解析以太坊Layer2的Rollup技術

Layer2是爲解決以太坊可擴展性問題而設計的關鍵方案之一。通過在以太坊主鏈之上構建額外的網絡層,Layer2允許處理更多交易,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,通過在鏈下處理交易然後將交易數據"打包"進入主鏈。與其他鏈下交易方案相比,Rollup具有以下特點:

1. Layer2與Layer1相對獨立,用戶可在Layer2平台上與其他用戶交易,但Layer1和Layer2帳戶之間的交互需通過智能合約進行。

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,但狀態摘要會發布到Layer1並進行驗證。

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

Rollup的發展歷程

側鏈是最早的Layer2方案之一,是與主鏈掛鉤的獨立區塊鏈。Plasma是側鏈的演變方案,在以太坊外構建獨立區塊鏈,形成樹狀網路。

然而,Plasma存在數據可用性攻擊、退出延遲等問題。2019年,Optimistic Rollup方案被提出,解決了Plasma的數據可用性問題。同時,ZK Rollup的雛形也開始形成。

ZK Rollup使用零知識證明技術證明狀態變化的有效性。2019年提出的Plonk算法解決了zk-SNARK的通用性問題,加速了ZK Rollup的發展。

Rollup賽道概覽

目前,Optimistic Rollups佔據大部分TVL,但ZK Rollups正受到越來越多關注。

Optimistic Rollups

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

Arbitrum於2021年9月啓動主網,是TVL最高的Layer2協議。其生態系統包括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開源模塊化工具包支持開發者構建定制的Layer2網路。

ZK Rollups

ZK Rollups使用零知識證明技術確保鏈外交易的有效性,提供更高的安全性和效率。代表方案包括zkSync、StarkNet、Polygon zkEVM和Scroll。

zkSync是首個上線主網的zkEVM項目,使用"樂觀"轉帳減少交易時間。StarkNet使用zkSTARK解決方案,提高隱私性和安全性。Polygon zkEVM在字節碼級別實現與EVM兼容。Scroll則允許開發者輕鬆遷移現有應用到Rollup網路。

總結

Rollups技術有望解決區塊鏈性能瓶頸,提高交易速度和吞吐量。短期內,Optimistic Rollups可能在通用EVM計算中佔優,而ZK Rollups則在特定應用場景中更具優勢。

長遠來看,隨着ZK-SNARK技術的改進,ZK Rollups可能成爲以太坊擴容的最終方案。Rollups技術的發展將爲區塊鏈生態帶來更多可能性,推動行業向前發展。