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自我介绍 My name is louis and I am a blockchain development engineer
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你认为你会完成本次残酷学习吗？ I believe that I can complete the study task
Optimism 是一种“乐观型 Rollup”，即以太坊的 Layer 2 扩展解决方案，通过利用以太坊的安全性来提高交易吞吐量并降低费用。 与传统区块链不同，乐观型 Rollup 默认假设交易是有效的，只有在出现挑战时才执行计算，从而显著提高效率。
乐观型 Rollup 的关键组成部分：
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**区块存储：**在 Bedrock 版本中，Optimism 使用非合约地址（0xff00...0010）在以太坊上存储 Layer 2（L2）区块，以最小化 gas 费用。 这些区块作为交易提交，使用 EIP-4844 blobs，一旦包含在具有足够验证的区块中，即可确保数据的可用性和完整性。 这种设计使 Optimism 继承了以太坊的安全保证。
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**区块生产：**一个称为“排序者”的实体负责区块生产。 排序者提供交易确认，构建和执行 L2 区块，并将用户交易提交到 Layer 1（L1）。 在 Bedrock 中，排序者拥有一个私有内存池，以防止矿工可提取价值（MEV）机会。 无论交易量如何，每两秒生成一个区块。
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**区块执行：**交易在 L2 链上执行，结果定期发布到以太坊。 这种方法减少了以太坊的计算负担，同时保持安全性。
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**资产桥接：**用户可以使用桥接将 ETH 和代币在以太坊和 Optimism 之间转移。 从以太坊移动资产到 Optimism 涉及在以太坊的合约中锁定代币，并在 Optimism 上铸造相应的代币。 相反的过程涉及在 Optimism 上销毁代币，并在以太坊上解锁它们。
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**故障证明：**Optimism 采用一种挑战机制，默认假设交易是有效的，除非被证明无效。 如果有人发现无效交易，可以提交故障证明进行挑战。 该系统在无需对每笔交易进行链上计算的情况下确保正确性。
通过利用这些机制，Optimism 在保持以太坊的安全性和去中心化的同时，实现了更高的可扩展性和更低的费用。
Layer 2扩容技术是为解决区块链主网（Layer 1）交易拥堵和高手续费等问题而发展起来的，通过将部分交易从主网转移到二层网络进行处理，实现了在不改变主网底层协议的基础上提升区块链的性能。常见的Layer 2扩容技术如下：
- 原理：允许用户在链下建立通道进行多次交易，只在通道开启和关闭时将交易结果记录在主链上，期间的交易状态在链下维护。
- 优点：交易速度快，可实现即时确认；交易成本低，因为大量交易无需上链。
- 缺点：通道内的资金有一定的锁定时间；安全性依赖于参与者的信用和智能合约的安全性。
- 应用：主要应用于高频小额交易场景，如支付、微交易等。
- 原理：与主链平行的独立区块链，通过双向锚定技术实现与主链的资产转移和交互。侧链有自己的共识机制和交易处理能力，可独立处理交易。
- 优点：具有较高的灵活性，可根据需求定制侧链的功能和参数；能实现一定程度的扩容，缓解主链压力。
- 缺点：跨链交互的安全性和复杂性较高；侧链的安全性和主链存在一定的耦合性。
- 应用：可用于实现特定的业务逻辑或功能，如隐私交易、游戏等。
- 原理：将多个链下交易打包成一个批次，生成一个零知识证明，然后将证明和交易摘要提交到主链。主链只需验证零知识证明的有效性，即可确认整个批次交易的合法性。
- 优点：数据可用性和安全性高，主链可验证交易的有效性；隐私性好，零知识证明可隐藏交易细节。
- 缺点：技术实现复杂，对开发者要求高；证明生成和验证的计算成本较高。
- 应用：适用于对隐私和安全性要求较高的场景，如金融交易、身份认证等。
- 原理：假设所有提交到Layer 2的交易都是合法的，先将交易结果快速更新到Layer 2，并将交易数据压缩后提交到主链。在一定的挑战期内，如果有用户发现交易存在问题，可发起挑战，通过智能合约进行验证和处理。
- 优点：兼容性好，易于与现有以太坊生态系统集成；交易速度较快，可实现快速确认。
- 缺点：挑战期内存在一定的安全风险；交易最终确认时间较长。
- 应用：广泛应用于以太坊Layer 2解决方案，如Optimism、Arbitrum等。
先介绍optimism Gas 机制 optimism 交易中的两个成本来源：L2 执行费和 L1 数据/安全费。
L2执行费: optimism在L2中的交易收费和在以太坊上交易一样收取gas费，用作计算和储存的需求，每一笔交易都会支付一定的gas费，计算公式： L2_execution_fee = transaction_gas_price * L2_gas_used transaction_gas_price：L2网络上的gas价格，通常以 Gwei 为单位。 l2_gas_used：交易在L2上的消耗数量，每个操作，比如转账，存储，调用合约等，都会消耗不同的gas，操作越多gas费越高。
L1 数据费: Optimism 与以太坊不同，因为 Optimism 上的所有交易也都发布到以太坊。此步骤对于 Optimism 的安全属性至关重要，因为这意味着同步 Optimism 节点所需的所有数据始终在以太坊上公开可用。这就是使 Optimism 成为 L2 的原因。 Optimism 上的用户必须支付向以太坊提交交易的费用。称之为L1 数据费用 ，这是 Optimism（和其他 L2）与以太坊之间的主要差异。由于以太坊上的 gas 成本非常昂贵，因此 L1 数据费用通常会在 Optimism 上占据交易的总成本。该费用基于四个因素：
以太坊当前的gas价格。 将交易发布到以太坊的 gas 成本。这交易长度的大小（以字节为单位）成比例。 以gas计价的固定费用。当前设置为 2100。 一种动态的间接费用，按固定数字支付的 L1 费用。当前设置为 1.24。
L1数据费计算公式： L1_data_fee = L1_gas_price * (tx_data_gas + fixed_overhead) * dynamic_overhead L1_gas_price：以太坊主网的 Gas 价格，通常以 Gwei 为单位。 tx_data_gas：交易数据所需的 Gas，表示将 L2 上的交易数据提交到 L1 时消耗的 Gas。 fixed_overhead：固定的开销，包括 L2 网络在提交数据时的固定成本，如签名验证、批次处理等。 dynamic_overhead：动态开销，表示网络的负载和 L1 上的拥堵情况对 Gas 消耗的影响。
固定费用（例如：提交批次时的签名验证、Merkle 树计算等），这些成本不会随交易数量变化。 动态费用则是因为L1的网络情况，有时拥堵，那么提交批次的费用就可能变高。
因此，L2执行费+L1数据费才是一个交易的总共费用。 total_fee = l2_execution_fee + l1_data_fee
提交数据费的好处是，将一些重要信息同步到L1中，比如状态根，提交到L1后，所有人都可以查看交易，帮助用户发现不诚实者，并发起挑战。
学习目标：今天深入学习和搞懂故障证明
简单来说：故障证明是一种旨在取代安全委员会的去中心化机制。请记住，Optimism 是一种乐观的汇总，这意味着它假设所有交易都是有效的，除非证明相反。故障证明提供了证明交易无效的工具。
Optimistic Rollups 依靠以下三个因素的组合来确保安全性；
乐观汇总机制：此机制假设一批交易中的所有交易都是有效的，除非另有证明。它允许更快、更便宜的交易，但引入了欺诈活动的风险。
七天挑战期：这一时期是一个至关重要的安全网。它允许任何人挑战状态根的有效性。如果挑战成功，乐观链可以回滚到之前的有效状态。
乐观安全委员会：一组值得信赖的实体，负责监督网络并做出关键决策。在挑战期间出现问题时，它们充当后盾。
传统上，安理会负责质疑和解决欺诈交易纠纷。虽然这种集中式方法有效，但它引入了潜在的故障点并引发了对信任的担忧。为了解决这个问题，Optimism 引入了故障证明。
这个图可以看出来，当一个不诚实的提案者提出来时，其他诚实的节点会提出提案去挑战不诚实节点的提案
交易批处理
分组交易：将用户发起的交易集合收集起来并组合成一个单元。此批处理过程大大减少了以太坊主网上需要处理的数据量。
效率提升：通过同时处理多个交易，Optimism 可以优化计算资源的使用，从而缩短交易时间并降低成本。
州根提交
快照创建：在处理一批交易后，Optimism 会生成一个状态根，它本质上是一个加密哈希，代表特定时间点区块链的整个状态。 数据压缩：状态根简洁地表示区块链的数据，大大减少了需要传输到以太坊的信息量。 以太坊交互：计算出的状态根被提交到以太坊主网，并记录在区块链上。
挑战期
争议窗口：提交状态根后会建立一个指定的时间范围，在此期间任何人都可以质疑其有效性。 激励：为了鼓励参与，成功识别和挑战欺诈性国家根源的个人通常会获得奖励或激励。 安全机制：此期限充当安全网，允许在错误变为永久性错误之前检测并纠正错误。
争议游戏
挑战发起：如果有人认为状态根不正确，他们可以通过提供错误的证据来发起争议。 提交证明：挑战者必须提交一份欺诈证明，即证明状态根无效的数据。 验证过程：Optimism 网络随后进入争议解决过程，在此过程中评估防欺诈的有效性。
Stage 标准：这里面其实比较重要的原因是 Vitalik 提到的这个 Rollup 里程碑的初步框架，在之前的 Rollup 推出中，几乎所有项目都采用一种模式，即使用临时训练轮：当项目技术尚不成熟时，项目会尽早启动，以便生态系统开始形成，但并非完全依赖其欺诈证明或 ZK 证明，而是采用某种多重签名，能够在代码出现错误时强制执行特定结果。 Vitalik 根据 Rollup 对辅助工具的依赖程度，将 Rollup 分为三个不同的阶段：
第 0 阶段 — 全面训练：在此阶段，rollup 由操作员有效运行。不过，有一个源可用软件，可以根据 L1 上发布的数据重建状态，用于将状态根与提议的根进行比较。
第 1 阶段 — 有限的训练轮：在此阶段，rollup 过渡到由智能合约管理。但是，可能会保留一个安全委员会来解决潜在的错误。此阶段的特点是实施功能齐全的证明系统、分散欺诈证明提交，并提供无需运营商协调的用户退出。由多元化参与者组成的安全委员会提供了安全网，但其权力也带来了潜在风险。
第 2 阶段 — 无需训练：这是 Rollup 完全由智能合约管理的最后阶段。此时，防欺诈系统无需许可，如果出现不必要的升级，用户有充足的时间退出。安理会的作用严格限于解决可以在链上裁决的健全性错误，并保护用户免受治理攻击。
Optimism 为了实现 Stage 1 阶段，即必须有一个正在运行的欺诈证明或有效性证明方案，该方案具有实际权力来接受或拒绝哪些状态根被汇总合约所接受。
运行 FP 的名义运营成本（即假设没有无效提案或恶意行为者）将取决于初始债券的设定FaultDisputeGame和发布提案的频率。假设 OP Mainnet 参数每小时发布一次提案，即每小时 0.08 ETH。假设争议窗口为 7 天，您将需要大约 14 ETH（包括 gas 成本）来提出提案。如果链使用与 OP Mainnet 类似的 FP 部署配置，建议坚持使用 0.08 ETH 的初始债券。 然而，运营 FP 链本身的资本要求远大于 14 ETH。使用 FP 保护其链的运营商必须愿意投入大量 ETH 来保护链。有人可能会认为资本要求不值得，而只使用许可的 FP 系统。在故障证明的后期阶段，资本要求将得到改善，使其更适用于较小的链。
https://dev.to/modenetworkl2/what-is-optimism-faultproofs-db7(故障证明) https://docs.optimism.io/stack/fault-proofs/explainer
了解一下 Vitalik 提出 Stage 阶段的历程，以前发生过那些不合规的情况，以及目前达到 stage 阶段的一些 L2