介绍 EVM 等效性

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上个月，我们宣布了Optimistic 以太坊历史上最重要的升级。最近，我们将Optimistic Kovan迁移到真正的一键式部署，并增加了稳定性，主网在不到三周的时间内就会跟上。

这篇文章是关于我们相信EVM 等效性——完全符合以太坊虚拟机规范——将成为L2领域的下一个通用标准。

Optimistic 争议协议简史

首先，让我们回顾一下我们已经采取的当代Rollup路径。

Rollup的黎明

Optimistic 的L2都是关于争议的。如果你认为以太坊是一个全能的、去中心化的法庭，那么L2可扩展性的核心观点是:“不要去法庭兑现支票——如果支票被退回，就去呗。”

实际上，过去6年的可扩展性研究可以归结为一件事：什么样的“拒付支票”可以被强制执行。首先，只有一组预先商定的参与者可以在彼此之间进行交易(状态通道)。然后，任何人都可以交易，但也可以被审查(plasma)。最终，我们也解决了审查问题(rollup)。

在Rollup之前，我们已经知道如何在所有这些模型上运行智能合约——只是没有多大意义。谁愿意只在几个朋友之间运行Uniswap，或者以一种可以被审查一周的方式运行?Rollup承诺提供真实的以太坊风格的L2体验。

兼容时代

当然，仅仅“承诺”一个真正的以太坊风格的L2体验并不能真正创建实现。对于Unipig，有史以来第一个L2 AMM，我们必须使用与Rollup争议合约兼容的自定义代码重新创建 Uniswap，而不是 EVM 本身。

由于Uniswap的设计相对简单，这是可行的，但当基本的Solidity变量不能再使用时，这就不是一个好兆头了。对于非开发人员；Uniswap 是目前最简单的 DeFi 智能合约之一，这并不意味着Uniswap需要彻底修改才能实现“Rollup兼容”。

到目前为止，以太坊已经超过了退出速度。一个指数级增长的生态系统根本无法围绕非EVM接口重新构建。因此，L2的责任是除了提供“原始”规模之外，确保L1法院系统与EVM的区别最小。这迫使Rollup同时在两个方面成为先锋:

构建可扩展的、生产就绪的Rollup基础设施。
解决久负盛名的EVM-in-EVM问题。

以太坊的图灵完整性意味着我们知道它可以完成，但在我们的研究过程中，我们了解到，为了在合理的时间框架内将以太坊引入L2，需要牺牲一些东西。

这种牺牲被称为EVM“兼容性”。

理由很简单:只要以太坊应用可以被合理地移植到Rollup上运行——不管这是如何在幕后完成的——我们就可以捕获以太坊的退出速度。

洪水

起初，这种妥协取得了成功。在2020年，我们竞相推出OVM，因为用户纷纷逃离以太坊，转向其他L1竞争对手，后者在“廉价费用”的幌子下放弃了安全性和价值。

但以太坊的网络效应产生的退出速度有多种形式，我们的使用量激增突出了L1-以太坊的另一个组件，这是其他L1和L2所缺乏的：基础设施。在过去的6年里，以太坊的全球社区让它从一个简单的原型，发展到更多:

成千上万的开发工具已经被深度集成到EVM中。
数十亿美元的公司已经崛起，只是为了服务和改进节点软件。
以太坊本身变得越来越快。

以太坊的网络效应浪潮只会越来越大。由于一切都是开源的，人们可能会认为这些巨大的胜利也适用于以太坊的L2。

但并没有那么多。

EVM兼容性与EVM等效性并不相同，仅仅满足于兼容性意味着你不得不修改，甚至完全重新实现以太坊支持基础设施所依赖的底层代码。如果L2想要在以太坊的基础设施网络效应浪潮中冲浪，它们必须成为EVM的对等物。

随着Optimistic 以太坊的发展，我们发现越来越多的以太坊工具不断发现自己无法使用，这是由于我们旧的EVM兼容性设计理念。

我们知道我们可以做得更好。为了真正支持大众，我们需要的不仅仅是与EVM合约兼容的东西，而是从根本上等同于EVM本身的东西。

EVM等效性是我们如何弥合以太坊L1的基础设施网络效应和以太坊L2的执行环境之间的差距。

EVM等效性:搭乘以太坊的采用浪潮

什么是EVM等效性?

简而言之:EVM等效性完全符合以太坊黄皮书，即协议的正式定义。根据定义，L1以太坊软件必须符合该规范。

这意味着——深入到最深处——现有的以太坊堆栈现在也将与L2系统集成。每一个调试器。每一个工具链。每个节点的实现。我们相信任何L2提供任何EVM体验都必须达到这个标准-任何不足都是不可接受的。

为什么EVM等效性好?

OVM v1引入了一个容器化系统，它位于Geth的EVM之上，有助于避免在L1上冗长地重新实现整个EVM。

这种组合在早期取得了一些胜利，但由于EVM本身不支持容器化，所以它不是免费的。随着Optimistic 以太坊的发展，不可忽视的等价性的力量不容忽视:

像Solidity、Vyper和Hardhat这样的项目都在开发他们的OVM版本的开发工具，
随着每一行代码的改变，采用像Erigon这样的实验性实现变得越来越困难。这告诉我们，我们总是需要投入大量的精力来集成未来的客户端实现。
与现有的超优化版本相比，重新实现EVM的某些部分会带来gas开销。这让我们认识到，要实现气体成本的最小化，就必须采用EVM等效设计理念。

现在是时候寻求一种更好的方法了。

我们如何实现EVM等效?

值得庆幸的是，我们找到了一种比在EVM中冗长地重新实现EVM更好的方法。

分离区块生成和执行

在实践中，我们确实需要对以太坊L2-ify做一些改变:特别是区块是如何生成的。在L1上，节点使用工作证明共识机制来确定区块;在L2上，批量交易通过发送到“父链”(L1以太坊)的批量应用。如果一个L2使用它自己的工作证明，那么它将是一个L1!所以在这个层面上，“等效性”根本就是无稽之谈。

区块链模块化的一个核心模式是将共识与执行分离——也就是说，使用不同的流程来确定和执行下一个区块。我们可以借用这个模式在L2中使用。基本上，我们只需要定义一个函数，它接受L1区块，对它们进行Rollup处理，然后输出L2区块——格式与L1区块完全相同。从那以后，L2的执行可以被定义为等效于L1。

ETH2合并API

那么，现有L1客户端实现之间的共识/执行模块化的现状如何？它即将在所有以太坊实现中标准化。

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事实证明，ETH2合并需要与EVM等效性Rollup完全相同的抽象：信标链提供与L1对Rollup完全相同的“父链”角色。这使得在L2中使用L1客户端变得非常简单。

执行标准

好了，我们已经讨论了为什么等效性为强大的、模块化的抽象和非常简单的客户端实现打开了大门。但是我们如何在链上执行这个呢?首先，模块化的强大之处在于它的灵活性——只要解决方案与EVM等效，我们就可以使用它。这意味着欺诈证明的改进，甚至是EVM等效性的零知识证明(当它们变得可行时)，都可以被简单地放入现有的链下堆栈中。

不过，在短期内，我们今天需要一些可行的措施——我们已经发现了这一点。一种解决方案是在Solidity中实现一个完美的EVM等效实现，但EVM是一个包含许多VM指令的复杂工具，因此这是一项重要的任务。此外，未来对EVM的更新也必须在Solidity中重新实现。

我们的解决方案：不是在Solidity中实现EVM，而是用更小、更简单的指令集实现一个VM，并在欺诈证明期间在这个VM中运行EVM。为此，我们必须简单地编译一个现有的EVM解释器，例如geth，以便在更简单的VM中运行。

我们允许Geth本身在一个有争议的环境中运行。由于Geth是EVM等效的，所以环境也是如此。这使我们能够绕过在链上重新实现EVM，并使系统能够适应未来对EVM的升级。

以太坊的未来

如果以太坊要实现其以Rollup为中心的未来，那么Rollup必须以以太坊为中心。

这就是等效性所提供的。

欺诈证明

这种模块化的、以Geth为中心的设计不仅仅是一个可供我们使用的优雅的实现——它是向防欺诈基础设施商品化迈出的一大步。今天，安全地设计和启动一个Rollup需要对L2争议有深入的了解，以及它们如何与节点软件一起工作。这严重限制了创新——想象这样一个世界，每个web开发人员都必须是IP网络、系统管理和微芯片制造方面的专家。

未来的Rollup将非常简单，不需要L2专家来部署。这意味着L2将不再在如何或是否提供安全性上竞争，而是在提供安全性的内容上竞争。这包括在: