Cartesi：如何解决可编程性问题

导读

今日FD共推送3篇文章。

Cartesi对即将发生在去中心化技术领域的革命有一个非常清晰的愿景。Cartesi Rollups正被开发为一种满足新环境需求的解决方案。本文给你说清楚为什么Cartesi可以。

致力于为Web3开发人员提供灵活、可靠区块链索引的项目——nxyz。nxyz的投资阵容堪称豪华，Paradigm、Coinbase Ventures、红杉资本等顶级机构相当亮眼。到底有何不同可以在熊市获得资本如此青睐？推荐阅读第一条，我们的原创分析文章。

凭借强大的基础设施和产品发布，Gomu获得了这轮种子轮融资。迄今为止，Gomu推出了两款主要产品：NFT Hub和Collection.xyz。第二条是我们的原创分析文章，推荐阅读。

本周五晚九点，我们的固定栏目《大佬问DAO》打算聊聊前几天引起热议的XEN，大佬嘉宾们是满满当当，估计又是一起强力输出。参加方法很简单，找到文中的海报，长摁二维码，添加到我的会议，本周五晚九点，准时来腾讯会议就行，记着点儿日子和时间哦各位，大家一起来玩儿~

RR丨编译

信息来源自medium，略有修改，作者Felipe Argento, Erick de Moura, Augusto Teixeira

概要

区块链技术正处于革命的边缘。现在，越来越多的项目了解到了模块化和专业化的需要。流行的L1正在将他们的重点转移到数据可用性上，其目标是支持比以前更高数量级的数据。

与此同时，计划通过rollup（optimistic、ZK或主权)扩展计算能力的执行环境和计算层有责任匹配增加的数据功能， 并提供足够强大的基础设施来开发真正的应用。

能够在计算可扩展性方面提供最显著收益的设置是具有交互式争议解决方案的特定于具体应用的optimistic rollup。与此同时，计算可扩展性方面的进步使得显著提高可编程性和改进工具成为了可能。

Cartesi选择了这条道路，为开发人员提供了更廉价的计算，并使在现实操作系统runtime中使用现有的开源库和组件构建强大的智能合约成为可能。

rollup系统的现状

当我们从软件工程的角度分析区块链DApp的代码库时，它们所面临的多重技术困难显得尤为突出。Uniswap这样的项目巧妙地平衡了几个相互竞争的目标：给用户带来的金钱价值，最大限度地减少gas费，以及安全性。未能满足这些标准的应用程序会影响其采用，使其用户处于危险之中，或在激烈的区块空间竞标战中失败。这种情况不利于应用程序并阻碍了创新。

此外，与传统的Web 2.0后端服务相比，编写智能合约的体验受到了极大的限制。传统网络服务器和区块链智能合约的功能之间有相当大的差距。

以太坊和EVM rollup是迫使你与上述方面进行竞争的去中心化的计算机。它们是速度超慢的“特殊的计算机”，需要开发人员使用小众编程语言编写代码。

在这种奇怪的设置中，开发人员将需要精力花在克服这些限制，而不是优化解决方案的核心上。其结果往往是围绕着简单和有限的功能编写不必要的、过于复杂的代码。

可扩展性问题：为特定应用的rollup辩护

一个人人都要验证一切的网络是无法被大规模采用的。在全球共识中，需求的增加不可避免地会导致应用程序之间对区块空间的吞噬性争斗。这种情况会导致高昂的费用，给项目和用户带来越来越大的进入障碍。为了解决这个问题，以太坊改变了方向，提出了一个以rollup为中心的路线图。

新方案认识到可扩展性问题包括两个主要方面：数据可扩展性和计算可扩展性。这两者之间的区别经常被忽视，因为它们目前被纠缠在相同的gas成本概念中。然而，正是通过区分它们，以太坊设想了当前的路线图。

合并后，随着EIP-4844和分片技术的发展，以太坊将把向其区块链添加数据的成本降低几个数量级。与此同时，计算扩展性已经委托给了rollup项目(因此被称为以rollup为中心)。

以太坊协议和rollup解决方案之间的关系隐藏了一个没有得到应有关注的问题。为了匹配以太坊将实现的数据可用性方面的巨大收益，与EVM兼容的rollup并不是实现计算可扩展性的最佳设计。

我们可以把基于EVM的rollup想象为计算分片。当越来越多的应用程序被逐步部署并共享同一个VM时，这个设计的缺陷就出现了。对VM CPU容量的零和竞争导致了两极分化。每个分片上只有一小部分应用是可行的，其他的都被赶了出去。网络变得拥挤和昂贵只是时间问题。

幸运的是，我们可以以不同的方式理解和使用rollup。放弃共享VM，允许应用程序拥有自己的CPU和随之而来的极高的计算性能。资产结算、应用程序之间的可组合性和争议解决可以委托给通用的基础层。这种设计被称为特定于应用rollup。

特定于应用rollup的专用共识被绑定到基础层，允许其验证者节点(无论是否经过许可)保留其结算层的安全保证。换句话说，基础层使得1 / n的安全模型成为可能，在这个模型中，任何诚实的验证者都可以在基础层的帮助下独立于合作来执行正确的结果。与此同时，特定于应用的共识使得应用程序能够享受硬件的(非共享的)全部功能。这不仅避免了网络两极分化的问题，还在计算可扩展性方面提供了显著的增益。

从共享到特定于应用程序的共识的转变并非没有后果。虽然这种设计选择意味着应用程序之间的可组合性存在更高的摩擦，但我们认为，这对大多数应用程序来说都不太重要。为了换取应用特定链在计算能力和可预测性方面的巨大改进，必须等待其通信得到验证或依赖软终结技术(即流动性提供者)并不是一个很大的妥协，

特别是，带有交互式防欺诈功能的optimistic rollup为DApp提供了与主流应用程序相当的计算资源，而不需要特殊的硬件来达成共识。这是因为交互式欺诈证明允许具有有限计算资源的仲裁者在具有无限计算能力的证明者之间解决争端。特别是，我们的仲裁者是一个资源有限的结算层，而我们的证明者是具有相对无限计算资源的rollup验证者。要更好地理解这是如何实现的，请参阅Cartesi Core技术论文的5.2节。

为了寻求最大的可扩展性和可定制性，应用程序和协议开发人员正在将他们的注意力转向不同形式的特定应用链。例如：Axie Infinity的Ronin侧链，dYdX的主权链，Starkware的分形扩展设计，Celestia的模块化执行层。

特定应用的rollup链可以满足这一需求，其优点是不会引起主权(第一层)特定于应用链验证的危险分化。相反，特定于应用程序的rollup链继承了底层基础层的强大安全保障，而不依赖于已被证明非常危险的跨链桥。

rollup应用链的技术优势源于它们不需要诚实的多数，只要有一方诚实就是安全的。总而言之，特定于应用程序的rollup和特定于应用的侧链一样优秀，而不需要在安全方面做出重大妥协。

在上图的帮助下，我们可以更直观地看到计算能力和数据可用性能力同时扩展的效果。

该图被划分为几个主要区域，它们代表了正在组合的扩展解决方案以及它们在计算和数据容量方面的表现。随着我们从以太坊第一层到EVM rollup，最后到专用应用链的转移，计算能力得到了提高，而随着EIP-4844和分片的加入，数据也得到了改善。蓝色圆锥体显示了哪些应用随着两个维度的扩展而逐渐成为可能。我们将这个蓝色区域称为web3的创新锥体。

锥体外的灰色区域是由于解决方案缺乏计算能力而无法充分享受数据可用性增益的地方，反之亦然。白色的小方块是当我们达到这些里程碑时开始成为可能的应用的例子——没有标记的那些提醒我们，一旦环境变得更加强大，我们不知道会出现哪些很酷的新应用。

创新锥体并不意味着是精确的。它的方向和打开角度不能按字面意思理解。此外，在每个区域可能实现的应用程序很容易落在不同的领域。该图的目的仅仅是为去中心化应用的创新提供一个直观的展望。

可编程性问题：为更好的抽象性辩护

除了上述的计算限制，DApp的开发者还面临着另一个巨大的负担：缺乏成熟的环境

为了更好地说明这个问题，让我们聊聊最近几天我们遇到的最令人印象深刻的去中心化游戏之一——《Topology》。这个雄心勃勃的项目将战略基础设施建设与行星动力学结合了起来。太疯狂了。然而，仅仅通过查看他们的源代码，我们就能看到他们必须要克服的困难。举一个例子，他们必须从头开始开发一个模拟行星动力学的经典算法。在Topology团队表现出的令人印象深刻的才华背后，有一个令人不安的担忧：只有足够优秀的开发人员才能在这样一个不成熟的环境中把他们的想法变成现实。

上面的例子远非唯一。许多库都是用Solidity编写，以帮助智能合约和DApp的开发。但该语言目前仍然非常不成熟，一些基本的任务仍然需要人们通过论坛寻求帮助。

这并不是传统软件行业的现实。例如，游戏《愤怒的小鸟》需要用与Topology相同的库(毕竟，行星和飞行的小鸟遵循相同的物理定律)。然而，《愤怒的小鸟》背后的开发者并没有被迫从头开始编写所需的每一行代码。基本上在每一种可以想象的到的语言都有现成的库！

使传统开发人员能够访问所有这些库是解决可编程性问题的黄金标准：一个成熟的操作系统。从Web2到传统游戏，再到卫星发射，所有领域的开发者都依赖操作系统来提供他们所需要的支持。实现想法所需的语言和库使他们能够将精力集中在真正想要构建的东西上，而不是使其成为可能的底层基础设施。

这就是为什么我们选择RISC-V架构来构建我们的rollup解决方案。它使得将Linux或其他操作系统移植到rollup中成为可能。这样，开发人员就可以用他们最喜欢的语言和库实现他们的想法，而不必放弃区块链可靠的安全保证。

到目前为止，Linux一直是焦点，但我们也可以运行任何可以编译到RISC-V的操作系统，例如一些非常安全的微内核。

Cartesi Rollups

我们首先讨论了可真正扩展计算并防止DApp在计算资源的零和游戏中相互竞争的模块化rollup执行层的重要性。然后我们阐述了依赖操作系统的抽象能力对开发人员有多重要。

正是考虑到这两个需求，我们设计并构建了Cartesi Rollups作为模块化执行层，为DApp提供以下的扩展优势：

• 每个DApp都有自己的高性能rollup应用链和专用CPU

• 不会抢夺Cartesi生态系统中其他DApp的资源

• 在零和游戏环境之外的计算可扩展性方面取得重大进展

• 保留了底层区块链的强大安全保障

• 一个成熟的操作系统，为开发人员提供行业级工具

Cartesi Rollups应用程序可以作为第二层(即以太坊之上)、第三层(即Arbitrum或ZK-EVM链之上)或主权rollup(即Celestia之上)使用。开发人员可以将其应用程序从一个平台移植到另一个平台，而只需进行最小的代码改动。

结语

Cartesi可以使开发人员专注于他们正在构建的东西，而不是他们在哪里构建，或他们需要应对的不便的限制。

这样一来，在无需流行的应用蚕食不那么成熟的应用的情况下，就可以刺激创新。去中心化应用可以在拥有所需的所有计算能力的同时保持成本可预测性。开发者可以利用经过考验的编程库，创造出真正有趣的去中心化MMORPG，在这里杀死一个goblin不需要花费玩家3美元！

从可定制性的角度来看，Cartesi Rollups应用链为DApp提供了针对不同操作收取不同价格的可能性。例如，他们可以在去中心化交易所中免除做市商的gas费，或者在海洋模拟器DApp上增加掠夺性捕鱼的成本。

Cartesi对即将发生在去中心化技术领域的革命有一个非常清晰的愿景。Cartesi Rollups正被开发为一种满足新环境需求的解决方案。