PTI:Optimistic Rollups的勝負手

Vitalik在2021年曾說：

Ingeneral,myownviewisthatintheshortterm,optimisticrollupsarelikelytowinoutforgeneral-purposeEVMcomputationandZKrollupsarelikelytowinoutforsimplepayments,exchangeandotherapplication-specificusecases,?butinthemediumtolongtermZKrollupswillwinoutinallusecasesasZK-SNARKtechnologyimproves.

現在名聲最響的ZKRollups項目都還沒有發幣，比如zkSync、StarkEX、StarkNet、Aztec等，而OptimisticRollup的絕代雙驕中Optimism的代幣已經在各大主流交易所流通交易，而且最近隨著加息落地、ETH2.0臨近、OP空投的拋壓盤消化殆盡等各方面因素影響，OP價格也有不錯的表現。面對這強勢的幣價表現，許多人不由得就會想問：OP到底哪里不如ZK？

Infura將于今日棄用Optimism Kovan和Arbitrum Rinkeby測試網:10月5日消息，由于計劃在以太坊合并后棄用測試網，Infura宣布將于今日起棄用Optimism Kovan和Arbitrum Rinkeby測試網，請確保盡快遷移到新的Goerli測試網端點以避免發生中斷情況。[2022/10/6 18:40:24]

我先列一下OptimisiticRollup與ZKRollup的幾個最關鍵的區別：

第一，安全性，ZKRollup優于OptimisticRollup。zkRollup提交給L1的新狀態隨附了Proofs，可繼承L1的安全保證；而OptimisticRollup提交給L1的新狀態沒有隨附證明，當TVL增長到一定量時，礦工可能被賄賂從而導致錯誤發生后的欺詐證明不被納入區塊中，繼而發生被盜風險；

Velodrome 在Optimism網絡上的TVL已突破 1 億美元大關:金色財經報道，去中心化交易所 Velodrome 在Optimism網絡上鎖定的總價值（TVL）已突破 1 億美元大關。周四，該交易所鎖定的總價值達到 1.06 億美元，這表明 DeFi 用戶的需求正在快速增長。

這使其與網絡上的 Uniswap 等占主導地位的競爭對手交易所展開競爭。雖然 Uniswap 在 Optimism 上的交易量大約是Velodrome的兩倍，但Velodrome的交易量是后者的兩倍多，現在擁有更大的 TVL。[2022/7/29 2:44:48]

第二，拓展性，ZKRollup優于OptimisticRollup。Optimistic的實際吞吐量上限為500TPS，而ZK超過2000TPS，StarkEx甚至可達到9000TPS；

Optimism：Wintermute承諾向Optimism基金會償還剩余200萬枚OP:6月10日消息，Optimism發推稱，黑客已退回2000萬枚OP中的1700萬枚OP代幣，做市商Wintermute承諾向Optimism基金會償還剩余200萬枚OP，作為黑客償還的賞金。還有100萬枚OP代幣昨日轉給了Vitalik Buterin，目前正在追回中。[2022/6/11 4:17:42]

第三，可驗證最終性，ZKRollup優于OptimisticRollup。zkRollup的最終確定性時間很短，比如zkSync是10分鐘；而OptimisticRollup的最終確定性時間最少為一周。兩者相比資本效率相差很大；

第四，EVM兼容性，OptimisticRollup優于ZKRollup。OptimisticRollup兼容EVM，他們可以非常快速、便捷地將現有的EthereumLayer1上的各種Dapps吸引過去，所以目前OptimisticRollup系列的Layer2項目的TVL排名靠前。不過，隨著zkVM的研發，OptimisticRollup的這個優勢也將被削弱。

Optimism上鎖倉額較7日前增加85% 創新高:金色財經消息，據L2Beat數據顯示，Optimism上鎖倉額較7天前增加約85.27%，目前約為9.08億美元，不過OP代幣占據鎖倉額的近30%。另外，Optimism網絡交易筆數也在6月1日達到歷史新高，為超48萬筆，當日新地址數達近4萬個。Optimism還在今日更新稱，自從去年實現EVM等效性以來，Optimism上交易正式突破了1000萬筆。[2022/6/3 3:59:30]

要搞清楚為什么Optimistic安全性不如ZK、資本效率低，需要了解OptimisticRollup的工作原理，接下來以ArbitrumRollup為例：

ArbitrumRollup是一種OptimisticRollup。

其基本架構如下圖：

美元穩定幣 DAI 合約已部署至以太坊擴容方案 Optimism:MakerDAO 智能合約工程師 Brian McMichael 在推特上表示，以太坊擴容方案 Optimism 的 Layer 2 橋已部署至 MakerDAO 主網并進行最后的測試，美元穩定幣 DAI 的合約已部署至 Optimism。[2021/7/9 0:39:34]

Arbitrum是作為Ethereum的Layer2協議，EthBirdge是Arbitrum鏈中正在發生的事情的最終權威來源，也需要維護鏈的Inbox/Outbox。Aribtrum的執行環境是AVM，AVM的設計起點是EVM，在許多方面都沒有改變，所以Arbitrum支持EVM編寫或編譯的程序。OffchainLabs給Arbitrum編寫的操作系統是ArbOS，ArbOS為智能合約提供了與EVM兼容的執行環境，所以ArbOS這個操作系統中可以運行EVM兼容的Dapps，也就意味著Ethereum鏈上的各種Dapps可以直接遷移過來。

Arbitrum在ArbitrumRollup鏈上發生的所有交易都是記錄在Rollup鏈上的。在Arbitrum上執行交易也需要ETHGasFee，但比Layer1上更便宜很多。提交到Ethereum鏈上的是原始交易數據，合約的計算執行和存儲是在ArbitrumRollup鏈上。優化交易壓縮以最大限度地減少需要在Ethereum鏈上發布的內容，對于Layer2降低成本和提高吞吐量至關重要。對于不攜帶自己的Calldata的簡單轉賬交易，基準測試表明：Arbitrum允許每秒最多4500筆轉賬交易。

如何達成共識？

ArbitrumRollup是一種樂觀的Rollup，也就是說先默認大家都是誠實的，所以在發布斷言時，不要求隨附證明其有效性。而是采取欺詐證明的機制來確保Layer2網絡的正確共識。

Arbitrum的欺詐證明：當斷言在鏈上發布時，做出該斷言的驗證者會發布保證金，并且有一個時間窗口，如果他們認為這是錯誤的，任何人都可以發布自己的保證金并質疑斷言。在挑戰窗口期，斷言者和挑戰者可以來回交互協議，鏈上合約充當協議的裁判。最后，裁判確定一方提出了虛假索賠，沒收保證金來懲罰該方。

那么Arbitrum究竟是怎么解決挑戰期內的爭議的？

核心是交互式證明。這其實是一種對爭議做細化剖析，來尋找關鍵爭議點，并通過Layer1Referee來判斷的方案。

舉例說明：假設Alice提交了一個斷言，而Bob不同意并發起了挑戰。如果Alice的聲明涵蓋了N個執行步驟，則她發布兩個大小為N/2的聲明，它們結合起來產生她的初始N步聲明，然后Bob選擇Alice的N/2步聲明中的一個來挑戰。現在爭議的規模已經減少了一半。這個過程繼續進行，在每個階段將爭議減半，直到他們對一個執行步驟產生分歧。將爭議縮小到一個步驟時，L1裁判才需要通過查看指令實際執行的操作以及Alice關于它的聲明是否正確來解決爭議。

Arbitrum采用的交互式證明與EthereumLayer1采用的重新執行交易相比，區別在于：重新執行交易是需要模擬整個交易的執行，而交互式證明是讓Alice和Bob兩個人自己把爭議縮小到一個步驟，從而使得L1裁判只需要模擬1個交易的執行。Arbitrum和Optimism的區別也體現在爭議的解決上，Optimism是把整個有問題的交易都通過EVM運行。

由上可知，OptimisticRollups之所以安全性不如ZK、資本效率低，關鍵在于證明機制不同。

回歸到擴容的初心，相對于以太坊L1的性能，OptimisticRollup其實已經實現了擴容的主要目的，而且因為OptimisticRollups有EVM兼容的優點，發展情況還不錯。在Layer2項目的TVL排行榜上，OptimisticRollups的絕代雙驕Arbitrum和Optimism分別以2.48B和1.04B的TVL位列前2。Arbirum生態入駐了21種分類的249個應用協議，Optimism生態也有179個項目。

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