Layer2：Rollup 技术的发展与竞争

Layer2 是为解决以太坊扩展性问题而设计的关键方案之一。通过在以太坊主链之上构建额外的网络层，它能处理更多交易，同时保持主链的安全性和去中心化特性。

Rollup 作为目前最主流的 Layer2 扩容方案，通过在链下处理交易然后将交易数据"打包"进入主链来实现扩容。与其他链下交易方案相比，Rollup 具有以下特点：

1. Layer2 是相对独立的平台，用户可在其上与其他用户交易，但与 Layer1 账户的交互需通过智能合约进行。

2. 所有交易信息都会完整记录在主链上，确保即使 Layer2 状态丢失，也能从主链恢复。

3. 交易执行和状态变更在 Layer2 进行，但状态摘要会发布到 Layer1，通过数据有效性验证来锁定 Layer2 状态。

根据数据有效性验证方式的不同，Rollups 可分为 Optimistic Rollups 和 ZK Rollups。

Rollup 的发展历程

早期的 Layer2 方案包括侧链和 Plasma。侧链是独立的区块链，与主链挂钩，允许资产在两者间移动。Plasma 是由 Joseph Poon 和 Vitalik Buterin 于2017年提出的扩展方案，通过将复杂计算分配给子链处理来提高效率。

然而，Plasma 存在数据可用性攻击、退出延迟和监控成本高等问题。为解决这些缺陷，2019年 John Adler 提出了 Optimistic Rollup 方案，主要解决了数据可用性问题。

同时，Vitalik Buterin 在2018年引入了零知识证明技术来证明区块状态变化的有效性，为 ZK Rollup 奠定了基础。2019年，Aztec 研究团队提出的 Plonk 算法解决了 zk-SNARK 的通用性问题，大大推动了 ZK Rollup 的发展。

Rollup 赛道的竞争

目前，Optimistic Rollups 在已上线的 Layer2 Rollup 中占据大部分 TVL，主要是因为其较早落地。但随着 ZK Rollups 技术的成熟，越来越多人开始关注并参与 ZK Rollups 生态。

Optimistic Rollups

Optimistic Rollups 假设大部分交易都是有效的，并在发现欺诈行为时允许挑战和回滚。主要代表有 Arbitrum 和 Optimism。

Arbitrum 于2021年9月启动主网，是目前 TVL 最高的 Layer2 协议。其生态系统包括 Arbitrum One、Arbitrum Nova 和 Arbitrum Orbit 三个网络。

Optimism 于2021年8月上线主网，拥有 Layer2 第二大 TVL。它实现了 EVM 等效性，并推出了开源模块化工具包 OP Stack，支持开发者构建定制的 Layer2 网络。

ZK Rollups

ZK Rollups 使用零知识证明技术确保链外处理的交易有效性，提供更高的安全性和效率。主要代表有 zkSync、StarkNet、Polygon zkEVM 和 Scroll。

zkSync 是首个主网上线的 zkEVM 项目，使用"乐观"转账和其他技术提高可扩展性和安全性。

StarkNet 采用 zkSTARK 扩容解决方案，结合分片技术提高吞吐量和交易速度。

Polygon zkEVM 通过零知识证明解决以太坊可扩展性问题，在字节码级别实现 EVM 兼容。

Scroll 是与 EVM 兼容的 ZK Rollup，支持以太坊相同的编程语言和智能合约。

展望

短期内，Optimistic Rollups 可能在通用 EVM 计算中占优，而 ZK Rollups 则可能在简单支付、交易等特定场景中胜出。长期来看，随着 ZK-SNARK 技术的改进，ZK Rollups 有望在所有场景中胜出，成为以太坊扩容的最终方案。