随着区块链行业的不断扩张，包括以太坊在内的热门项目都面临着一大关键问题——区块链上的交易拥堵。无论容量有多大，计算机网络只能容纳一定的流量。网络越受欢迎，就越有可能变得拥塞。此问题限制了可扩展性并影响了总体用户体验。

因此，以太坊需要不同的第2层网络来帮助解决其可扩展性问题。OVM(Optimistic Virtual Machine)就是这些附加到以太坊第1层链的第2层网络的一个协议。本文深入探讨了OVM的内部工作原理，并阐明了它对以太坊生态系统平稳运行的重要性。

关于OVM

Optimistic Virtual Machine (OVM) 由 Optimism 使用其 Optimism Rollup (OR) 技术构建，是以太坊的第2层扩展解决方案。它旨在利用 EVM 兼容性，为开发人员提供稳定的框架，以便轻松有效地扩展其智能合约。

OVM 为第2层协议提供了一个统一的生态系统，将其他扩展解决方案相结合并放在一个保护伞下。 OVM 不是直接在第1层区块链上更新交易，而是使用链下数据来保证（或做出乐观决策）以太坊区块链上更新的交易。

OVM如何运作？

OVM 完成的每个计算过程称为转换。这些转换由想要确认智能合约最新状态或验证链上欺诈证明（旨在检测和证明去中心化系统中欺诈行为的机制）的个人用户在客户端进行评估。

OVM 起着智能合约专用工作区的作用。智能合约在 OVM 上部署、执行和监控，确保任何其他智能合约任务高效执行。当第2层链中的节点提交交易时，OVM 会处理这些交易，然后在其环境中激活不同的状态变化，从而产出不同的输出，例如结算付款。

OVM 还实施了 Gas 限制系统，以保护自身免受恶意交易的影响，这些交易会不断运行并耗尽网络资源。执行交易时，用户必须设置gas限制，指定他们可以在交易上花费多少gas。这些费用还可作为节点提供额外计算资源来执行交易的补偿。

此外，OVM 只能解释并执行以字节码编写的智能合约。虽然像Solidity这样的高级 EVM 兼容语言更加人性化并且精简了部署过程的效率，但在部署之前，它们必须经过翻译并编译为字节码。不过，由于OVM在字节码层面与EVM兼容，开发者可以直接在OVM中部署现有的EVM智能合约。

乐观决策：是什么使 OVM 变得特别？

虽然以上内容剖析了OVM的复杂性，但它真正的创新在于它的“乐观决策”过程。如前所述，乐观决策是 OVM 使用链外数据来预测以太坊第1层的未来状态的概念。这种方法为更快、更高效的交易创造了有利条件。乐观决策过程包括三大主要步骤：

检查第1层并估计未来可能发生的情况。

检查链下消息并考虑其集成到第1层后的影响。

在研究了前面步骤的见解后，OVM 对未来的 EVM 状态有了很好的了解。这一愿景将指导 OVM 的下一步决策。

尽管如此，即便可能性看似无限，但人们可能想知道 OVM 到底是如何做出这些决定的。以下概念将帮助我们更好地理解乐观决策背后的方法论：

Ethereum Futures Cone

Ethereum Futures 状态是无限的，可涵盖每一个可能的交易、每一个可能被黑客攻击的 DAO 以及任何其他事件。尽管能处理无限的未来状态，EVM 的规则有助于过滤掉不太可能发生的未来状态。我们可以将这个过程比作一个巨大的圆锥体，每次开采和最终确定一个新区块时，它就会从一个cone收缩成一个更紧密的漏斗。

本地信息

第2层通过合并本地信息（包括链外消息、签名通道更新或等离子块的包含证明）来扩展共识协议。 OVM 使用这些本地信息来做出决策，但它必须首先定义用于推导未来可能的以太坊状态的假设。

本地假设

OVM 程序根据上述本地信息定义假设，充当过滤器来区分现实的未来状态和不可能的状态。例如，使用“争议活跃度”假设，许多第2层解决方案都使用该假设。由于通道参与者预计恶意提款会受到争议，因此任何包含恶意提款的状态都将被视为不可能并被拒绝。局部假设消除了这些不可能的未来，我们最终可能会对未来做出“乐观决策”。

OVM 与 EVM 和 zkEVM 相比的优劣势

既然我们了解了 OVM 的工作原理，那么有必要了解其优劣势，特别是与以太坊虚拟机 (EVM) 和零知识以太坊虚拟机 (zkEVM) 等其他虚拟机相比时的优劣势。探讨它们的差异将凸显 OVM 的独特价值以及它们如何携手合作以提高可扩展性。

OVM 与 EVM 的对比

与 EVM 不同，OVM 优先考虑更快的事务。通过OVM，节点可以直接写入区块链，无需EVM的多节点验证过程。另一方面，EVM 要求所有节点在更新区块链之前对每笔交易进行投票，从而达成共识。这种彻底性是合理的，因为它确保了绝对信任，但代价是：与 OVM 相比，这降低了吞吐量。

OVM 和 EVM 在有效性方面也有所不同，因为 OVM 不强制状态更改的有效性。通过OVM，恶意用户可以在将交易提交到第1层协议之前将其他用户的资产转移给自己。如果交易没有受到质疑，OVM就会接受它。

另一方面，EVM 中的所有状态更改都必须遵循网络的共识规则才能被接受。因此，上述场景将遵循不同的规则，因为发送者的签名密钥与其公钥不匹配，必须由公钥才能让交易得到接受。

此外，EVM 保证即时终局性。即时终局性是指当网络接受状态更改时，它就无法更改或逆转。OVM 不保证即时终局性，因为它不强制交易有效性，并且终结无效或恶意交易会破坏区块链。因此，OVM 状态只有在第1层链上被接受时才是最终的。

OVM 与 zkEVM 的对比

OVM 主要关注交易和智能合约的执行，并让第1层 EVM 来执行区块链规则，尤其是在状态更改时更是如此。OVM 通过在没有有效性证明的情况下提交已完成的交易来优先考虑速度。这提高了可扩展性，但存在这样的风险，即无效交易可能被忽视并在第1层最终确定，特别是如果它们未受到质疑的话更是如此。

零知识以太坊虚拟机（zkEVM）通过为每笔链下交易创建加密证明（类似于收据）来解决这个问题。这增强了对状态更新有效性的保证，进一步增强了用户对整个系统的信心。

使用 zkEVM，状态转换一旦在链上得到验证就会最终确定。这减少了在第1层完成第2层交易的延迟。零知识证明还可以确认状态更新的有效性，除非有必要，否则无需欺诈证明。

zkEVM 的实现通常比 OVM 更具挑战性，因为为多个计算步骤开发如此复杂的证明需要高昂的成本。这种可访问性使得 OVM 比 zkEVM 更容易启动。尽管如此，这两个项目都兼容 EVM，并且可以运行智能合约。

OVM 的用例

OVM 在第2层协议上运行，允许用户使用基于第1层的 EVM，而无需直接不断更新 EVM 的状态。将 OVM 想象为 EVM 的助手，在第 2 层幕后工作并处理事务，以便 EVM 不会不堪重负。

在环境中，我们假设用户 A 拥有两枚 WBTC 并使用乐观汇总向用户 B 发送 1 WBTC。然后，聚合器会将交易详细信息提交给第1层汇总合约。如果没有受到挑战，它将永久集成在以太坊区块链上，使其正式化。

这一保证只有在两个条件下才可能实现。第一个因素是 OVM 根据 EVM 的规则执行交易，因此链下正确处理的交易可以保证在第1层被接受。第二个因素是聚合器公开共享交易数据，允许任何人指出交易数据中的不一致之处，并通过扩展进而保持各方的诚实。

尽管如此，无论双方决定提取资产还是进行其他交易，他们仍然可以从 EVM 中受益，而无需在第1层执行任何交易。

除了执行更快的事务之外，OVM 还可以用于各种其他方式。OVM 还彻底改变了区块链游戏，实现了更快的游戏体验，没有滞后或延迟，交易立即发生，游戏世界实时反应。它在增强 DeFi 应用程序方面的用途也不容忽视，因为它可以在去中心化交易所上提供近乎即时的代币交换，且Gas费较低。

结语

借助乐观虚拟机，开发人员可以部署智能合约，用户可以进行交易，而无需承受困扰以太坊的高额Gas费，也不用面对缓慢处理时间的麻烦。尽管面临安全和潜在中心化风险方面的挑战，但 OVM 是开启区块链驱动的应用程序和大规模采用新时代的关键。随着区块链技术的发展，OVM 成为有望塑造去中心化应用未来的创新工具之一。

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