解析以太坊Layer2的Rollup技术

Layer2是为解决以太坊可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允许处理更多交易,同时保持主链的安全性和去中心化特性。

Rollup是目前最主流的Layer2扩容方案,通过在链下处理交易然后将交易数据"打包"进入主链。与其他链下交易方案相比,Rollup具有以下特点:

1. Layer2与Layer1相对独立,用户可在Layer2平台上与其他用户交易,但Layer1和Layer2账户之间的交互需通过智能合约进行。

2. 所有交易信息都完整记录在主链上,解决了数据可用性问题。

3. 交易在Layer2执行,但状态摘要会发布到Layer1并进行验证。

根据数据有效性验证方式的不同,Rollups可分为Optimistic Rollups和ZK Rollups。

Rollup的发展历程

侧链是最早的Layer2方案之一,是与主链挂钩的独立区块链。Plasma是侧链的演变方案,在以太坊外构建独立区块链,形成树状网络。

然而,Plasma存在数据可用性攻击、退出延迟等问题。2019年,Optimistic Rollup方案被提出,解决了Plasma的数据可用性问题。同时,ZK Rollup的雏形也开始形成。

ZK Rollup使用零知识证明技术证明状态变化的有效性。2019年提出的Plonk算法解决了zk-SNARK的通用性问题,加速了ZK Rollup的发展。

Rollup赛道概览

目前,Optimistic Rollups占据大部分TVL,但ZK Rollups正受到越来越多关注。

Optimistic Rollups

Optimistic Rollups假设大部分交易有效,允许在发现欺诈时进行挑战和回滚。代表方案包括Arbitrum和Optimism。

Arbitrum于2021年9月启动主网,是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。其OP Stack开源模块化工具包支持开发者构建定制的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是首个上线主网的zkEVM项目,使用"乐观"转账减少交易时间。StarkNet使用zkSTARK解决方案,提高隐私性和安全性。Polygon zkEVM在字节码级别实现与EVM兼容。Scroll则允许开发者轻松迁移现有应用到Rollup网络。

总结

Rollups技术有望解决区块链性能瓶颈,提高交易速度和吞吐量。短期内,Optimistic Rollups可能在通用EVM计算中占优,而ZK Rollups则在特定应用场景中更具优势。

长远来看,随着ZK-SNARK技术的改进,ZK Rollups可能成为以太坊扩容的最终方案。Rollups技术的发展将为区块链生态带来更多可能性,推动行业向前发展。