rollups仍处于发展早期，开发仍在快速进行中，但确实有效，其中一些(特别是Loopring、ZKSync和DeversiFi)已经运行了几个月。在未来的几年里，Rollup领域将会出现更多令人兴奋的工作。[2021/1/5 16:27:16]

你可能会以为垫付是Bonder将自己的hToken转给使用者。但实际上的过程是：合约会铸造新的hToken给使用者，然后在合约的帐本上记录下该Bonder因为这笔垫付所新增的负债。

第二步：等待TransferRoot被commit

Bonder可以等待凑满512个withdraw再开始relaywithdraw资料。或是提前去RollupA的L2_Bridge合约触发commitTransfer，开始relaywithdraw资料。当Bonder在RollupB的负债多到他没办法再垫付后，他就可能会提前去触发commitTransfer。

第三步：在TransferRoot被写进L1_Bridge合约前，先为该TransferRoot做担保

因为等待RollupA挑战期结束才能relayTransferRoot的时间可能太久了，会影响Bonder的资本效率，所以Hop做了一个trade-off：引入一个challenge机制。

Bonder可以为自己的TransferRoot担保：不需要等到RollupA挑战期结束并把TransferRoot写入L1_Bridge合约，就可以直接去触发bondTransferRoot，把TransferRootrelay到L2的合约。等待五到十分钟TransferRoot写进L2_Bridge合约后，Bonder就可以触发settleBondedWithdrawal，将之前垫付所累积的负债抵销。

Bonder在执行bondTransferRoot时要顺便抵押TransferRoot总金额的110%。因此当一个Bonder担保一个假的TransferRoot，意图在RollupB抵销负债被抓到时，他在L1会被没收的金额会是他在RollupB抵销负债金额的110%，所以想要造假是有风险在的。

注：TransferRoot总金额指的是这一批withdraw金额的加总。

但如同其他challenge机制，challenge也是有时效性的。目前如果Bonder触发bondTransferRoot后，经过一小时都没有人challenge的话，则该TransferRoot就会被视为合法，不能再被challenge。

第四步：Bonder完成TransferRoot的relay，将TransferRoot写进L1_Bridge合约

等到RollupA挑战期过后，Bonder就可以将TransferRoot的跨链讯息relay到L1_Bridge合约。但如果Bonder没有被challenge的话，其实他没有动机要完成relay。不过只要Bonder担保的是正确的TransferRoot或是Bonder造假TransferRoot都有被抓到的话，没有完成TransferRootrelay不会影响系统的安全性。

当TransferRoot被challenge

第一步：bondTransferRoot

首先，从BonderbondTransferRoot开始。

第二步：challenger抵押TransferRoot总金额10%来挑战TransferRoot

如果challenger发现Bonder产生的TransferRoot不合法，例如里面偷偷夹带了不存在的withdraw，则challenger可以透过抵押TransferRoot总金额的10%来进行challenge。

Challenge被申请后，L1_Bridge合约会把Bonder担保的金额新增到Bonder的负债。

注：如果没有被challenge，系统就会放行，不以增加Bonder负债的方式来扣住Bonder资产。

如果challenge成功，则负债会保留，表示Bonder的钱被系统没收；如果challenge失败，系统会从Bonder负债中减去原本担保的金额，表示系统将钱还给Bonder。

第三步：等待RollupA挑战期结束，将真正的TransferRoot写进L1_Bridge合约

等到RollupA挑战期过后，Bonder或Challenger就可以将TransferRootrelay到L1_Bridge合约。但还不能resolvechallenge，Hop有设定一个challengeResolutionPeriod来确保challenge可以resolve时，Rollup挑战期已经结束，意即确保TransferRoot已经被写入L1_Bridge合约里了。

注：目前challengeResolutionPeriod是十天。

第四步：等待challengeResolutionPeriod结束

真正的TransferRoot讯息抵达后就可以验证Bonder当初担保的TransferRoot是不是对的，决定challenge是否成立。

如果challenge不成立，系统会从Bonder负债中减去原本担保的金额，表示系统将钱还给Bonder。而Challenger的抵押则会被没收。

如果challenge成立，则Bonder的负债会保留，表示Bonder的钱被系统没收。Challenger除了拿回自己的押金，还会获得Bonder担保金额当作challenge奖金的那10%。

注：奖金其中有一半会被销毁，目的是避免Bonder自己challenge自己，同时拿回完整的押金和奖金。

风险评估

使用者风险

如果Bonder有垫付给使用者，则使用者成功完成withdraw，皆大欢喜。

如果Bonder没有垫付给使用者，则使用者必须要自行完成TransferRoot的relay，这会需要讯息能够正确地从RollupA->L1->RollupB传递。

不过只要Hop合约和RollupL1<->L2messegebridge都有顺利接上，且Rollup都正常运作，就能够达成，这是一个相对可靠的安全假设。所以对使用者来说，风险是相对小很多的。

Bonder风险

因为Bonder们的钱都锁在同一个合约，所以假设有challenge没被抓到，则代表攻击者可以凭空降低自己的负债、提走不该提走的钱，这对所有Bonder都会造成损失。

而目前一小时的challengewindow其实是相对短暂的，再加上一个withdraw可以是从任意?Rollup转任意资产到任意其他Rollup，要假设整个系统内所有的withdraw都能被监控会是一个具有挑战性的要求。

风险提示：本文内容均不构成任何形式的投资意见或建议。imToken对本文所提及的第三方服务和产品不做任何保证和承诺，亦不承担任何责任。数字资产投资有风险，请谨慎评估该等投资风险，咨询相关专业人士后自行作出决定。

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