Layer2：Rollup 技術的發展歷程與主流方案

Layer2 是以太坊擴展性問題的關鍵解決方案之一。它在以太坊主鏈之上構建額外的網絡層，提高交易處理能力的同時保持主鏈的安全性和去中心化特性。

Rollup 作爲當前最主流的 Layer2 擴容方案，通過鏈下處理交易並將數據"打包"到主鏈來實現擴容。與其他鏈下交易方案相比，Rollup 具有以下特點：

1. Layer2 是相對獨立的平台，用戶可在其上進行交易，但與 Layer1 帳戶的交互需通過智能合約完成。

2. 所有交易信息都會完整記錄在主鏈上，解決了數據可用性問題。

3. 交易執行和狀態變更在 Layer2 進行，但狀態摘要會發布到 Layer1 並進行驗證。

根據數據有效性驗證方式的不同，Rollup 可分爲 Optimistic Rollups 和 ZK Rollups。

Rollup 的發展歷程

早期的 Layer2 方案包括側鏈和 Plasma。側鏈是與主鏈掛鉤的獨立區塊鏈，可實現資產在主側鏈間的轉移。Plasma 是側鏈的演進版本，由 Joseph Poon 和 Vitalik Buterin 於 2017 年提出。

Plasma 通過樹狀結構將大型計算任務分解爲小任務，分配給子鏈處理，提高了計算效率。然而，Plasma 存在數據可用性攻擊、退出延遲和用戶監控負擔等問題。

2019 年，John Adler 提出了 Optimistic Rollup 方案，主要解決了 Plasma 的數據可用性問題。同時，Vitalik Buterin 引入了零知識證明技術來驗證區塊狀態變化，爲 ZK Rollup 奠定了基礎。

ZK Rollup 的發展得益於 zk-SNARK 和 Plonk 算法等技術進步。Plonk 算法解決了 zk-SNARK 的可信設置問題，大大推動了 ZK Rollup 的發展。

主流 Rollup 方案

Optimistic Rollups

Optimistic Rollups 假設大多數交易都是有效的，允許在發現欺詐時進行挑戰和回滾。主要代表方案包括 Arbitrum 和 Optimism。

Arbitrum 於 2021 年 9 月啓動主網，目前是 TVL 最高的 Layer2 協議。其生態系統包括 Arbitrum One、Arbitrum Nova 和 Arbitrum Orbit 三個主要網路。

Optimism 於 2021 年 8 月上線主網，是 Layer2 中 TVL 第二大的協議。它實現了 EVM 等效性，允許以太坊智能合約無縫遷移。Optimism 推出的 OP Stack 開源工具包支持開發者構建定制化的 Layer2 網路。

ZK Rollups

ZK Rollups 使用零知識證明技術確保鏈外交易的有效性和正確性，提供更高的安全性和效率。主要代表方案包括 zkSync、StarkNet、Polygon zkEVM 和 Scroll。

zkSync 是首個主網上線的 zkEVM 項目，利用零知識證明和"樂觀"轉帳技術提高交易效率。

StarkNet 採用 zkSTARK 擴容方案，結合分片技術提高吞吐量和交易速度。

Polygon zkEVM 是 Polygon 2.0 推出的 ZK Rollups 技術，在字節碼級別實現與 EVM 的兼容。

Scroll 是一個 EVM 兼容的 ZK Rollups，支持現有以太坊應用的無縫遷移。

未來展望

短期內，Optimistic Rollups 可能在通用 EVM 計算領域佔優，而 ZK Rollups 則可能在支付、交易等特定場景中表現更佳。長遠來看，隨着 ZK-SNARK 技術的不斷改進，ZK Rollups 有望成爲以太坊擴容的終極解決方案。