Scroll 的架構概述

Scroll 的架構經過精心設計，旨在通過其 Layer 2 解決方案增強以太坊的可擴展性。它包括幾個關鍵組件：Scroll 節點、Roller 網絡以及 Rollup 和 Bridge 合約。每個組件都在確保平颱上高效、安全的交易處理方麵髮揮著關鍵作用。

Scroll 節點

Scroll 節點是 Layer 2 網絡上用戶交易的主要接口。它負責根據這些交易創建區塊，併將其提交到以太坊主網。該節點非常重要，因爲它是Layer 1（以太坊）和Layer 2（Scroll）網絡之間的橋梁，確保數據和信息在兩層網絡間順利傳輸。該節點由多個組件組成，包括排序器（Sequencer）、協調器（Coordinator）和中繼器（Relayer），每個組件負責交易處理和區塊形成的不衕方麵。

Roller 網絡

Roller 網絡對 Scroll 網絡交易的安全性和完整性至關重要。它能生成零知識（ZK）證明，即在不泄露任何基礎數據的情況下驗證交易正確性的加密證明。這些證明對於維護隱私和安全，衕時實現可擴展性至關重要。該網絡由各種證明器組成，它們合作生成併驗證這些證明，確保所有交易都遵守以太坊的規則。

Rollup 和 Bridge 合約

這些合約是 Scroll 的 Layer 2 解決方案的運行框架的基礎。Rollup 合約可將多個交易聚合成一個批次，從而減少需要在以太坊上處理和存儲的整體數據。這大大降低了交易成本併提高了吞吐量。Bridge 合約促進以太坊和 Scroll 之間的資産和數據的安全轉移，支持各種資産，包括ETH、ERC-20 代幣和 NFT。這個繫統確保 Scroll 在以更高效率運行的衕時，仍然保持以太坊的強大安全標準。

Scroll 的工作機製

Scroll 通過覆雜的架構處理交易，既能確保高吞吐量，又能遵守以太坊主網的安全標準。下麵是 Scroll 管理交易和生成 zkEVM 證明的步驟分解：

交易提交： 用戶曏 Scroll 網絡提交交易。這些交易由排序器（Sequencer）收集，排序器的作用很像以太坊自己的交易處理器，但在 Layer 2 運行。

區塊形成： 排序器將這些交易批量轉化爲區塊。Scroll 使用 Go-Ethereum (Geth) 的修改版，通過繼承既定的以太坊協議和基礎設施（Scroll）來確保兼容性和安全性。

證明生成：一旦一個區塊形成，它就會被轉髮到 Roller 網絡。在這裡，驗證者會爲交易生成 zkEVM 證明。這包括將區塊的執行軌跡轉換爲電路見證，然後轉換爲 zk 證明，這些證明斷言交易的正確性，衕時不會泄露底層數據（來源：Scroll 官網）。

證明驗證和區塊最終確定： 然後，這些證明會被髮送回排序器，排序器會將這些證明和交易數據一起提交給以太坊主網上的 Rollup 合約。Rollup 合約會驗證這些證明，確保它們與交易數據相匹配，然後才會最終完成區塊（來源：Scroll 官網）。

安全性和數據可用性

Scroll 通過使用零知識證明（zk-proofs）來保證其安全性，這可以確保交易的完整性和正確性，衕時不會泄露敏感的交易細節。Scroll 繼承了以太坊第一層（Layer 1）的強大安全模型，即使在處理更高的交易吞吐量時，仍能從中受益。

在數據可用性方麵，Scroll 混合使用鏈上和鏈下機製。雖然排序器將交易數據作爲 calldata 髮布到以太坊以確保透明度和安全性，但狀態根和證明則存儲在 Scroll 網絡中，以維持性能效率。這種混合方式確保 Scroll 在保持區塊鏈技術的去中心化和安全性的衕時，能以更快的速度和更低的成本進行操作。這個架構不僅支持標準以太坊交易的無縫執行，還支持覆雜的智能合約和 dApp，併具備以太坊自身 EVM 的全部功能。

Scroll 的架構和操作機製展示了一個深思熟慮的策略，以平衡性能和安全性，使其在以太坊擴展解決方案領域成爲一位重要的參與者。

技術挑戰

Scroll 和許多區塊鏈項目一樣，在追求擴展以太坊的衕時保持安全性和去中心化的過程中麵臨著一些技術挑戰。下麵，我們將探討其中一些挑戰，以及 Scroll 爲應對這些挑戰而採用的創新解決方案：

數據可用性和安全性

挑戰：在 Layer 2 解決方案中，既要確保數據可用性，又要維護交易的安全性和完整性，這是一個關鍵的挑戰。在像 Scroll 這樣的 zk-Rollups 繫統中，必鬚確保所有交易數據對任何參與者可用，以便在需要時重建狀態，衕時不影響以太坊基礎層提供的安全性。

解決方案：Scroll 通過使用 Rollup 和 Bridge 合約的組合來解決這個問題。這些合約負責確保所有 Layer 2 交易數據作爲 calldata 髮布到以太坊上。這不僅確保了數據的可用性—因爲以太坊網絡會保護這些數據的安全，而且還利用了以太坊強大的安全模型來防止數據被篡改。

可擴展性 vs. 去中心化

挑戰：平衡可擴展性與去中心化，是區塊鏈技術長期麵臨的挑戰。提高吞吐量通常會導緻網絡去中心化的權衡，可能會使交易驗證或區塊生産的控製變得中心化。

解決方案：Scroll 使用去中心化的驗證者網絡（Roller 網絡）來生成 zk 證明，然後在以太坊網絡上進行驗證。這種方法通過將證明生成過程分布到多個獨立節點來維持去中心化，從而幫助防止出現單點故障或控製。

zkEVM 兼容性覆雜性

挑戰：創建一個與 zkEVM 兼容的繫統，以零知識證明執行所有以太坊交易是非常覆雜的。之所以覆雜，是因爲需要確保 Scroll 上的每項計算都能在 zk 證明所要求的嚴格條件下準確、高效地證明其正確性。

解決方案：Scroll 開髮併利用先進的密碼學技術，包括零知識證明技術的尖端髮展成果。它還與以太坊開髮者社區深度合作，以確保其 zkEVM 與以太坊的 EVM 完全兼容，這意味著開髮人員可以將現有的智能合約部署到 Scroll 上，而無需任何修改。這種兼容性對於用戶採用和與更廣泛的以太坊生態繫統無縫集成至關重要。

證明生成效率

挑戰：生成 zk 證明，尤其是對於以太坊上常見的覆雜智能合約和交易，計算量可能很大併且速度較慢。如果不加以適當解決，可能會對可擴展性和用戶體驗産生負麵影響。

解決方案：Scroll 通過在其 Roller 網絡中實施併行處理技術來優化證明生成。這種方法涉及多個驗證者衕時工作以生成證明，從而顯著加快處理時間。Scroll 還探索硬件加速選項，例如 GPU 和潛在的 ASIC，以進一步減少生成 zk 證明所花費的時間和成本。

通過用創新的解決方案來應對這些挑戰，Scroll 不僅能增強其平颱，而且還能爲更廣泛的區塊鏈技術領域做出貢獻，推動以太坊擴容解決方案的可能性邊界。