ROLLUP详解：乐观型与零知识型及其在扩展中的作用
了解 Rollups（乐观 Rollups 和零知识 Rollups）如何通过降低成本、提高速度和保护 Layer 2 来扩展区块链。
什么是区块链 Rollup？
区块链 Rollup 是一种 Layer 2 扩容方案，旨在提高交易吞吐量并降低以太坊等 Layer 1 区块链的成本。通过将执行和计算任务从主链卸载，同时保持安全性，Rollup 可以显著提升区块链网络的性能。
Rollup 不会直接在以太坊主网上处理所有交易，而是将交易在链下执行，并将多个交易打包（或“Rollup”）到一个数据批次中。然后，该数据包会被发布回 Layer 1 链，从而确保透明度和结算的最终性。
Rollup 对于解决可扩展性瓶颈至关重要，同时又不会牺牲去中心化或安全性。它们在保持与以太坊智能合约和共识机制兼容性的同时，显著提高了交易容量，并降低了用户和开发者的 Gas 费用。
Rollup 主要有两种类型：乐观 Rollup 和零知识 (ZK) Rollup。
每种方法都采用不同的方式在链下交易最终上链之前验证其正确性。让我们来探讨一下它们的工作原理以及它们为何如此重要。
Rollup 的重要性
- 可扩展性： Rollup 可以处理成百上千笔链下交易，减轻 Layer 1 的负载，从而加快执行速度。
- 成本效益： 通过将 Layer 1 的 gas 成本分摊到多个捆绑交易中，用户可以显著降低交易费用。
- 安全性： 由于 Rollup 继承了 Layer 1 的安全性，用户可以受益于以太坊强大的共识层，而不会影响链上安全。
- DApp 兼容性： Rollup 保持了 EVM 的兼容性，并支持标准的 Solidity 智能合约，从而只需进行少量修改即可轻松部署现有的去中心化应用程序。
随着链上活动的增长，汇总有望成为区块链可扩展性基础设施的核心。
乐观汇总机制如何运作？
乐观汇总机制基于“信任但验证”的理念运行。它假定链下提交的交易都是有效的，除非有相反的证据。运营者会将交易批次及其对应的状态根发布到以太坊主网，但不会立即提供证明。“乐观”一词正是反映了这种默认的诚实假设。
然而，为了确保安全，每个交易批次都会进入一个挑战期——在此期间，任何人都可以通过提交欺诈证明来质疑欺诈交易。
如果欺诈证明被接受，则错误状态将被拒绝，并且 Rollup 会相应地更新，从而可能惩罚不诚实的行为者。乐观 Rollup 的关键特性
- 欺诈证明： 争议解决取决于在提交后检测和证明无效交易。
- 挑战期： 最终状态会延迟（通常为一周），以便进行验证并防止欺诈性更新。
- EVM 兼容性： 乐观 Rollup 原生支持以太坊的编程标准，从而可以轻松部署 DApp。
- 示例： 著名的乐观 Rollup 实现包括 Optimism 和 Arbitrum。
尽管由于挑战窗口的存在，提现资金会有所延迟，但乐观汇总（Optimistic Rollups）在通用应用中，尤其是在去中心化金融（DeFi）和游戏领域，已经变得非常流行。其主要优势包括易于集成、去中心化的安全保障以及降低交易成本。
优势与局限性
乐观汇总显著降低了交易费用并减少了网络拥塞。由于只需对现有的以太坊合约进行少量调整，开发者可以使用熟悉的工具集。然而，由于存在防欺诈窗口，最终确认时间较长，并且需要依赖诚实参与者进行验证，这些都是需要考虑的权衡因素。
这些权衡因素促使人们对零知识汇总（Zero-Knowledge Rollups）产生了更大的兴趣，后者以更高的复杂性为代价，提供了更快的最终确认速度。
理解零知识汇总
零知识汇总（ZK-rollups）采用加密证明——具体而言是零知识简洁非交互式知识论证（zk-SNARKs 或 zk-STARKs）——来证明链下交易的有效性。这些证明针对每个打包的交易批次生成，并与汇总数据一起提交到以太坊主网。
其关键优势在于这些证明的性质：ZK-rollups 不需要反驳或挑战窗口。
相反，当以太坊链验证加密证明时，状态转换会立即得到验证。ZK-Rollup 的主要特性
- 有效性证明： 每个数据包都包含一个简洁的证明，保证整个交易集的正确性。
- 即时最终性： 由于证明预先确认了正确性，因此结算不会延迟。
- 增强安全性： 减少了对网络参与者检测无效批次的依赖。
- 示例： 主要的 ZK-Rollup 协议包括 zkSync、Polygon zkEVM 和 Scroll。
零知识共享 (ZK) 汇总尤其适用于对安全性、快速结算和隐私性要求高的应用。虽然它们会带来更高的基础设施复杂性和计算开销，但最近的进展使其对开发者来说越来越容易上手，并且能够扩展到更广泛的用例中。
优势与挑战
优势： 即时提现、更高的可扩展性和更强的抗欺诈能力，因为在接受之前会验证有效性。对第三方参与者的信任要求更低。
劣势： 生成证明的前期计算成本更高；历史上，对通用计算的支持有限（尽管像 zkEVM 这样的项目现在正在解决这个问题）。
此外，将零知识逻辑集成到去中心化应用 (DApp) 中需要专门的开发技能和资源。
然而，随着工具的改进，由于其高效性和最小化信任的特性，零知识汇总（zk-rollups）有望成为长期的主流解决方案。零知识汇总的未来
虽然乐观汇总（optimistic rollups）能够很好地满足当前以太坊应用的需求，但零知识汇总（ZK-rollups）蕴含着更深远的创新潜力。从注重隐私的交易到可扩展的企业级应用，随着加密工具的日趋成熟，零知识汇总（ZK-rollups）有望成为下一代 Web3 基础设施的基石。
