Skip to main content
Improvado
Международный агрегатор рекламных кампаний
60 млн $
капитализация
22 млн $
инвестиции в серии А
Создаем стартапы на блокчейне Cardano с использованием платформы Plutus, написанной на Haskell
Узнать больше

Как работает блокчейн Scroll: технические детали и обзор архитектуры

scroll

Из этой статьи вы детально узнаете: о Scroll, который состоит из централизованного узла секвенирования (execution node, rollup node) и децентрализованной сети (roller net), архитектуре и рабочем процессе rollup. Советую прочитать перед этим вот эту статью.

Scroll — это блокчейн второго уровня (Layer 2 — L2), созданный для масштабирования Ethereum. Он использует ZK-Rollups — свертки с доказательством нулевого разглашения (Zero-knowledge proofs — ZKP) для объединения транзакций за пределами основной сети (L1). В L1 в свою очередь отправляется только криптографическое доказательство, что транзакции обработаны верно, а также сжатые данные об этих транзакциях.

Разрабатывался совместно с группой Privacy and Scaling Explorations в Ethereum Foundation более года.

Технические принципы и предпосылки к созданию блокчейна

Каких технические принципы были основополагающими и что в свою очередь повлияло на дизайн блокчейна, можно детально изучить в этой статье.


Архитектура


Для того чтобы понять, как работает блокчейн, сперва необходимо понять, какие уровни архитектуры существуют и из чего они состоят.

Рассмотрим верхнеуровнево общую архитектуру согласно картинки ниже.

Settlement Layer

Находится данный уровень в Ethereum и состоит из двух контрактов — Bridge Contract и Rollup Contract.

Bridge Contract:

  • позволяет пользователям и dapps отправлять сообщения, активы, транзакции (если dapps в L1) в сеть Scroll (L2) и обратно в L1.

Rollup Contract:

  • проверяет сгруппированные транзакции (batch) отправленные с L2;
  • предоставляет доступность данных (обеспечивает возможность любому участнику сети получить доступ к информации о транзакциях и блоках);
  • упорядочивает транзакции для канонической цепочки Scroll (в блокчейне транзакции должны быть обработаны в определенном порядке, чтобы избежать двойных расходов и других видов мошенничества. Уровень расчетов обеспечивает, что транзакции, входящие в каноническую цепочку Scroll, обрабатываются в правильном и последовательном порядке).

Sequencing Layer

Состоит данный уровень из узлов — Execution Node и Rollup Node.

Execution Node:

В первую очередь следует сказать, что на данный момент это централизованный узел, который является одним из главных компонентов протокола.

Он ответственный за:

  • проверку и выполнение транзакций, которые были отправлены пользователями через L2 сеть или через L1 контракт — bridge;
  • создание блоков L2 из транзакций.

Rollup Node:

  • группирует транзакции в пакеты (batch);
  • публикует данные транзакций и информацию о блоках на Ethereum для обеспечения доступности данных;
  • передает доказательства правильности транзакций на Ethereum для окончательного подтверждения пакета транзакций (финализации в L1).

Proving Layer

Данный уровень состоит из модуля Provers и Coordinator.

Provers:

Это пул проверяющих в децентрализованной сети.

Они ответственные за создание доказательств действительности zkEVM, которые проверяют правильность транзакций L2.

Coordinator:

В свою очередь Coordinator — это модуль, который отправляет задачи проверки случайному Prover и передает доказательства на Rollup Node для окончательности транзакций в Ethereum.

Rollup процесс

Предлагаю теперь детально разобрать схему.

Для начала, следует разобрать из чего состоят узлы.

Execution Node содержит модули:

  • Sync service. Подписывается на события контракта Bridge. Как только этот модуль обнаружит новую транзакции, он генерирует ее в особый формат L1MessageTx и добавляет их в локальную очередь L1 транзакций;
  • Mempool. Собирает транзакции, которые напрямую отправляются в L2;
  • Executor. Извлекает транзакции как из локальной очереди транзакций L1, так и из Mempool L2, выполняет их для создания нового блока L2.

Rollup Node содержит модули:

  • Relayer. Отправляет commit transactions и finalize transactions в Rollup Contract для обеспечения доступности и окончательности данных;
  • Chunk/Batch Proposer. Создает chunks / batch из транзакций и отправляет либо в базу данных, для последующей отправки на Prover для генерации доказательства, либо в контракт Rollup, для предварительной фиксации в сети L1.

Получается, что процесс Rollup состоит из трех этапов:

  1. Транзакции проверяются и выполняются в Execution Node.
  2. Транзакции упаковываются в batch и фиксируются изменения в L1.
  3. Генерация доказательства и отправка в Rollup contract для финализации транзакций.

Порядок работы

Теперь давайте пройдемся по схеме по каждому пункту.

Транзакции проверяются и выполняются в Execution Node:

1. Пользователи отправляют транзакции через L1 bridge или напрямую в L2 сеть.

2. Sync Service извлекает последние добавленные транзакции L1 с Bridge contract.

3. Секвенсор L2 (Execution Node) обрабатывает транзакции из очереди, которые поступили как из L1, так и из mempool L2, и создает блоки L2.

Транзакции упаковываются в batch и фиксируются изменения в L1:

4. Rollup Node отслеживает последние блоки L2 и извлекает данные транзакций.

5. Rollup Node предлагает новый chunk или batch и записывает его в базу данных. О том, как происходит создание block, chunk и batch, рекомендую посмотреть тут.

6. После создания нового batch (пакета), Relayer собирает данные транзакций в этом пакете и отправляет commit transaction в Rollup Contract для обеспечения доступности данных. Таким образом происходит предварительная фиксация данных в L1.

Генерация доказательства и отправка в Rollup contract для финализации транзакций:

7. Coordinator опрашивает новый chunk или batch из базы данных:

  • Если был создан новый chunk, тогда Coordinator запросит трассировку выполнения всех блоков в этом chunk у секвенсора L2 (execution node), а затем отправит задачу проверки chunk случайно выбранному проверяющему (prover).
  • Если был создан новый batch, тогда Coordinator соберет доказательства всех chunks этой партии из базы данных и отправит задачу проверки партии случайно выбранному агрегатору-проверщику (prover).


8. После того, как Coordinator получит chunk или batch доказательств от проверяющего (prover), он запишет доказательство в базу данных.

9. Как только rollup relayer увидит новый batch в базе данных, он отправляет транзакцию Finalize в Rollup Contract для проверки доказательства.

Таким образом, как вы могли заметить, существует определенный жизненный цикл транзакций.

Жизненный цикл транзакций


1. Confirmed: Пользователи отправляют транзакцию либо в bridge contract L1, либо в секвенсор L2 (execution node). Транзакция становится Confirmed после того, как она будет выполнена и включена в блок L2.

2. Committed: Указывает на то, что данные транзакции этого блока были опубликованы в Ethereum. Это не доказывает, что они были выполнены надлежащим образом, но гарантирует доступность данных блока.

3. Finalized: Указывает на то, что подтверждение действительности было отправлено и проверено смарт-контрактом. Транзакция имеет статус FInalized. После этого шага транзакция считается окончательной.

Пакетная обработка транзакций

Как видно из картинки, в Scroll транзакции группируются по нескольким уровням:

1. Группа упорядоченных транзакций упаковывается в блок.
2. Серия смежных блоков группируется в chunk. Chunk — это базовый блок для генерации доказательства схемы zkEVM.
3. Серия смежных chunk группируется в batch (пакет). Пакет является базовой единицей для фиксации данных (предварительной отправки в L1) и проверки доказательств на уровне L1. Пакетное (batch) доказательство — это совокупное доказательство chunks в этом пакете.

Таким образом, транзакции в начале упаковываются в блоки, потом блоки в chunk (для отправки на генерацию proof в prover), после этого chunks упаковываются в batches (для фиксации данных в L1 или проверки доказательств).

Отличия zkEVM от EVM в Scroll

Про инструменты разработки и отличия блокчейна Scroll от Ethereum можно почитать тут.

Инфраструктура scroll

Инфраструктура scroll довольно быстро набирает обороты и уже включает десятки протоколов: Bridges, DeFi, инфраструктурные протоколы и другое. (Актуальный список смотреть тут).

Плюсы и минусы scroll

Плюсы

  • смарт-контракты, совместимые с EVM (за исключением некоторых precompiled contracts и eips);
  • можно использовать любимые фреймворки и инструменты разработки такие как foundry, hardhat, remix;
  • стандартный Web3 API (также поддержка стандартных кошельков для Ethereum, например MetaMask);
  • скорость обработки транзакций — транзакции на L2 подтверждаются сразу и на L1 через небольшой промежуток времени;
  • низкая комиссия за транзакции;
  • быстро развивающаяся инфраструктура.


Минусы

  • требует тестирования непосредственно в сети scroll. Из-за чего необходимо больше времени на более тщательное тестирование и аудит даже уже протестированных контрактов, которые прошли аудит. Так как есть небольшие изменения в precompiled contracts и поддерживаемых eips;
  • сеть пока довольно централизована и управляется определенными валидаторами (секвенсоры);
  • так как сеть в процессе разработки и тестирования — нужно постоянно следить за тем, чтобы ничего не сломалось в уже работающем коде.

Вывод

Протокол scroll выглядит очень многообещающе. Разрабатывать для scroll на данный момент легче, чем для блокчейнов, которые менее совместимы с EVM.

Больше интересного о web3

новое
nft_stacking

Статьи

ethereum
web3
dApps
Стейкинг NFT: как это работает?

Павел Найданов

Solidity разработчик

выбор редакции
anonymus

Статьи

ethereum
web3
dApps
Zero-knowledge proof: один из трендов 2024 в блокчейне

Евгений Биктимиров

Венчурный аналитик

dao
горячее
Что такое DAO?

Павел Найданов

Solidity разработчик

Статьи

education
web3
ethereum_gas
горячее
scroll
новое
L2
новое
nft_stacking
новое
Стейкинг NFT: как это работает?

Павел Найданов

Solidity разработчик

Статьи

ethereum
web3
dApps
legendary_play
новое
payments
новое
sharding
выбор редакции
ton
bottle_wine
выбор редакции
Зачем вину блокчейн: как токенизируют премиальный алкоголь

Елизавета Черная

Редактор Бренд-медиа

Статьи

web3
nft
business
launchpad
twa
Тренды блокчейна и криптоиндустрии 2024: Telegram Mini Apps (TMA)

Елизавета Черная

Редактор Бренд-медиа

Статьи

web3
buildings
anonymus
выбор редакции
Zero-knowledge proof: один из трендов 2024 в блокчейне

Евгений Биктимиров

Венчурный аналитик

Статьи

ethereum
web3
dApps
cpay
выбор редакции
AA zksync
zero knowledge proofs
выбор редакции
stock market chart
выбор редакции
planets
fundraising
выбор редакции
cto
wallet
tokens
выбор редакции
rocket computer
выбор редакции
Как создать дизайн для MVP стартапа за 7 дней

Юлия Черепанова

Head of Design Office

Статьи

startup
MVP
design
nft
AI
crypto wallets
выбор редакции
Account Abstraction: что это такое и зачем нужно криптомиру

Павел Найданов

Solidity разработчик

Статьи

ethereum
web3
business
red space
выбор редакции
speed up development
myths
выбор редакции
Мифы о разработке блокчейн продуктов

Николай Бордуненко

Project manager at MetaLamp

Статьи

web3
dApps
startup
launching
выбор редакции
Кого нужно нанимать в команду для запуска MVP?

Алексей Сухарев

Head of Sales Department

Статьи

business
startup
MVP
galaxy
magazine
spaceman
выбор редакции
coffee
investors
nft
Первый NFT marketplace на Cardano

Станислав Жданович

Haskell разработчик

Статьи

cardano
web3
nft
stair
выбор редакции
bridge
rocket
abstraction
Как мы нанимаем Plutus инженеров через собственную программу обучения

Светлана Дульцева

Супервизор программы обучения

Статьи

education
cardano
web3
mountains
blockchain
salary
salary increase
app
developer with books
keyboard
abstract