Layer2：Rollup 技术的发展历程与主流方案

Layer2 是以太坊扩展性问题的关键解决方案之一。它在以太坊主链之上构建额外的网络层，提高交易处理能力的同时保持主链的安全性和去中心化特性。

Rollup 作为当前最主流的 Layer2 扩容方案，通过链下处理交易并将数据"打包"到主链来实现扩容。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，用户可在其上进行交易，但与 Layer1 账户的交互需通过智能合约完成。

2. 所有交易信息都会完整记录在主链上，解决了数据可用性问题。

3. 交易执行和状态变更在 Layer2 进行，但状态摘要会发布到 Layer1 并进行验证。

根据数据有效性验证方式的不同，Rollup 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。侧链是与主链挂钩的独立区块链，可实现资产在主侧链间的转移。Plasma 是侧链的演进版本，由 Joseph Poon 和 Vitalik Buterin 于 2017 年提出。

Plasma 通过树状结构将大型计算任务分解为小任务，分配给子链处理，提高了计算效率。然而，Plasma 存在数据可用性攻击、退出延迟和用户监控负担等问题。

2019 年，John Adler 提出了 Optimistic Rollup 方案，主要解决了 Plasma 的数据可用性问题。同时，Vitalik Buterin 引入了零知识证明技术来验证区块状态变化，为 ZK Rollup 奠定了基础。

ZK Rollup 的发展得益于 zk-SNARK 和 Plonk 算法等技术进步。Plonk 算法解决了 zk-SNARK 的可信设置问题，大大推动了 ZK Rollup 的发展。

主流 Rollup 方案

Optimistic Rollups

Optimistic Rollups 假设大多数交易都是有效的，允许在发现欺诈时进行挑战和回滚。主要代表方案包括 Arbitrum 和 Optimism。

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

Optimism 于 2021 年 8 月上线主网，是 Layer2 中 TVL 第二大的协议。它实现了 EVM 等效性，允许以太坊智能合约无缝迁移。Optimism 推出的 OP Stack 开源工具包支持开发者构建定制化的 Layer2 网络。

ZK Rollups

ZK Rollups 使用零知识证明技术确保链外交易的有效性和正确性，提供更高的安全性和效率。主要代表方案包括 zkSync、StarkNet、Polygon zkEVM 和 Scroll。

zkSync 是首个主网上线的 zkEVM 项目，利用零知识证明和"乐观"转账技术提高交易效率。

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

Polygon zkEVM 是 Polygon 2.0 推出的 ZK Rollups 技术，在字节码级别实现与 EVM 的兼容。

Scroll 是一个 EVM 兼容的 ZK Rollups，支持现有以太坊应用的无缝迁移。

未来展望

短期内，Optimistic Rollups 可能在通用 EVM 计算领域占优，而 ZK Rollups 则可能在支付、交易等特定场景中表现更佳。长远来看，随着 ZK-SNARK 技术的不断改进，ZK Rollups 有望成为以太坊扩容的终极解决方案。