基于原生链的跨Rollup机制研究

作     者：张子龙 贾林鹏 蒋硕轩 孙毅 

作者机构：中国科学院计算技术研究所 中国科学院大学计算机科学与技术学院 

出 版 物：《软件学报》 (Journal of Software)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 

基　　金：国家重点研发计划(2021YFB2700301) 国家自然科学基金(U22B2032) 

主　　题：区块链 Rollup 零知识证明 多目标优化 

摘      要：Rollup是一种新兴的区块链链下交易处理方案.随着应用的持续发展,不同类型Rollup间的互操作需求日益增长.现有Rollup间互操作方案通常使用第三方服务商来协助完成,存在着信任假设的安全风险和单点故障等问题.基于原生链完成Rollup间互操作无需引入新的信任假设,但会消耗原生链的计算与存储资源,降低原生链的交易吞吐量,从而严重影响跨Rollup性能.基于此,提出一种基于原生链的跨Rollup方案,通过聚合交易批量处理的方式,有效减少单笔交易的链上平均计算与存储资源开销.具体而言,提出基于零知识证明的交易有效性证明方案,显著减少交易有效性验证的链上计算开销.提出基于索引表数据压缩的交易存储方案,降低跨Rollup交易的平均链上存储开销.提出聚合规模均衡调整算法,得到最优的聚合规模,实现链上资源消耗与处理时延之间的平衡.最后,对方案进行实验验证.实验结果表明,所提方案在完全去信任化的前提下,能降低链上计算开销和存储开销,实现链上资源消耗与处理时延的平衡,并且与现有跨Rollup方案相比,所提方案的系统吞吐量也具有很好的表现.