UPS:L2 擴容技術詳解：Optimistic Rollups 與 ZK Rollups_roll幣在哪換

$ARB即將上線，L2也得到了更多重視，最近關于OP和ZK兩種解決方案孰優孰劣的爭論越來越多，有人說OP是正統，有人說ZK更安全，本文將深入探討兩種流行的二層擴容方案，以及最近備受矚目的Arbitrum。這是一篇技術導向性的文章，我將重點闡述它們的工作原理和特點，并用通俗易懂的語言進行講解，以幫助大家更好地理解和評估這些擴容方案。

1.擴容方案概述

隨著區塊鏈技術的快速發展，可擴展性問題成為了阻礙區塊鏈廣泛應用的主要障礙之一。為了提高網絡的吞吐量和降低交易費用，擴容就是一件必須要解決的事情。擴容方案通常分為兩大類：一類是鏈下擴容，通過在底層區塊鏈之上構建新的協議層來實現擴容；另一類是鏈上擴容，通過優化底層區塊鏈協議本身來提高吞吐量。

鏈上擴容方案可以分為分片、選擇更高效的共識算法和協議優化等。其中分片是將區塊鏈網絡分割成多個相互獨立的子鏈，每個子鏈可以并行處理交易。這樣，整個網絡的吞吐量會隨著子鏈數量的增加而線性增長，分片也是以太坊2.0路線圖中關鍵的一步，分片之后TPS和Gas才能得到真正的優化。最近這幾年共識算法的創新很少見了，像之前提出的POS、DPOS、DAG等都是相對于POW的創新，相比于POW，它們可以減少網絡資源消耗，提高交易處理速度，同樣，以太坊也選擇了這條路。第三個方案是對底層區塊鏈協議進行優化，例如調整區塊大小、區塊產生時間等，可以在一定程度上提高網絡的吞吐量，比如比特幣的隔離見證升級。

觀點：政策制定者沒監管加密貨幣是因為認為它會消亡:金色財經報道，巴克萊銀行數字政策負責人認為，政策制定者的反應并不慢，他們并不期望加密貨幣能夠生存。在最近于倫敦舉行的花旗數字貨幣研討會上，巴克萊銀行數字政策負責人Nicole Sandler就英國、歐洲和美國的加密法規進行了討論，他認為政策制定者的明顯遲到實際上是有意為之。Sandler稱，“我認為某些政策制定者說過的一件事是他們離開這個市場去做它想做的事，因為他們認為它基本上會消亡。”[2023/4/3 13:41:25]

鏈下擴容方案可以分為狀態通道、Plasma和Rollups。狀態通道允許用戶在鏈下進行交易，僅在通道開啟和關閉時與主鏈進行交互，這極大地減少了鏈上交易數量，從而提高了吞吐量，像RaidenNetwork和LightningNetwork就是分別針對以太坊和比特幣的狀態通道擴容產品。Plasma是一種子鏈方案，允許用戶將資產從主鏈遷移到子鏈，并在子鏈上進行交易，子鏈周期性地將其狀態更新提交給主鏈，以確保安全性，比如OMGNetwork。Rollups是將多筆交易打包成單個證明，并提交到主鏈。這樣，主鏈僅需驗證證明而無需處理每筆交易，從而提高了吞吐量。典例是zkSync和Optimism，Arbitrum同樣也是基于OP的產品。

Coinbase：英國有能力成為全球數字和金融服務轉型中心:金色財經報道，據Coinbase分享的最新消息，英國擁有令人印象深刻的創新基礎設施，包括主要研究型大學和僅次于美國的金融科技投資水平。這“為英國成功孵化和接納一些歐洲最大的科技公司做出了貢獻。

鑒于需要依靠尖端技術來保持這一領先地位，英國政府現在正在就加密資產監管進行咨詢，未來金融服務監管制度將針對加密資產進行咨詢。該框架將“提供監管清晰度并幫助推動創新，并以消費者保護為核心。[2023/3/21 13:17:43]

2.OptimisticRollups和zk-Rollups

2.1zk-Rollups

zk-Rollups是一種基于零知識證明的二層擴容方案。首先由RollupOperator組件將多個鏈下交易聚合成一個批次，之后使用零知識證明生成一個簡潔的證明文件，這個證明可以驗證整個批次的交易的有效性，而不需要逐一檢查每筆交易；然后將證明及與該批次相關的數據提交到主鏈，主鏈通過驗證證明的正確性，確保交易是有效的；主鏈驗證通過后，鏈上合約會根據證明中的數據更新鏈上的狀態。這意味著，盡管交易是在鏈下進行的，但鏈上狀態仍然得到了更新，確保了數據的一致性。

Bifrost：首批Kusama vsBond將于8月6日到期，請及時處理贖回:據官方消息，Bifrost Kusama作為 SALP（插槽競拍流動性協議）的首批支持項目，vsBond-20220516-KSM-BNC的贖回使用期截至時間為2022年8月6日，用戶可進入bifrost.app完成贖回。

在SALP協議中，vsKSM代表了同質化的通證屬性，而vsBond則以非同質化的屬性代表了某條平行鏈的貢獻贖回權以及租賃到期時間。當平行鏈到期，vsBond與vsKSM搭配可完成對KSM的1:1贖回，贖回使用期為84天，過期后vsBond將無法進行贖回。

據介紹，為了避免vsBond被惡意囤積，導致某種vsBond可能發生單點控制風險，對正常的兌換造成不良影響。因此SALP在協議設計層面為vsBond設置了84天的贖回使用期，過期的vsBond無法參與贖回，從而打消了惡意囤積vsBond的動機。

對于已過期的vsBond ，贖回（Redeem）與掛單交易（Order）功能即關閉。但用戶仍可使用Convert（轉換）功能將過期的vsBond轉換為vsKSM，從而挽回部分損失。

注：Bifrost是一個為Staking提供跨鏈流動性的Web 3.0基礎設施，通過跨鏈通信協議（XCMP）為多鏈提供去中心化、可跨鏈的Liquid Staking服務。[2022/7/6 1:54:38]

注：零知識證明是一種密碼學概念，它允許一個證明者向驗證者證明某個陳述為真，而無需透露任何關于該陳述的其他信息。簡而言之，零知識證明可以讓一個人證明他擁有某種信息，而不需要透露這個信息本身。

愛德華斯諾登：不要投資加密貨幣:金色財經報道，愛德華·斯諾登在德克薩斯州奧斯汀舉行的共識2022大會上談到了加密和互聯網隱私。愛德華·斯諾登認為加密貨幣的使用更有價值，但他不鼓勵人們把錢投入加密貨幣作為一種投資。

2013年，泄露美國國家安全局(NSA)監視公民機密信息的斯諾登以虛擬方式出現在了德克薩斯州奧斯汀舉行的共識2022會議上，他說:“我使用比特幣來使用它。2013年，我用比特幣以假名購買服務器。”

面對最近一群技術專家的批評，斯諾登還為加密行業辯護，這些專家批評加密貨幣和區塊鏈技術，以反擊該行業在本月初的游說努力。斯諾登表示，他認為簽名者是在故意誤解加密行業，重復了過去多次提出的一些相同的傳統論點。（coindesk）[2022/6/12 4:19:41]

2.2OptimisticRollups

OptimisticRollups是一種基于樂觀性驗證的二層擴容方案，即默認提交的區塊是正確的，除非有人提出質疑。它同樣需要RollupOperator將許多鏈下交易聚合成一個批次，之后計算批次交易產生的新狀態并生成一份鏈下狀態更新；然后將鏈下狀態更新、相關數據提交到主鏈，這個狀態默認是正確的，不需要額外驗證；但是在狀態更新提交后，會有一個固定的挑戰期，在此期間，任何人都可以通過提供欺詐證明來質疑提交的狀態更新的有效性，與被質疑狀態的相關的整個交易將通過EVM運行檢驗，如果證明狀態更新是錯誤的，提交者會被懲罰，同時鏈上狀態會回滾到正確的狀態；如果在挑戰期內沒有人質疑狀態更新，或者質疑被證明是錯誤的，那么鏈上狀態會根據提交的狀態更新進行更新。

Injective將集成Wormhole以增強跨鏈可訪問性:據官方消息，Injective宣布，正與Wormhole合作，將 10 個新的區塊鏈引入其已經可互操作的網絡。Injective集成Wormhole將使Injective成為Solana等跨鏈原生資產進入Cosmos世界的主要網關。[2022/5/25 3:41:42]

2.3ZK與OP比較

ZK和OP各有各的特點，我從下面5個不同角度對他們進行了分析，以供各位根據自己的傾向去評判：?

1.交易驗證方式：

OP：通過欺詐證明驗證交易。OP假設交易默認是有效的，除非有人提交證據證明某筆交易無效。這需要鏈下用戶和節點持續監測，以確保RollupOperator沒有作惡。

ZK：通過零知識證明驗證交易。ZK生成一個簡潔的證明來確保批次中的交易有效性，無需逐一檢查每筆交易。

2.安全性：

OP：由于默認假設交易有效，可能存在一定的安全風險，需要鏈下用戶和節點積極監測交易以確保安全性。

ZK：基于零知識證明的驗證方式為ZK提供了較高的安全性，因為它需要生成一個證明來確保交易的有效性。

3.吞吐量與性能：

OP：與ZK相比，OP通常具有較快的鏈下交易處理速度，但鏈上驗證可能需要更長時間，因為需要等待欺詐證明的挑戰周期。

ZK：雖然生成零知識證明需要一定的計算資源，但ZK的鏈上驗證速度較快，因為一旦證明生成，主鏈就可以快速驗證。

4.通用性

OP：OP完全兼容EVM，眾多DAPP可以直接遷移，方案整體的計算復雜度低，更適用于通用的智能合約執行和復雜計算。

ZK：雖然零知識證明技術在發展中，但目前它在通用智能合約和復雜計算方面的應用受到一定限制。

5.成本：

OP：通常具有較低的鏈下交易成本。

ZK：生成零知識證明需要一定的計算資源，可能導致較高的鏈下交易成本。

總的來說，OptimisticRollups和zk-Rollups分別具有各自的優缺點，OptimisticRollups更適合處理復雜的智能合約場景，具有較好的以太坊兼容性；而zk-Rollups在安全性和隱私保護方面具有優勢。

3.Arbitrum

Arbitrum是一種基于OptimisticRollups的二層擴容解決方案，它結合了OptimisticRollups的優勢，并對仲裁過程進行了創新和優化，在處理質疑和仲裁時采用了二分查找技術，降低了仲裁過程的復雜性和成本。

在上文提到在樂觀性驗證系統中，當有人對某個提交的區塊提出質疑時，就要啟動仲裁過程。質疑者需要指出區塊中存在的一個具體錯誤，例如交易執行的結果不正確、狀態更新錯誤等。

為了高效地找到錯誤的位置，二分查找將錯誤可能出現的范圍分為兩半，質疑者需要選擇錯誤出現在哪一半，并繼續向下查找。例如，如果質疑者認為錯誤出現在區塊的前半部分，那么他們需要提供該部分的狀態更新證明；在每次迭代中，質疑者和驗證者將錯誤可能出現的范圍繼續分為兩半，質疑者需要在每次迭代中指出錯誤出現在哪一半，并提供相應的證明，驗證者則需要提供相應的反駁證據；通過不斷的二分查找迭代，質疑者和驗證者將錯誤可能出現的范圍逐漸縮小；最終，當范圍縮小到一個具體的交易或狀態更新時，質疑者需要提供詳細的證據來證明錯誤的存在，驗證者則需要提供相應的反駁證據；經過一系列的二分查找迭代和證據交換，如果質疑者能夠成功證明區塊中存在錯誤，那么區塊將被認定為無效，如果驗證者能夠成功反駁質疑者的證據，那么區塊將被認定為有效。在這個過程中，錯誤的一方將損失押金，而勝利的一方可能會獲得獎勵。

綜上所述，二分查找仲裁可以縮小錯誤范圍，這個過程在鏈下執行，而鏈上只需要驗證最后的爭議部分，從而減少了鏈上的交易處理成本，但是這個過程也延長了處理時間，所以在發生仲裁的情況下Arbitrum比Optimistic更便宜，但也更慢。

4.總結

很多同一賽道的競爭對手都呈現一者重技術，一者重生態的格局，OP和ZK有些像Aptos和SUI，最后哪家勝利就看用戶的投票了。

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