Layer2：Rollup 技术的发展与竞争

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 是目前最主流的 Layer2 扩容方案。它通过在链下处理交易然后将交易数据"打包"进入主链，安全性由 Layer1 保证。Rollup 具有三个主要特点：

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

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. 交易执行在 Layer2 进行，状态摘要发布到 Layer1，通过验证后在主链上锁定。

Rollup 根据数据有效性验证方式可分为 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，允许资产在两链间转移。Plasma 则是由 Joseph Poon 和 Vitalik Buterin 于 2017 年提出的扩展方案，是侧链的演进版本。

Plasma 的工作原理是将大型计算任务分解成小任务，分配给子链处理，结果逐层汇总至上层。然而，Plasma 存在数据可用性攻击、退出挑战期和高昂的监控成本等问题。

2019 年，John Adler 提出 Optimistic Rollup 方案，解决了 Plasma 的数据可用性问题。同时，Vitalik Buterin 引入零知识证明技术来证明区块状态变化的有效性，奠定了 ZK Rollup 的基础。

2019 年，Aztec 研究团队提出的 Plonk 算法解决了 zk-SNARK 的通用性问题，大大推动了 ZK Rollup 的发展。

Rollup 竞争格局

当前 Rollup 赛道竞争激烈，已上线的 Layer2 Rollup 中，Optimistic Rollups 占据大部分总锁仓量（TVL）。但随着 ZK Rollups 技术的成熟，越来越多人开始关注并参与 ZK Rollups 生态。

Optimistic Rollups

Optimistic Rollups 假设大部分交易都是有效的，允许在发现欺诈行为时进行挑战和回滚。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 三个主要网络。

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，引入了超级链的概念。

ZK Rollups

ZK Rollups 使用零知识证明技术确保链外处理的交易有效性，提供更高的安全性和效率。代表方案包括 zkSync、StarkNet、Polygon zkEVM 和 Scroll。

zkSync 是第一个主网上线的 zkEVM 项目，使用"乐观"转账机制加快交易速度。

StarkNet 采用 zkSTARK 扩容解决方案，提高了网络的隐私性和安全性，并利用分片技术提升吞吐量。

Polygon zkEVM 通过零知识证明解决以太坊的可扩展性问题，实现更快、更便宜的交易。

Scroll 是与 EVM 兼容的 ZK Rollups，支持以太坊相同的编程语言和智能合约，便于开发者迁移现有应用。

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、交易等特定场景中更胜一筹。长期来看，随着 ZK-SNARK 技术的进步，ZK Rollups 有望在所有场景中胜出，成为以太坊扩容的最终方案。