以太坊Layer2：Rollup技术的演进与竞争

Layer2是解决以太坊扩展性问题的关键方案之一。通过在主链之上构建额外的网络层,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数据"打包"到主链来实现扩容。与其他链下方案相比,Rollup具有三个特点:

1. Layer2是相对独立的平台,用户可在Layer2上直接交易,但与Layer1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. 交易在Layer2执行,但状态摘要发布到Layer1并进行验证。

根据数据验证方式的不同,Rollup可分为Optimistic Rollup和ZK Rollup两类。

Rollup的发展历程

最早的Layer2方案是侧链,它是与主链挂钩的独立区块链,可以在两条链之间转移资产。

2017年,Joseph Poon和Vitalik Buterin提出了Plasma方案,是侧链的演进。Plasma链是在以太坊外构建的子链,形成树状网络,可将大计算任务分解到各子链处理。

但Plasma存在数据可用性攻击、退出延迟、监控成本高等问题。2019年,John Adler提出Optimistic Rollup方案,解决了Plasma的部分问题。

另一方面,Vitalik于2018年引入零知识证明技术验证状态变化,为ZK Rollup奠定基础。2019年Plonk算法的提出解决了ZK-SNARK的可信设置问题,加速了ZK Rollup的发展。

主流Rollup项目比较

目前Optimistic Rollup占据大部分TVL,但ZK Rollup正快速发展。

Optimistic Rollup

代表项目有Arbitrum和Optimism。

Arbitrum于2021年9月上线主网,是TVL最高的Layer2。生态包括Arbitrum One、Nova和Orbit三个网络。

Optimism于2021年8月上线,TVL仅次于Arbitrum。它实现了EVM等效性,推出了OP Stack开源工具包,支持构建超级链网络。

ZK Rollup

代表项目有zkSync、StarkNet、Polygon zkEVM和Scroll。

zkSync是首个上线的zkEVM项目,使用乐观转账等技术提高性能。

StarkNet采用zkSTARK和分片技术,提供更高的隐私性和吞吐量。

Polygon zkEVM在字节码级别实现EVM兼容。

Scroll是EVM兼容的ZK Rollup,支持以太坊相同的开发环境。

总结

Rollup技术有望解决区块链性能瓶颈。短期内Optimistic Rollup在通用EVM计算中更有优势,ZK Rollup适合简单支付等场景。但从长远看,随着技术进步,ZK Rollup可能成为以太坊扩容的最终方案。