以太坊 layer2: optimism 源码学习 (一)

作者:林冠宏 / 指尖下的幽灵。转载者,请: 务必标明出处。

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GitHub : https://github.com/af913337456/

出版的书籍:


前序:

对于区块链每个阶段的风口产品,我都会挑选其中某个研究其源码,当作学习并增加经验。早前看的是 zkSync,难度巨大而能力有限,遂转于 Optimism

本次是系列文章,这是第一篇。

这里就不说什么是 Layer2 了,可以去网络搜索其它文章来阅读。在 Layer2 的扩容方案中目前有 3 种,Rollups 是其中一种,称为打包。打包又分两大派别:

这两派的风格各异,特点突出。Optimistic rollups智能合约的支持可以说是完全兼容,而 ZK rollups目前对智能合约支持不友好,但是在交易提款上链这块非常快、更安全却计算量巨大,技术难度复杂。关于它们的对比,我后续再写篇文章详细说说


目录:

  • Op 简介
  • Op 的程序组件
  • 如何使用 Op
  • 源码分析 --- 充值与提现
    • L1 合约层源码
    • L2 层源码
    • 提现

1. 正题,Op 简介

Layer2 是公链下的第二层。比如安卓系统下的底层软件。

Optimism,下面简称 Op,是基于 Optimistic rollups 方案所实现的 Layer2 应用,下面简称 L2。作用是帮助 以太坊 扩容以及加速交易。

特点如下:

  1. 提款到 Layer1 的周期,约一周。下面简称 L1;
  2. 速度,L2 内交易,极快,手续费很低;
  3. 通用性,EVM 兼容,基于以太坊的修改
  4. 技术复杂度,简单;
  5. 链下成本,低。链上成本,高;
  6. 交易安全保证,基于默克尔树--树根哈希的欺诈证明
  7. 源码:https://github.com/ethereum-optimism/optimism

2. Op 的程序组件

虽说 Op 是个 L2 应用,但它的组成程序组件非常多。我这里列出会和我本文内容相关的组件:

  1. 合约,这些会被部署在 L1 公链上面,由 L2 组件或用户来调用,包含不限于有:
    • L2 侧链,基于 geth 源码改造的链,运行在 Op 生态里;
    • L1StandardBridge.sol 垮链桥合约,用来处理充值 Token 到 Op 地址或从 Op 地址提现到 L1 地址 所用;
    • CanonicalTransactionChain.sol 规范处理 L2 --> L1 的交易,下面简称 CTC
    • L1CrossDomainMessenger.sol 跨链信使合约,里面主要编写进行了各种要触发跨链事件的函数。
  2. DataTransportLayer,定时扫描 L1 区块,从中获取到 TransactionEnqueued 事件,并存储到 LevelDB 数据库;
  3. Sequencer
    • 接受用户发来 L2 的交易;
    • 定期从数据库中获取 DataTransportLayer 存储的 TransactionEnqueued 事件数据,并把交易在 L2 链中执行,使之正常被打包到 L2 区块中;
  4. Batch-Submitter,定期从 L2 区块中将交易数据以打包的形式组装到交易:
    • 打包批量交易 txBatch 提交到 L1 的 CTC 合约;
    • 打包批量状态 stateBatch 提交到 L1 的StateCommitmentChain.sol
    • 之后这些交易进入等待挑战窗口,挑战方式就是欺诈证明
  5. Relayer,定时从 L2 区块中过滤交易中的 SentMessage 事件数据:
    • 判断当前交易是否过了挑战时间;
    • 为此交易生成证明,调用 L1 上的 L1CrossDomainMessenger.relayMessage 函数,使之完成合约检查然后在内部调用目标合约,最终在 L1 完成 L2 交易的最终目的;

它们的组合通讯流程图如下:

注:

目前所有的 Op 组建,都由官方运行着,欺诈证明还在完善。用户必须要相信官方不会做恶。

3. 如何使用 Op

使用 Op 网络分两种情况:

  1. 直接使用原生 Token 进行交易,即以太坊,那么:
    1. 需要先在 L1 访问 L1StandardBridge.sol 进行充值到 Op;
    2. 充值结束后,到账了,可以进行 Op 网络内的交易活动;
    3. 提现到 L1 的地址;
    4. 流程到这里闭环
  2. 其他协议,比如 ERC-20:
    1. 先去 Op 网络部署对应的合约;
    2. 在 L1 的 L1StandardBridge.sol 充值 Token 到 L2 地址;
    3. 到账后,便可自由交易。提现动作和 ETH 的一样。

4. 源码分析 --- 充值与提现

充值部分 --- L1 合约层源码

按照流程,用户需要调用 L1 上的 L1StandardBridge.sol 智能合约充值,如下图所示:

注意,payable 就是 solidity 语法中标明可以接收 ETH 的语法糖。此时充值 ETH 到了 Op 的 L1StandardBridge 跨链桥合约中。

上图,函数走完了,都没有痕迹告诉我们如何在为 L2 的地址充值了 ETH,我们只需要留意其中的 IL2ERC20Bridge.finalizeDeposit.selector 这一行。这里设置了一个 L2 到时需要调用的函数。

上图,结合我们前面的结论 DataTransportLayer,会定时扫描 L1 区块,从中获取到 TransactionEnqueued 事件,并存储到 LevelDB 数据库。

所以在 _sendXDomainMessag 内部,最终会触发 emit TransactionEnqueued 事件。L1 层面的闭环结束

ERC-20 的充值也是一样的,只是函数不一样。如下图:

// TransactionEnqueued 事件在 enqueue 内发生
function _sendXDomainMessage(
    address _canonicalTransactionChain,
    bytes memory _message,
    uint256 _gasLimit
) internal {
    // slither-disable-next-line reentrancy-events
    ICanonicalTransactionChain(_canonicalTransactionChain).enqueue(
        Lib_PredeployAddresses.L2_CROSS_DOMAIN_MESSENGER,
        _gasLimit,
        _message
    );
}
充值部分 --- L2 层源码

在这里我们主要看 Sequencer 的是如何执行 TransactionEnqueued 中的交易到 L2 的。

Sequencer 的启动中,首先是它会进入一个定时从数据库中获取交易的函数,如下图所示:

接下来的调用链是: s.sequnece --> syncQueueToTip --> syncQueue --> syncQueneTransaction

如下图所示,在 syncQueneTransaction 中,调用 GetEnqueue 从远程接口即 DataTransportLayer 服务中获取目标交易数据。最后执行 applyTransaction 执行交易

回到前面合约层的 IL2ERC20Bridge.finalizeDeposit.selector 这一句,最后交易的执行会走到 L2 合约层的 L2ERC20Bridge 合约的 finalizeDeposit 函数,如下图所示,最终 mint 操作完成充值流程,至此闭环。

提现

内容比较多,提现留给下一篇。持续关注

posted @ 2022-07-30 17:20  指尖下的幽灵  阅读(277)  评论(0编辑  收藏  举报