Layer2：Rollup 技术之争

Layer2 是为解决以太坊扩展性问题而设计的关键方案之一。通过在以太坊主链之上构建额外的网络层，Layer2 可以处理更多交易，同时保持主链的安全性和去中心化特性。

Rollup 是一种将交易在链下处理然后将数据"打包"进入主链的 Layer2 扩容方案。与其他链下交易方案相比，Rollup 具有三个主要特点：

1. Layer2 是相对独立的平台，用户可以在其上进行交易，但与 Layer1 账户的交互需要通过智能合约实现。

2. 所有交易信息都会完整记录在主链上，确保数据可用性。

3. 交易在 Layer2 执行，但状态摘要会发布到 Layer1 链上进行验证。

根据数据验证方式的不同，Rollups 可分为 Optimistic Rollups 和 ZK Rollups。

Rollup 发展历程

早期的 Layer2 方案包括侧链和 Plasma。侧链是独立的区块链，与主链挂钩。Plasma 则是由 Joseph Poon 和 Vitalik Buterin 在 2017 年提出的扩展解决方案，是侧链的演进版本。

Plasma 链在以太坊外构建，形成树状网络结构。它将大型计算任务分解并分配给子链处理，提高了计算效率。然而，Plasma 存在数据可用性攻击、退出延迟和监控成本高等问题。

2019 年，John Adler 提出了 Optimistic Rollup 方案，主要解决了 Plasma 的数据可用性问题。同时期，Vitalik Buterin 引入了零知识证明技术来验证区块状态变化，为 ZK Rollup 奠定了基础。

ZK Rollup 技术的发展得益于 zk-SNARK 和 Plonk 等算法的进步。Plonk 算法解决了 zk-SNARK 的可信设置问题，大大推动了 ZK Rollup 的发展。

Rollup 主要方案

Optimistic Rollups

Optimistic Rollups 假设大多数交易都是有效的，允许在发现欺诈时进行挑战和回滚。主要代表是 Arbitrum 和 Optimism。

Arbitrum 于 2021 年 9 月启动主网，是目前 TVL 最高的 Layer2 协议。其生态系统包括 Arbitrum One、Arbitrum Nova 和 Arbitrum Orbit 三个网络。

Optimism 于 2021 年 8 月上线主网，拥有 Layer2 第二大 TVL。它实现了 EVM 等效性，并推出了开源模块化工具包 OP Stack，支持构建定制的 Layer2 网络。

ZK Rollups

ZK Rollups 使用零知识证明技术确保链外处理交易的有效性和正确性。主要代表包括 zkSync、StarkNet、Polygon zkEVM 和 Scroll。

zkSync 是首个上线主网的 zkEVM 项目，支持"乐观"转账和签名聚合等技术。

StarkNet 采用 zkSTARK 扩容方案和分片技术，提高了隐私性、安全性和吞吐量。

Polygon zkEVM 在字节码级别实现与以太坊的兼容性，提供更快、更便宜的交易。

Scroll 是与 EVM 兼容的 ZK Rollups，支持现有应用程序的无缝迁移。

展望

短期内，Optimistic Rollups 可能在通用 EVM 计算中占优，而 ZK Rollups 则可能在简单支付和特定应用场景中表现更佳。长远来看，随着 ZK-SNARK 技术的进步，ZK Rollups 有望成为以太坊扩容的终极解决方案。