以太坊Layer2：Rollup技術的演進與競爭

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數據"打包"到主鏈來實現擴容。與其他鏈下方案相比,Rollup具有三個特點:

1. Layer2是相對獨立的平台,用戶可在Layer2上直接交易,但與Layer1的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並進行驗證。

根據數據驗證方式的不同,Rollup可分爲Optimistic Rollup和ZK Rollup兩類。

Rollup的發展歷程

最早的Layer2方案是側鏈,它是與主鏈掛鉤的獨立區塊鏈,可以在兩條鏈之間轉移資產。

2017年,Joseph Poon和Vitalik Buterin提出了Plasma方案,是側鏈的演進。Plasma鏈是在以太坊外構建的子鏈,形成樹狀網路,可將大計算任務分解到各子鏈處理。

但Plasma存在數據可用性攻擊、退出延遲、監控成本高等問題。2019年,John Adler提出Optimistic Rollup方案,解決了Plasma的部分問題。

另一方面,Vitalik於2018年引入零知識證明技術驗證狀態變化,爲ZK Rollup奠定基礎。2019年Plonk算法的提出解決了ZK-SNARK的可信設置問題,加速了ZK Rollup的發展。

主流Rollup項目比較

目前Optimistic Rollup佔據大部分TVL,但ZK Rollup正快速發展。

Optimistic Rollup

代表項目有Arbitrum和Optimism。

Arbitrum於2021年9月上線主網,是TVL最高的Layer2。生態包括Arbitrum One、Nova和Orbit三個網路。

Optimism於2021年8月上線,TVL僅次於Arbitrum。它實現了EVM等效性,推出了OP Stack開源工具包,支持構建超級鏈網路。

ZK Rollup

代表項目有zkSync、StarkNet、Polygon zkEVM和Scroll。

zkSync是首個上線的zkEVM項目,使用樂觀轉帳等技術提高性能。

StarkNet採用zkSTARK和分片技術,提供更高的隱私性和吞吐量。

Polygon zkEVM在字節碼級別實現EVM兼容。

Scroll是EVM兼容的ZK Rollup,支持以太坊相同的開發環境。

總結

Rollup技術有望解決區塊鏈性能瓶頸。短期內Optimistic Rollup在通用EVM計算中更有優勢,ZK Rollup適合簡單支付等場景。但從長遠看,隨着技術進步,ZK Rollup可能成爲以太坊擴容的最終方案。