Optimistic Rollup 就這樣用（2）

ERC721 的儲值、轉移與提領

TL;DR

• 本文會跳過 Optimistic Rollup 的介紹而直接實際演示，關於 Optimistic Rollup 的概念與設計原理筆者將在日後另撰文說明，有興趣的讀者可以先參考下列三篇文章（由淺入深）：1. OVM Deep Dive 2. (Almost) Everything you need to know about Optimistic Rollup 3. How does Optimism’s Rollup really work?
• 本文將演示一個 Optimism Rollup 的 ERC721 範例，程式碼在這裡。
• 本演示大量參考了以下範例：Optimistic Rollup Example: ERC20。
• 本演示所使用的 ERC721 Gateway 合約來自這個提案，目前尚未成為官方標準。

環境設置

• Git
• Node.js
• Yarn
• Docker
• Docker-compose

筆者沒有碰到環境相容問題，但是建議都升到最新版本， Node.js 使用 v16.1.0 或以上版本

Optimism 服務啟動

有關 Optimisim 的所有服務，都包裝在 Optimism 這個超大專案當中了，直接使用原始碼進行組建：

$ git clone git@github.com:ethereum-optimism/optimism.git
$ cd optimism
$ yarn
$ yarn build

組建完成後，就可以在本機啟動服務了：

$ cd ops
$ docker-compose build
$ docker-compose up

這個指令會啟動數個服務，包括：

• L1 Ethereum Node (EVM)
• L2 Ethereum Node (OVM)
• Batch Submitter
• Data Transport Layer
• Deployer
• Relayer
• Verifier

Deployer 服務中的一個參數要特別注意： FRAUD_PROOF_WINDOW_SECONDS，這個就是 OPtimistic Rollup 的挑戰期，代表使用者出金（Withdraw）需等候的時長。在本篇演示中預設為 0 秒。

如果有需要重啟，記得把整個 Docker Volume 也清乾淨，例如： docker-compose down -v

Optimism 整合測試

在繼續接下來的演示之前，我們需要先確認 Optimism 是否有順利啟動，特別是 Relayer 是否運作正常，因此我們需要先進行整合測試：

$ cd optimism/integration-tests
$ yarn build:integration
$ yarn test:integration

確保 L1 <--> L2 Communication 相關測試通過後再繼續執行接下來的演示內容。

啟動服務及部署合約需要花費一些時間，運行一段時間（約 120 秒）之後再執行測試，如果測試結果全部皆為 Fail，可能是 Optimism 尚未啟動完成，再等待一段時間即可。

ERC721 合約部署

Optimism 啟動成功並且完成整合測試後，接下來進行 ERC721 合約的部署。筆者已將合約及部署腳本放在 optimistic-rollup-example-erc721 這個專案中：

$ git clone git@github.com:ethereum-optimism/optimistic-rollup-example-erc721.git
$ cd optimistic-rollup-example-erc721
$ yarn install
$ yarn compile

接下來我們需要部署以下合約：

• ERC721，部署於 L1
• L2DepositedEERC721，部署於 L2
• OVM_L1ERC721Gateway，部署於 L1

OVM_L1ERC721Gateway 只部署在 L1 上，顧名思義它就是 L1 <=> L2 的「門戶」，提供 Deposit / Withdraw 兩個基本功能，使用者必須透過這個合約來進出 L2。

雖然 OVM_L1ERC20Gateway 是 Optimistic Rollup 官方提供的合約。但是開發者也可以依需求自行設計自己的「門戶」。

OVM_L1ERC20Gateway 目前沒有 Optimism 的官方實作，本演示所使用的 ERC721 Gateway 合約來自這個提案，目前尚未成為官方標準。

接下來，我們直接用腳本進行部署：

$ node ./deploy.js
Deploying L1 ERC721...
L1 ERC2721 Contract Address:  0xFD471836031dc5108809D173A067e8486B9047A3
Deploying L2 ERC721...
L2 ERC721 Contract Address:  0x09635F643e140090A9A8Dcd712eD6285858ceBef
Deploying L1 ERC721 Gateway...
L1 ERC721 Gateway Contract Address:  0xcbEAF3BDe82155F56486Fb5a1072cb8baAf547cc
Initializing L2 ERC721...

ERC721 鑄造、儲值、轉移與提領

鑄造（L1）

初始狀態如下，所有帳戶皆尚未持有任何代幣：

接下來，我們將鑄造 2 個代幣以進行接下來的演示。首先，進入 ETH（L1） 的 Console：

$ npx hardhat console --network eth
Welcome to Node.js v16.1.0.
Type ".help" for more information.
>

取得 Deployer / User 帳戶：

// In Hardhat ETH Console
> let accounts = await ethers.getSigners()
> let deployer = accounts[0]
> let user = accounts[1]

取得 ERC721 及 OVM_L1ERC721Gateway 合約物件，合約地址可以從部署訊息中取得：

// In Hardhat ETH Console
> let ERC721_abi = await artifacts.readArtifact("ExampleToken").then(c => c.abi)
> let ERC721 = new ethers.Contract("0xFD471836031dc5108809D173A067e8486B9047A3", ERC721_abi)
> let Gateway_abi = await artifacts.readArtifact("OVM_L1ERC721Gateway").then(c => c.abi)
> let Gateway = new ethers.Contract("0xcbEAF3BDe82155F56486Fb5a1072cb8baAf547cc", Gateway_abi)

鑄造兩個 ERC721 代幣：

// In Hardhat ETH Console
> await ERC721.connect(deployer).mintToken(deployer.address, "foo")
{
  hash: "...",
  ...
}
> await ERC721.connect(deployer).mintToken(deployer.address, "bar")
{
  hash: "...",
  ...
}

只有合約的 Owner（deployer） 可以進行鑄造的操作。

確認 Deployer 餘額：

> await ERC721.connect(deployer).balanceOf(deployer.address)
BigNumber { _hex: '0x02', _isBigNumber: true } // 2

確認代幣的 TokenID 與 Owner：

> await ERC721.connect(deployer).ownerOf(1)
'0xf39Fd6e51aad88F6F4ce6aB8827279cffFb92266' // deployer
> await ERC721.connect(deployer).ownerOf(2)
'0xf39Fd6e51aad88F6F4ce6aB8827279cffFb92266' // deployer

儲值（L1 => L2）

完成以上步驟後，目前的狀態如下：

接下來，授權 OVM_L1ERC721Gateway使用 TokenID 為 2 的代幣：

// In Hardhat ETH Console
> await ERC721.connect(deployer).approve("0xcbEAF3BDe82155F56486Fb5a1072cb8baAf547cc", 2)
{
  hash: "...",
  ...
}

在 OVM_L1ERC721Gateway 合約呼叫 Deposit，儲值 TokenID 為 2 的代幣：

// In Hardhat ETH Console
> await Gateway.connect(deployer).deposit(2)
{
  hash: "...",
  ...
}

我們可以到 Optimism (L2) 的 Console 確認入金是否成功：

$ npx hardhat console --network optimism
Welcome to Node.js v16.1.0.
Type ".help" for more information.
>

取得 Deployer / User 帳戶：

// In Hardhat Optimism Console
> let accounts = await ethers.getSigners()
> let deployer = accounts[0]
> let user = accounts[1]

取得 L2DepositedERC721 合約物件，合約地址可以從部署訊息中取得：

// In Hardhat Optimism Console
> let L2ERC721_abi = await artifacts.readArtifact("OVM_L2DepositedERC721").then(c => c.abi)
> let L2DepositedERC721 = new ethers.Contract("0x09635F643e140090A9A8Dcd712eD6285858ceBef", L2ERC721_abi)

確認入金是否成功：

// In Hardhat Optimism Console
> await L2DepositedERC721.connect(deployer).balanceOf(deployer.address)
BigNumber { _hex: '0x01', _isBigNumber: true } // 1
> await L2DepositedERC721.connect(deployer).ownerOf(2)
'0xf39Fd6e51aad88F6F4ce6aB8827279cffFb92266' // deployer

ERC721 轉移（L2 <=> L2）

完成以上步驟後，目前的狀態如下：

接下來，我們在 L2 從 Deployer 轉移代幣給 User：

// In Hardhat Optimism Console
> await L2DepositedERC721.connect(user).balanceOf(user.address)
BigNumber { _hex: '0x00', _isBigNumber: true } // 0
> await L2DepositedERC721.connect(deployer).transferFrom(depoyer.address, user.address, 2)
{
  hash: "..."
  ...
}
> await L2DepositedERC721.connect(user).balanceOf(user.address)
BigNumber { _hex: '0x01', _isBigNumber: true } // 1
> await L2DepositedERC721.connect(user).ownerOf(2)
'0x70997970C51812dc3A010C7d01b50e0d17dc79C8' // user

ERC721 提領（L2 => L1）

完成以上步驟後，目前的狀態如下：

接下來，我們用 User 帳戶提領資金，在 L2DepositedERC721 合約呼叫 Withdraw：

// In Hardhat Optimism Console
> await L2DepositedERC721.connect(user).withdraw(2)
{
  hash: "..."
  ...
}
> await L2DepositedERC721.connect(user).balanceOf(user.address)
BigNumber { _hex: '0x00', _isBigNumber: true }

最後，檢查在 L1 是否提領成功：

// In Hardhat ETH Console
> await ERC721.connect(user).balanceOf(user.address)
BigNumber { _hex: '0x01', _isBigNumber: true } // 1
> await ERC721.connect(deployer).balanceOf(deployer.address)
BigNumber { _hex: '0x01', _isBigNumber: true } // 1
> await ERC721.connect(user).ownerOf(2)
'0x70997970C51812dc3A010C7d01b50e0d17dc79C8' // user

由於挑戰期為 0 秒，因此提領幾乎無需等待時間，頂多只需數秒鐘

做完上述所有操作，最終狀態應該如下：

總結

本文演示了：

• Optimistic Rollup 相關服務的本機部署
• ERC721 L1 => L2 的儲值（Deposit）
• ERC721 L2 帳戶之間轉移（Transfer）
• ERC721 L2 => L1 的提領（Withdraw）

筆者未來將繼續擴充此系列的教學內容，例如支援其他標準的合約如 ERC1155，以及如何運行 Optimistic Rollup 生態系中最重要的驗證者（Verifier），敬請期待。

參考資料

• OVM Deep Dive
• (Almost) Everything you need to know about Optimistic Rollup
• How does Optimism’s Rollup really work?
• Optimistic Rollup Official Documentation
• Ethers Documentation (v5)
• Optimistic Rollup Example: ERC20(Github)
• Optimism (Github)
• optimism-tutorial (Github)
• l1-l2-deposit-withdrawal (Github)
• Proof-of-concept ERC721 Bridge Implementation (Github)