以太坊Layer2：Rollup技术的发展与竞争

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,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。Rollup的安全性由Layer1保证,相比其他链下交易方案有三个特点:

1. Layer2是独立平台,用户可在Layer2上交易,但与Layer1的交互需通过智能合约。

2. 所有交易信息完整记录在主链上,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并验证。根据验证方式不同,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是侧链的演进,由Joseph Poon和Vitalik Buterin于2017年提出。Plasma构建了树状的子链网络,将大任务分解到子链处理,提高了计算效率。

但Plasma存在数据可用性攻击、长退出期等问题。2019年,John Adler提出Optimistic Rollup方案,主要解决了Plasma的数据可用性问题。

另一方面,Vitalik Buterin在2018年引入零知识证明技术来验证状态变化,这是ZK Rollup的雏形。2019年Aztec团队提出的Plonk算法解决了zk-SNARK的可信设置问题,加速了ZK Rollup的发展。

Rollup赛道的竞争格局

目前Optimistic Rollups占据大部分TVL,主要是因为它最先落地。但随着技术成熟,ZK Rollups正受到越来越多关注。

Optimistic Rollups

Optimistic Rollups假设大多数交易有效,允许在发现欺诈时进行挑战和回滚。代表项目有Arbitrum和Optimism。

Arbitrum于2021年9月启动主网,是TVL最高的Layer2协议。它有三个主要网络:Arbitrum One、Arbitrum Nova和Arbitrum Orbit。

Optimism于2021年8月上线主网,是第二大Layer2项目。它实现了EVM等效性,允许以太坊智能合约直接在Layer2运行。其OP Stack工具包支持定制Layer2网络。

ZK Rollups

ZK Rollups使用零知识证明技术验证交易正确性,提供更高安全性和效率。主要项目包括zkSync、StarkNet、Polygon zkEVM和Scroll。

zkSync是首个上线的zkEVM项目,使用"乐观"转账加快交易速度。StarkNet采用zkSTARK和分片技术提高性能。Polygon zkEVM在字节码级兼容EVM。Scroll则完全兼容EVM,便于开发者迁移应用。

未来展望

短期内,Optimistic Rollups可能在通用EVM计算中占优,而ZK Rollups在简单支付等场景更具优势。长远来看,随着ZK-SNARK技术进步,ZK Rollups有望成为以太坊扩容的最终方案。