架構

Cartesi 的架構通過在 Linux 環境中實現鏈下計算，巧妙地彌合了傳統軟件開發與區塊鏈技術之間的鴻溝。這一創新架構由以下幾個核心組件構成：

Cartesi Machine

RISC-V 架構

Cartesi Machine 模擬了一個 RISC-V CPU，這是一種簡單且模塊化的指令集架構（ISA，Instruction Set Architecture），非常適合進行形式化驗證和低級計算。這個 ISA 是 Cartesi Machine 虛擬硬件的基礎。

與 Linux 內核 (Linux Kernel) 集成

Cartesi Machine 運行完整的 Linux 操作系統，允許開發者使用標準的 Linux 工具、庫和編程語言。這種集成是通過將 Linux 軟件交叉編譯到 RISC-V 架構上實現的。這使得 Cartesi Machine 實際上成為一個在鏈下運行的基於 Linux 的虛擬計算機。

確定性執行

Cartesi Machine 具有確定性執行的特點，這意味著無論在什麼執行環境中，相同的輸入總是會產生相同的輸出。這種確定性對於鏈下計算的可重現性至關重要，使其他人能夠在不需要信任的情況下驗證結果。

鏈下和鏈上交互

Cartesi Machine 通過一系列智能合約與鏈上組件進行交互。這些合約負責向 Cartesi 機器提交數據、觸發計算和檢索結果。這種架構允許在鏈下執行復雜的計算，僅將必要的數據錨定在鏈上，從而顯著降低 Gas 費用並提高整體效率。

Noether 側鏈

Noether 是一個專門的側鏈，用於確保鏈下計算中使用的數據的可用性。這個數據可用性層非常重要，因為鏈下的 Cartesi Machine 計算依賴於所有相關方都能訪問的數據。Noether 使用權益證明機制來維護其網絡，質押者提供和驗證數據存儲。

與傳統區塊鏈的永久數據存儲不同，Noether 專為臨時存儲而優化。這種設計特別適用於需要短期存儲大型數據集的應用，如鏈下計算任務。數據使用後可被丟棄，大幅降低存儲成本。

簡言之，Noether 致力於以去中心化方式管理數據可用性，確保數據不受單一實體控制。這通過一個節點網絡實現：這些節點共同存儲並提供 Cartesi 應用程序所需的數據。

協議

Cartesi 協議實現了安全且可驗證的鏈下計算，同時維護了區塊鏈的完整性和安全性。

Descartes 框架

Descartes 框架允許開發者使用 Cartesi Machine 在鏈下運行復雜的計算。它確保這些計算的結果是可重現和可驗證的。Descartes 處理執行環境，在其中輸入被處理於 Cartesi Machine內，結果被提交回區塊鏈。

Descartes 包含一個爭議解決機制，如果參與者對計算結果提出質疑，Cartesi 協議可以將計算分解成更小的步驟，這些步驟可以在鏈上單獨驗證。這個過程確保了任何不正確的結果都可以被檢測和糾正，而無需在鏈上重新運行整個計算。

可驗證計算

Cartesi Machine 生成的結果通過加密證明錨定到區塊鏈上。這些證明允許任何一方驗證計算是否正確執行，而無需信任原始執行者。

Rollups（彙總）

Cartesi 使用 rollup 技術將多個交易或計算聚合到單個鏈上交易中。這減少了區塊鏈的負載，並允許更高的吞吐量。Rollup 有助於維護基礎層（如以太坊）的安全性，同時將計算工作卸載到 Cartesi Machine 上。

Cartesi 支持樂觀 Rollup 和零知識（ZK）Rollup。樂觀 Rollup 假定所有交易都是有效的，只在出現爭議時才在鏈上進行驗證。ZK Rollup 則使用加密證明來確保每批交易的有效性。這兩種 Rollup 技術都通過減少鏈上處理和存儲的數據量，為擴展性問題提供瞭解決方案。

亮點

• Cartesi Machine：模擬帶有 Linux 操作系統的 RISC-V CPU，使開發者能夠使用標準編程語言和工具進行鏈下計算。
• 確定性執行：確保計算的可重現性，允許可驗證和無需信任的結果。
• 鏈下和鏈上交互：智能合約管理數據提交和計算結果，優化 Gas 使用和效率。
• Noether 側鏈：使用去中心化網絡管理數據可用性，針對臨時數據存儲進行優化以降低成本。
• Rollup：支持樂觀 Rollup 和零知識 Rollup，通過將多個交易聚合到單個鏈上交易中來提高可擴展性。