ROLL:五分鐘讀懂：ETH 2.0 路線圖中的發展重心—Rollup

觀點來源|Insiderfinance

整理出品|白澤研究院

所有的區塊鏈在開發時都會面臨同樣的問題，被稱為“區塊鏈三難困境”的三難是去中心化、安全性和可擴展性，每個區塊鏈只能解決這3個中的2個。在以太坊中，它是去中心化和安全的，但缺乏可擴展性。

無論你是否參與過以太坊的鏈上交互，你都可能聽說過Gas費用這個詞。Gas費用本質上是你在執行交易時支付的費用，這筆費用是為了補償你的交易需要使用的計算能量。目前，以太坊網絡有每秒15筆交易(TPS)的限制，考慮到使用以太坊及其蓬勃發展的Dapp生態系統的需求，這還遠遠不夠。這種情況會從本質上造成了一個瓶頸，即網絡被交易堵塞，導致Gas費用飆升。每個人都在爭取他們的交易會先被驗證和執行，有些人甚至愿意支付比其他人更高的Gas費用來確保交易快速完成，實質上意味著將交易包含在一個區塊中的需求超過了區塊本身的空間，結果將會是Gas費的飆升。

這就產生了一個問題，難道只有擁有大量的資金才能使用以太坊？這顯然不是以太坊的最初目標，它旨在為世界上的每個人提供前所未有的金融渠道。它想要公平的競爭環境，而不是成為“富人的游樂場”。因此，以太坊迫切需要擴展解決方案。

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解決以太坊基礎層的可擴展性問題，意味著以太坊必須增加其區塊的限制以提高TPS，這么做的結果將是成為礦工/節點所需的硬件將非常昂貴，最終以太坊將變得越來越中心化。

因此，目前以太坊社區認為擴展以太坊區塊鏈的最佳方法是通過第2層擴展解決方案。第2層擴展解決方案有3大類技術：Plasma、狀態通道和Rollups。

接下來，我將詳細介紹Rollups。

如果你不知道第2層是什么意思，那么你可以這樣理解，第1層是最初的主要區塊鏈，在那里以太坊的用戶達成共識并構建各種應用程序，所以當第1層擁塞時，你可以有一個智能合約來連接到主鏈外的“第2層”，在那里交易可以被處理，然后再返回到可以驗證的主鏈上。第2層是一個額外的區塊鏈，它比以太坊主網本身的效率更高，成本更低。將第2層視為第1層的子城市，它或多或少地在第1層的控制下幫助運算。

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Rollup是一個非常聰明的擴展解決方案：它本質上是將計算過程從主鏈轉移到稱為“Rollup鏈”的單獨鏈上。“Rollup鏈”本質上是一條額外的區塊鏈，在這些“Rollup鏈”上，執行交易之后，數據被聚合并匯總在一起，然后傳輸到主鏈進行驗證。因此，這項技術被稱為Rollup。計算過程在鏈外進行，并且將放入以太坊主鏈區塊里的數據也減少了，這兩者都可以減少以太坊的網絡擁塞。

而Rollup技術要想實施，這個過程必須要有一個“中介”——一個將“Rollup鏈”連接到主鏈的智能合約。該智能合約的主要功能是促進轉移并驗證“Rollup鏈”發生的一切都按照規則進行。這種Rollup技術的好處是它可以將以太坊的TPS從15TPS提高到1000TPS，同時將每筆交易的Gas費用從45,00GAS降低到大約300GAS。

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以太坊社區的成員和開發人員對Rollup技術進行了大量討論和辯論。這其中的爭論源于兩種都可性的Rollup技術：OptimisticRollups和ZK-Rollups。

OptimisticRollups

OptimisticRollups使用一種稱為“欺詐證明”的技術點，簡單來說，OptimisticRollups不執行任何計算，因為它們只是與以太坊主鏈同時運行，并且在交易被執行和批處理后，它們只是將數據發布到主鏈并假設它是正確的，因此被稱Optimistic。

顯而易見的問題是，Optimistic怎么能證明數據是正確的？這其實就是“欺詐證明”的用武之地。OptimisticRollups有一個名為“爭議解決系統”的機制。如果有人從Rollup鏈向主鏈發送了無效或欺詐交易，則該系統將捕獲和懲罰該人。想要將這批交易提交給主鏈的一方也必須提供保證金才能這樣做。這種保證金通常以$ETH為單位，如果Rollup網絡中的其他方發現了無效或欺詐的交易，他們可以提交欺詐證明。通過提交此欺詐證明，交易將再次運行，但這次是在以太坊主鏈上運行，如果發現它真的是欺詐性的，則交易的提交方的保證金將被削減，該人將損失其資金，以此來阻止惡意行為。

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需要注意的是，“爭議解決系統”是雙向的，即使是提交“欺詐證明”的一方也必須提交保證金，如果驗證交易是沒有欺詐的，那么他們也會失去保證金。這可確保網絡不會因多個不必要的欺詐證明而過載。

目前OptimisticRollups已經有兩個主要協議投入使用，Optimism和Arbitrum。這兩者都以不同的方式在以太坊主網上推出，并獲得了不同程度的績效。

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而OptimisticRollups的主要問題是時間。在主鏈上驗證交易之前，必須有足夠的時間發送欺詐證明，并驗證批次中沒有欺詐性的交易。因此，假設你在OptimisticRollup鏈中提交了一個代幣交換的交易，你將不得不等待此交易所在的批次通過爭議解決系統，如果涉及欺詐交易，則它有待解決，然后才能驗證交易。此過程可能需要數天，有時需要2周，這意味著您可能需要等待很長時間才能執行交易。

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因此，一種更復雜的Rollup技術應運而生，被稱為ZK-Rollups。

ZK-Rollups

ZK-rollups使用稱為“ZK證明”的技術點。它的工作原理是在主鏈外進行計算和數據存儲過程，并將批次發送到第1層，它們會被立即驗證或拒絕。簡單來說，將需要驗證的數據視為“秘密消息”，將ZK證明視為一種工具，可讓你證明“秘密消息”，而無需透露這個“秘密消息”是什么。它是一種可以證明你知道某些“秘密信息”而不必透露它的方式，同時也進一步減少了發送到主鏈的數據。這種零知識證明系統允許即時驗證或拒絕交易。

這項技術極其復雜，且是一項非常重要的技術，因此大多數以太坊社區成員希望它成為以太坊擴展問題的長期解決方案。它在解決OptimisticRollups的交易時間問題的同時也解決了Gas費用問題，并且技術的設計方式使得任何一方都不可能提交欺詐或惡意交易。

但是，ZK-Rollups同樣也有缺點。雖然與OptimisticRollups相比，它似乎是更好的解決方案，但它與EVM不兼容。與EVM不兼容意味著以太坊主鏈上的現有應用程序將無法輕松的移動到Rollup鏈。想要遷移到Rollup鏈上的現有應用程序將不得不重寫代碼。認識到這樣的重大問題，ZK-sync開發團隊目前正在開發與EVM兼容的Rollup鏈。如果他們成功了，那么ZK-rollups將真正成為目前以太坊主網的“富人游戲規則”改變者。

目前有很多項目以不同的方式使用ZK-rollups，比如Loopring、Hermez、ZKtube、Aztec、Starkware和ZK-sync，它們都很出色且非常具有創新性。

總結性思考

目前以太坊生態系統有數百個DeFi協議，所有這些協議都在以太坊主網的用戶大量使用。因此，可以想象一下當Rollup技術實現后的場景，它為幾乎任何擁有互聯網的人打開了以太坊的DeFi世界。此外，低Gas費用和交易時間的減少本身將導致更多依賴“低費用和快速交易”的新項目被創建。因此，不僅將有成千上萬的新用戶能夠輕松使用以太坊，而且還將有成千上萬的開發者加入以太坊。

值得注意的是，以太坊實際上可以成為解決區塊鏈三難困境的第一個區塊鏈。以太坊接下來的一個主要升級是合并，也就是將共識層與執行層合并，合并之后將再次只有一條以太坊區塊鏈。而在合并之后的下一個主要升級將是共識層的數據分片，實際上是加速Rollups。

因此，簡而言之，以太坊通往2.0之路將是以Rollups為中心，旨在加速和增強Rollups。

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