以太坊Layer2：Rollup技術的發展與競爭

Layer2是解決以太坊擴展性問題的關鍵方案之一。通過在以太坊主鏈之上構建額外的網絡層,Layer2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,然後將交易數據"打包"進入主鏈。Rollup的安全性由Layer1保證,相比其他鏈下交易方案有三個特點:

1. Layer2是獨立平台,用戶可在Layer2上交易,但與Layer1的交互需通過智能合約。

2. 所有交易信息完整記錄在主鏈上,解決了數據可用性問題。

3. 交易在Layer2執行,狀態摘要發布到Layer1並驗證。根據驗證方式不同,可分爲Optimistic Rollups和ZK Rollups。

Rollup的發展歷程

側鏈是最早的Layer2方案之一,是與主鏈掛鉤的獨立區塊鏈。Plasma是側鏈的演進,由Joseph Poon和Vitalik Buterin於2017年提出。Plasma構建了樹狀的子鏈網路,將大任務分解到子鏈處理,提高了計算效率。

但Plasma存在數據可用性攻擊、長退出期等問題。2019年,John Adler提出Optimistic Rollup方案,主要解決了Plasma的數據可用性問題。

另一方面,Vitalik Buterin在2018年引入零知識證明技術來驗證狀態變化,這是ZK Rollup的雛形。2019年Aztec團隊提出的Plonk算法解決了zk-SNARK的可信設置問題,加速了ZK Rollup的發展。

Rollup賽道的競爭格局

目前Optimistic Rollups佔據大部分TVL,主要是因爲它最先落地。但隨着技術成熟,ZK Rollups正受到越來越多關注。

Optimistic Rollups

Optimistic Rollups假設大多數交易有效,允許在發現欺詐時進行挑戰和回滾。代表項目有Arbitrum和Optimism。

Arbitrum於2021年9月啓動主網,是TVL最高的Layer2協議。它有三個主要網路:Arbitrum One、Arbitrum Nova和Arbitrum Orbit。

Optimism於2021年8月上線主網,是第二大Layer2項目。它實現了EVM等效性,允許以太坊智能合約直接在Layer2運行。其OP Stack工具包支持定制Layer2網路。

ZK Rollups

ZK Rollups使用零知識證明技術驗證交易正確性,提供更高安全性和效率。主要項目包括zkSync、StarkNet、Polygon zkEVM和Scroll。

zkSync是首個上線的zkEVM項目,使用"樂觀"轉帳加快交易速度。StarkNet採用zkSTARK和分片技術提高性能。Polygon zkEVM在字節碼級兼容EVM。Scroll則完全兼容EVM,便於開發者遷移應用。

未來展望

短期內,Optimistic Rollups可能在通用EVM計算中佔優,而ZK Rollups在簡單支付等場景更具優勢。長遠來看,隨着ZK-SNARK技術進步,ZK Rollups有望成爲以太坊擴容的最終方案。