以太坊 Layer2：Rollup 技術的發展與競爭

Layer2 是解決以太坊擴展性問題的關鍵方案之一。通過在以太坊主鏈之上構建額外的網絡層,可以處理更多交易,同時保持主鏈的安全性和去中心化特性。

Rollup 是目前最主流的 Layer2 擴容方案,它通過在鏈下處理交易然後將交易數據"打包"進入主鏈。相比其他鏈下交易方案,Rollup 有三個特點:

1. Layer2 是獨立平台,用戶可在其上交易,但與 Layer1 帳戶交互需通過智能合約。

2. 所有交易信息都完整記錄在主鏈上,解決了數據可用性問題。

3. 交易在 Layer2 執行,但狀態摘要發布到 Layer1 並經驗證後鎖定。

根據數據有效性驗證方式的不同,Rollups 可分爲 Optimistic Rollups 和 ZK Rollups。

Rollup 發展歷程

側鏈是最早的 Layer2 方案之一,它是與主鏈掛鉤的獨立區塊鏈,有自己的共識模型。

Plasma 是 2017 年提出的 Layer2 擴展方案,是側鏈的演變。Plasma 鏈在以太坊外構建,形成樹狀網路,將大計算任務拆分給子鏈處理。

Plasma 存在數據可用性攻擊、長時間退出期、用戶監控負擔重等缺點,因此從2019年開始發展受阻。

此時 Optimistic Rollup 方案被提出,解決了 Plasma 的數據可用性問題。而 ZK Rollup 則源於 2018 年引入的零知識證明技術。

2019年 Plonk 算法解決了 zk-SNARK 的可信設置問題,加速了 ZK Rollup 的發展。

Rollup 賽道競爭

目前 Optimistic Rollups 佔據大部分 TVL,但 ZK Rollups 受關注度日益提升。

Optimistic Rollups

Optimistic Rollups 假設大部分交易有效,允許在發現欺詐時挑戰和回滾。代表方案是 Arbitrum 和 Optimism。

Arbitrum 於 2021 年 9 月啓動主網,是 TVL 最高的 Layer2 協議。生態包括 Arbitrum One、Arbitrum Nova 和 Arbitrum Orbit 三個網路。

Optimism 於 2021 年 8 月上線主網,擁有 Layer2 第二大 TVL。其 OP Stack 開源工具包引入了超級鏈概念,已有數十個項目基於其構建。

ZK Rollups

ZK Rollups 使用零知識證明確保鏈外交易有效,提供更高安全性和效率。代表方案有 zkSync、StarkNet、Polygon zkEVM 和 Scroll。

zkSync 是首個主網上線的 zkEVM 項目,使用"樂觀"轉帳加快交易。

StarkNet 採用 zkSTARK 解決方案和分片技術,提高隱私性和吞吐量。

Polygon zkEVM 在字節碼級兼容以太坊,使交易更快更便宜。

Scroll 與 EVM 兼容,支持以太坊相同的編程語言和智能合約。

總結

Rollups 技術有望解決區塊鏈性能瓶頸。短期內 Optimistic Rollups 可能在通用 EVM 計算中勝出,ZK Rollups 則適合簡單支付等場景。

長期來看,隨着技術改進,ZK Rollups 有望在所有場景中勝出,成爲以太坊擴容的最終方案。