以太坊Layer2擴容解析：Optimistic與ZK Rollups方案比較

以太坊L2擴容：一場區塊鏈世界的升維冒險

當DeFi遇上堵車：以太坊的煩惱與L2的誕生

想像一下，你身處在一座超級繁榮的金融城市——以太坊。這裡的DeFi銀行、NFT藝廊生意興隆，每秒鐘都有數不清的交易發生。但問題來了，這座城市的交通系統實在太老舊了，主幹道（也就是以太坊主鏈）經常堵得水洩不通。你想轉個帳、買個NFT，結果發現手續費貴到離譜，交易時間也慢到讓人崩潰，甚至交易還會莫名其妙地失敗！這簡直是區塊鏈世界的春運，讓人懷疑人生。

沒錯，這就是以太坊當前所面臨的擴容性困境。作爲目前最活躍的區塊鏈平臺之一，以太坊承載著大量的去中心化應用，從DeFi（去中心化金融）到NFT（非同質化代幣），生態系統非常繁榮。但鏈上的交易的繁榮也伴隨著一些固有的挑戰，例如經常由於網絡擁堵導致交易的費用瘋狂上漲、交易時間變長、失敗率增加，非常影響鏈上參與者的熱情。這簡直就像在一條單行道上跑F1賽車，再好的引擎也只能乾瞪眼。

L2：主鏈之外的平行宇宙

為了擺脫這種窘境，以太坊社區開始尋找解決方案。最終，他們把目光投向了Layer 2擴容方案——就像在主城區之外建立一系列的「平行宇宙」。這些平行宇宙（L2網絡）可以分擔主鏈的計算和交易壓力，讓主鏈專心負責記帳和安全保障。簡單來說，就是把原本擠在同一條路上跑的車輛，分流到多條高速公路上，從而緩解擁堵。

L2的核心原理是將計算和交易從主網（也就是L1）放到第二層網絡上執行，只將最終的交易結果提交到主網。這樣能夠讓交易本身更加高效、費用更低，同時依然能夠繼承主網的安全性。你可以把L1想像成最高法院，L2則是各地的地方法院。地方法院處理日常案件，只有遇到重大疑難案件才會提交到最高法院裁決。這樣既能保證效率，又能確保公正。

比較知名的L2方案有Rollups、側鏈等。而Rollups則是最受矚目的一種，它又分為Optimistic Rollups和Zero-Knowledge Rollups（ZK-Rollups）。這兩者就像是L2宇宙中的兩大門派，各自擁有獨特的技術和哲學。

Rollups雙雄：Optimistic VS ZK，一場關於信任的博弈

OP-Rollups：人性本善？還是達摩克利斯之劍？

想像一下，Optimistic Rollups就像一個充滿信任的社區。在這裡，大家都默認彼此是誠實的，除非有人能證明你作弊。它將所有交易計算和狀態更新放在L2網絡上進行（這能夠加快交易速度、減少交易費用），然後將交易的原始數據批量壓縮後發布到主網（這用於確保交易有效）。在提交時，L2節點會默認認為這些交易都是有效的，不包含惡意交易，這使用到了現實世界的法律：如果沒有人能證明你有罪，那你就應該被認為是無罪的。這種模式去掉了大量無用的驗證，能夠極大的加快交易確認速度，提升交易效率。

但這種信任並非毫無代價。為了防止有人濫用信任，OP-Rollups引入了一個「欺詐證明」機制。在交易被節點提交後，驗證者如果發現某筆交易有問題，可以在七天內提交一個欺詐證明，此證明將交由L1上的智能合約驗證，由於提交者需要明確指出有問題的交易，驗證者只需要驗證指定的交易即可，所以能夠很快證明交易究竟是否有問題。如果真的包含了有問題的交易，那么此交易所在的Batch以及其之後的所有Batch 都不得不回滾，L2鏈將會整體回滾到作惡交易執行前的狀態，作惡的節點會受到懲罰（沒收質押的保證金），而驗證者則會收到一些獎勵。

如果在七天內沒有收到任何節點提交的欺詐證明，那么所有交易將被區塊鏈網絡確認合法。這就像一把懸在作惡者頭上的達摩克利斯之劍，時刻提醒他們要保持誠實。但有趣的是，這把劍似乎很少真的落下。從現狀而言，幾乎從來沒有節點提交欺詐證明，更別說真的證明出節點作惡了。原因是多方面的，例如各個實現了Op-Rollups的項目本身就已經經過了充分的測試、嚴重的懲罰導致作惡成本很高，以及節點作惡帶來的經濟和信用損失要遠遠高於作惡而帶來的微不足道的收益。

實際上，相比起節點作惡，人們更常遇到的反而是網絡波動、軟件bug導致的網絡波動或中斷。而Op-Rollups 的缺點則主要在於長達七天的挑战期所帶來的資金流轉問題，以及中心化風險等。畢竟，等待七天才能確認交易，對於追求效率的DeFi世界來說，實在是太漫長了。

ZK-Rollups：數學的浪漫與區塊鏈的信任革命

與OP-Rollups的「性本善」假設不同，ZK-Rollups信奉「防人之心不可無」。它在將數據提交到鏈上時，除了壓縮後的數據本身外，還需要附帶一個有效性證明。也就是說，ZK-Rollups同樣將交易放在鏈下進行，同樣將交易打包提交到主網，但是在正式提交之前，需要先在鏈下計算出一個有效性證明。這就像在提交答案的同時，還要附上詳細的解題步驟，讓所有人都能驗證你的答案是否正確。

ZK的概念實際上在區塊鏈誕生之前就已經存在，但是現實世界的復雜性使得它的應用場景非常有限，在應用時需要限制在很小的範圍內，例如特定兩方的隱私問題，並且通常要有一個中心化的驗證者，這決定了它本身就需要基於一定程度的信任。而區塊鏈在應用ZK技術時的優勢就在於它能夠天然的將復雜性收斂到智能合約內，它實際上只需要驗證在區塊鏈上的數據和計算，智能合約做不到的事情它自然也無法驗證。所以相比前者，人們只要相信去中心化的智能合約即可，這種信任無需錨定任何中心化的組織或個人。

ZK-Rollups相對與Op-Rollups的復雜性也在於此，它需要根據交易執行時的數據和交易執行所經過的實際邏輯，編譯成一條復雜的邏輯電路圖，然後根據這個電路圖，使用專用的證明器通過密碼學計算，生成出一個能夠被快速驗證的結果（這裏需要耗費一些時間）。由於數學運算依賴於算力強大的計算機，所以通常會有專用的編譯器和驗證器進行這些工作。這就像建造一座精密的數學迷宮，只有擁有正確的鑰匙（有效性證明）才能通過。這種方式雖然複雜，但卻能從根本上保證交易的有效性，無需漫長的等待期，也無需擔心有人作弊。這是一場基於數學的信任革命。

L2的經濟賬本：誰在為Layer 2買單？

OP-Rollups的成本構成：數據上鏈的昂貴門票

既然L2的目標是降低用戶的交易成本，那麼這些Layer 2網絡本身的運營成本又是如何呢？ 畢竟，羊毛出在羊身上，最終的成本還是會轉嫁到用戶身上。

首先來看OP-Rollups，它的成本主要有兩處：一個是把壓縮後的交易數據提交到L1時需要支付的交易費用，這就像是購買進入主鏈的「門票」；另外還有L2節點的運營成本（包括它們的硬件以及利潤）。最終這些成本都將轉嫁給用戶。所以，即使L2上的交易費用看起來很低，但實際上用戶還是間接承擔了將數據同步到主鏈的費用。

好消息是目前以太坊的EIP-4844方案讓L2與主網交互時的費用大幅降低了。EIP-4844就像是給L2開闢了一條專用通道，讓數據傳輸更加高效，費用也更低廉。但即使如此，數據上鏈的成本仍然是OP-Rollups的重要組成部分。

除此之外，維護節點需要將大量的資金鎖倉，這部分資金無法用於其他目的，可能會讓投資者錯失機會並造成間接損失。這就像擁有一輛跑車，雖然開起來很爽，但每年的保養費用也讓人心疼。

ZK-Rollups的算力焦慮：當礦機遇上零知識證明

ZK-Rollups的成本則主要來自於計算成本。生成零知識證明需要佔用大量的計算資源，並且需要部署專門的硬件。這就像擁有一座超級計算中心，需要消耗大量的電力和維護費用。

而且與OP-Rollups相同，它也需要承擔將數據提交到鏈上的交易費用。雖然有效性證明可以大大縮減上鏈數據的規模，但仍然需要支付一定的費用。

並且，專業的硬件讓普通用戶望而卻步，這也會導致網絡更加中心化。畢竟，只有擁有雄厚資金和技術實力的機構才能參與到ZK-Rollups的運營中來，這可能會削弱去中心化的特性。

總的來說，無論是OP-Rollups還是ZK-Rollups，都需要在降低用戶交易成本和自身運營成本之間找到平衡。而隨著以太坊技術的不斷發展，L2的成本有望進一步降低，從而讓更多的用戶受益。