Layer2: Rollup 发展历程与主流方案

Layer2 是解决以太坊扩展性问题的关键方案之一。通过在以太坊主链之上构建额外的网络层,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 作为目前最主流的 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。相比其他链下交易方案,Rollup 具有以下特点:

1. Layer2 是相对独立的平台,用户可直接在 Layer2 上交易,但与 Layer1 之间的交互需通过智能合约实现。

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,状态摘要发布到 Layer1 链上进行验证。根据验证方式的不同,可分为 Optimistic Rollups 和 ZK Rollups。

Rollup 发展历程

侧链是较早的 Layer2 方案,是与主链挂钩的独立区块链,可在两链间移动资产。

Plasma 是侧链的演进,构建了树状的子链网络,可将大计算任务拆分到子链处理。但 Plasma 存在数据可用性攻击、退出延迟等问题。

2019年,John Adler 提出 Optimistic Rollup 方案,解决了 Plasma 的数据可用性问题。同期,Vitalik Buterin 引入零知识证明技术,为 ZK Rollup 奠定基础。

2019年 Plonk 算法的提出解决了 zk-SNARK 的可信设置问题,大大推动了 ZK Rollup 的发展。

主流 Rollup 方案

Optimistic Rollups

Optimistic Rollups 假设大部分交易有效,允许在发现欺诈时挑战和回滚。主要代表有:

Arbitrum:目前 TVL 最高的 Layer2 协议,包含 Arbitrum One、Nova 和 Orbit 三个网络。

Optimism:拥有第二大 TVL,实现 EVM 等效性。OP Stack 工具包支持构建定制 Layer2 网络。

ZK Rollups

ZK Rollups 使用零知识证明确保链外交易的有效性,无需挑战期。主要代表有:

zkSync:首个主网上线的 zkEVM 项目,支持"乐观"转账。

StarkNet:使用 zkSTARK 方案,结合分片技术提高吞吐量。

Polygon zkEVM:字节码级兼容的 ZK Rollups 实现。

Scroll:支持与以太坊相同的编程语言和智能合约。

总结

Rollups 通过将计算转移到链下来提高区块链吞吐量。短期内 Optimistic Rollups 在通用 EVM 计算中可能占优,而 ZK Rollups 适合特定场景。长期来看,随着技术进步,ZK Rollups 有望成为以太坊扩容的最终方案。