1.Rollup 的誕生
擴容，是以太坊社區和基金會由來已久的心頭病。在Web3 勢不可擋的大環境下，以太坊在過去幾年間的受歡迎程度與日俱增，並最終成為了數千個dApp 的宿主，龐大的交易量因速度限製而導致交易速度越來越慢，汽油費也越來越高，隨著不同公鏈的問世，用戶也開始逐漸流失。
除了以太坊在用的分片式技術來擴容外，它還可以將大部分交易移到第二層(L2) Rollup上，L2 Rollup 指許多與以太坊主網平行運行但同時繼承以太坊本身的可用性和完整性的第三方擴容方案，它允許交易在一個並行單獨的區塊鏈上執行。 Rollup 的擴容原理是將數百個已處理的交易匯總成一個批次並在與以太坊主網平行的L2鏈上按批次執行交易，最終完成的交易再按批次一次性發佈到底層（L1 , Layer 1）區塊鏈，以此來提升交易速度，降低交易汽油費。
在不同的Rollup方案中，Optimistic Rollup 和零知識證明Rollup 都取得了不同程度的成果，他們執行原理差不多，主要區別在於交易驗證過程。
▲Layer 2協議利用底層區塊鍊網絡和最終賬本的安全性，為加密資產提供更快、更便宜、更高效的應用方式
2.什麼是Optimistic Rollup？
與字面意思一樣，Optimistic 擴容方案是基於“樂觀”機制的，採用的是欺詐證明（Fraud proofs），即係統樂觀的相信交易數據的正確性，數據不經過有效驗證，但會直接進入一個等待期，等待期裡如果有任何節點提出異議並佐證惡意交易，則交易取消；若無異議，等待期結束，交易自動完成並寫入區塊。這種“欺詐證明”方案不需要在每筆交易中部署驗證，大大節省了網絡計算資源跟成本，同時也保證了及時的最終確定性。
OptimisticRollup最突出的兩個方案是Arbitrum 和Optimism，目前Arbitrum 排名第一，Optimism 排名第二。事實上Optimism 是第一個發明與EVM 兼容的Optimistic Rollup 協議的公司，但是由於它的主網啟動延遲使得Arbitrum 獲得了後發優勢。這兩個方案在結構上差不多，關鍵區別在於他們的防欺詐邏輯，以及未來處理兼容性問題的方式上也略有差異。
Optimism 採用的是單輪非交互式欺詐證明
L2 驗證人將壓縮後的數據同步到L1 ，同時質押保證金，如果有人對該Rollup 區塊的交易數據存在爭議，則需發起挑戰且同樣質押保證金。然後Rollup 協議將在L1鏈上重新計算該區塊中所有交易來判定對錯。錯誤方的保證金將被罰沒，正確方將獲得獎勵。
這個方案的優點在於只需進行一輪交互，它在設計上要簡單得多，並消除了有關各方之間協調的需要，使欺詐證明瞬間完成，所需時間更短。
缺點是：雖然相對與以太坊主鏈的成本要少很多，但是相對與交互式最終的單一性計算，其鏈上計算的成本要更高，甚至如果需要重新計算的交易過多，可能還會受到L1 區塊大小（gas limit）的限制。
Arbitrum ：採用多輪交互型欺詐性證明
L2 的驗證人將壓縮後的數據同步到L1，同時質押保證金，如果有人對該Rollup 區塊的交易數據存在爭議，則需發起挑戰且同樣質押保證金。驗證人和挑戰者在鏈下通過二分法的方式不斷拆分存在爭議的步驟，直至將爭議範圍縮減到一個具體的步驟，再到L1 鏈上對該步驟進行判定，以此高效解決爭議。
這種方式的優點：因為只驗證單步，不面臨這種限制gas limit 限制，並且能以較低的成本在鏈上解決爭議。採用多輪交互型設計也使Arbitrum 可以更容易支持複雜的智能合約，在復雜的以太坊生態應用中互操作性更高。
多輪交互型設計的相對缺點：由於增加了交互次數，對應的爭議窗口設計相較於單輪交互型設計也更長更複雜，並且交互式欺詐證明需要多方合作來剖析挑戰，需要更長的時間來解決。
3.什麼是ZK Rollup?
零知識證明（Zero—Knowledge Proof，ZKPs）是一種證明方法，通過這種方法，一方（證明者）可以在不透露任何實際信息的情況下，向另一方（驗證者）證明它知道一個秘密或一個聲明是真實的。這個概念在1980年被麻省理工學院的研究人員引入，人們一直認為ZKPs 過於復雜，幽默地稱其為“月亮數學”。
ZK Rollup 即通過零知識有效性證明的擴容方案。 ZK Rollup分批處理鏈下交易，並生成加密有效性證明來驗證每批交易的真實性。有效性證明將批量交易添加到L1 區塊鏈。當交易批次被提交時，該證明可以被L1合約快速驗證，無效的批次可以被直接拒絕。
此外，ZK擴容方案的證明策略有很多，像SNARK、STARK、PLONK 和DARK，它們都有包括數據足跡、證明時間、驗證時間、串通風險等方面各自安全強度和風險。
（下期會單獨出一期講零知識證明類型）
目前涉足ZK Rollup 的方案有很多，這邊先簡要列舉兩個。
Hermez（現為Polygon Hermez）
Hermez 有兩個版本：1.0 是一個支付平台，目前正在運行；2.0目前還在開發中，將利用ZK-SNARK 證明開發零知識以太坊虛擬機（zkEVM），這是一個以透明的方式執行以太坊交易虛擬機，包括具有零知識證明驗證的智能合約。因為Hermez 2.0 開創性的舉措，去年8月被在去年8月被Polygon 以2.5億美元收購，並將其品牌統一的為Polygon Hermez。
Starkware
Starkware通過ZK-STARK 零知識證明協議來保護區塊鏈隱私數據，在無需耗費大量算力和專門部署安裝軟件的前提下驗證隱私信息，而且還能把數據壓縮的更小，提高了效率、透明度和安全性。
4.OP vs ZK: 你更愛哪個？
市場上對這兩個類型的方案各執一詞，就以上內容再簡要概括下他們的優劣勢。
OP 優勢：成本更低，開發門檻更低，互操作性更好，可自動執行智能合約；吞吐量更高；擴展性更強。
OP 劣勢：有約為一周的挑戰等待期；驗證安全性通過押金和等待期來保證，而不是算法，惡意串通操作風險更高。
ZK 優勢：沒有挑戰期等待期，時間更快；安全性更高；提供更強的隱私保護。
ZK 劣勢：技術複雜程度高，開發成本高；需要更大的算力，使用成本更高；無法直接執行智能合約。
在短期內，Optimistic Rollup 在成本以及技術上的門檻更低，開發者快速上手，因此更貼合現狀，更容易解決現階段問題；ZKRollup 的開發門檻更高，更適用於對安全隱私有極度追求的領域。長期來看，隨著ZK 相關技術的不斷發展，ZKRollup的局限可能會被打破，可以釋放出強大的應用潛力。
總之，OptimisticRollup 和ZKRollup 走的是兩條不同的市場路徑，契合著不同的市場需求，康莊大道和光明未來可以同時屬於他們。
（本文以及圖片為【SupraOracles】原創內容，未經賬號授權，禁止隨意轉載）
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