Messari：您如何看待以太坊“以 Rollup 为中心”的未来？

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可扩展性是在不牺牲区块链网络的分散性和安全性的情况下提高网络速度和吞吐量同时最小化（交易）成本的方法。 以太坊目前无法扩展。 在过去两年中，随着用户数量的增长，以太坊的交易成本飙升，这使得普通投资者几乎无法负担使用该网络的费用。

以太坊有两个扩展的核心选项：链上扩展和链下扩展。 结合“The Merge”，以太坊团队正在引入一种名为“danksharding”的新分片设计，它引入了一种链上扩展解决方案。 这些变化预计将在未来几个月的某个时候发生。

链下扩展来自于现有区块链之上的替代协议，不需要更改当前的以太坊 L1 协议。 L2 扩展解决方案通过在链下处理所有交易验证，从以太坊主网获取安全性。 目前最知名的L2扩展方案是Rollups。

在为“合并”做准备的同时，以太坊正在朝着“以 Rollup 为中心的路线图”迈进。 它计划结合最好的链上和链下扩展解决方案。

Rollups 是该领域最突出的 L2 扩展解决方案。 我们可以根据交易验证和数据存储方式对 Rollup 进行分类。 All Rollups 将大量的链下交易数据聚合成批，并在达成共识时将结果发布到以太坊主网。

Optimistic Rollups 网络，例如 Arbitrum 或 Optimism，假设所有交易从一开始就是有效的。 为了保证这些交易的安全性，Optimistic Rollups 网络提供了一个挑战期（challenge period），网络验证者可以通过父链（如以太坊）上的欺诈证明（fraud proof）来挑战一笔交易的合法性。 Optimistic Rollups 仅在怀疑存在欺诈时才执行证明，从而显着提高吞吐量并减少延迟（交易确认时间）。 挑战期通常为 7 天。

资料来源：ethereum.org

挑战期间，用户可以在L2生态内使用自己的资产，但不能将资产提现回L1链。 为了应对 Optimistic Rollups 较长的取款等待时间，一些快速取款方案正在出现。 例如，通过社区驱动的流动性池，波霸网络将退出等待时间缩短至几分钟。

此外，大多数 Optimistic Rollups 都是 EVM（以太坊虚拟机）兼容的，这意味着你可以在 L1 上做的任何事情都可以在这些 Optimistic Rollups 网络中完成，并且可以更快、更便宜的方式完成。 EVM 兼容性是迄今为止大多数基于以太坊的 Rollup 都是 Optimistic Rollup 的核心原因。 将智能合约迁移到这些 Optimistic Rollups 方案对于以太坊开发人员来说是一个轻松的过程。 此外，Optimistic Rollups 提供完全透明，因为所有交易数据都发布到以太坊父链。

零知识 (ZK)-Rollups 网络，例如 StarkNet，类似于 Optimistic Rollups，也是将大量的链下交易结合起来，分批提交回以太坊主网。 然而，ZK-Rollups 不是假设所有交易在被证明有效之前都是有效的，而是使用有效性证明来立即验证交易。 这些有效性证明和压缩数据将作为其对应的原始交易包的代理提交给以太坊 L1 进行链上验证。

资料来源：西蒙·布朗

有效性证明非常复杂且耗时，因此与 Optimistic Rollups 相比，ZK-Rollups 的延迟增加。 由于生成密码学证明（有效性证明）需要大量的计算，ZK-Rollups 网络中的交易排序器（sequencer）需要高规格的硬件，这使得普通用户很难参与成为其排序器。

此外以太坊生态社区是什么，大多数 ZK-Rollups 由于其固有的复杂性通常不兼容 EVM。 因此，以太坊开发者很难将智能合约迁移到 ZK-Rollups 方案，这使得在不完全改变智能合约框架的情况下，为这些 ZK-Rollups 方案开发通用应用变得更加困难。 ZKSync 和 zkEVM 最近在以太坊测试网络上部署了与 EVM 兼容的 ZK-Rollup 解决方案，为以 ZK-Rollup 为中心的未来带来光明。

今年某个时候，以太坊将经历从 PoW（工作量证明）到 PoS（权益证明）的共识机制转变，这被称为“合并”。 这一变化将减少以太坊网络的能源排放，提高网络安全性，并降低矿工的中心化风险。 以太坊的“以 Rollup 为中心的路线图”将支持任意数量的验证者，只要他们将 32 ETH 作为经济存款。

分片是一种链上水平扩展方案，可以增加区块链可以有效处理的活动量。 从本质上讲，以太坊区块链将被分成更小的链，即所谓的“分片”，它们将并行运行并最终由信标链连接起来。 一起。 每个分片链将运行一个节点子集，这些节点将检查数据可用性。 该系统确保任何人都可以使用标准的消费级硬件来运行网络节点，同时增加网络的可扩展性。

最新的 danksharding 方案没有像传统分片那样为事务提供更多空间，而是专注于为数据 blob 提供块空间。 以太坊协议不会尝试解释这些数据，而只会验证这些数据块是否完全可用。 为了使这些数据 blob 被认为是完全可用的，必须没有数据丢失，并且 Rollup 状态必须能够使用该数据重建。 该数据空间将用于支持具有高事务吞吐量的 L2 扩展解决方案。

简而言之，PoS 共识机制为 L2 Rollups 提供了强大的安全性和去中心化。 Danksharding 形成了一个提供海量数据可用性的数据层，从而为 Rollups 提供了一个低成本的场所来发布他们的数据。

Danksharding 使以太坊以 Rollup 为中心的路线图变得可行。 它将以太坊变成一个结算和数据可用性层，并将可扩展性交到 L2 Rollups 手中。 目前，通过结合 Rollup 和以太坊架构，可以将目前只有 15-45 TPS 的以太坊交易吞吐量扩展到高达 1000-4000 TPS。 分片链的引入将进一步扩大 Rollups 的数据存储能力，将吞吐量提升至 100,000 TPS 以上。

Optimistic Rollups 和 ZK-Rollups 的闪亮优势在于它们解决了以太坊的可扩展性问题，而不会影响安全性或去中心化。 它们允许以低得多的费用进行近乎即时的交易，同时减少以太坊主网上的网络拥塞。

然而，这两种类型的 Rollups 都有明显的缺点，让人质疑它们的长期可持续性。 由于防欺诈系统，Optimistic Rollups 需要等待一周的提款等待期。 然而，ZK-Rollups 的计算量太大，目前无法与 EVM 兼容。 如前所述，这两种解决方案的开发人员都在解决这些问题。

以太坊生态系统为 Rollup 生态系统的蓬勃发展提供了充足的空间。 以太坊路线图鼓励实验，让最好的 L2 解决方案在成熟的以太坊生态系统中蓬勃发展。 除了各自的缺点之外，未来的 Rollup 部署还必须解决交易成本的差异、以太坊分片生态系统的碎片化以及隐私问题。

可扩展的区块链需要能够在不影响交易成本的情况下支持不断增加的交易（transaction）量。 前面提到，Optimistic Rollups 和 ZK-Rollups 都解决了这个问题，但是他们怎么比较呢？

ZK-Rollups 在运行其有效性证明时可能会产生大量成本。 但是，随着流程的改进，ZK-Rollup 网络中每个交易批次包含的交易数量会增加，这会降低每笔交易的边际成本。 从长远来看，ZK-Rollup 将克服其有效性证明的初始固定成本。

理论上，Optimistic Rollups 应该有几乎无成本的交易。 与 ZK-Rollups 不同，Optimistic Rollups 没有繁重的后端计算或数据压缩（这会进一步增加交易成本）。 通常，Optimistic Rollups 运营商会承担运行欺诈证明的成本。 然而，将未压缩的数据发回以太坊会增加交易成本。 此外，由于尚未在这些解决方案上完全部署欺诈证明，目前 Optimistic Rollups 的交易成本高于预期。

在以太坊分片链上，任何 Rollup 方案的交易成本都应该比目前的情况低很多。 理论上，如果 ZK-Rollups 能够继续降低每笔交易的边际成本，那么 Optimistic Rollups 和 ZK-Rollups 的成本差异应该很小。

整个加密生态系统都存在碎片化问题。 大多数协议都在孤岛中运行，整个行业相对分散。 在区块链之间移动资产是复杂且不直观的，尤其是对于新用户而言。

许多 Rollups 网络拥有繁荣但孤立的 L2 生态系统。 由于可以轻松连接以太坊协议中的组件，开发人员正在快速构建 Arbitrum 和 Optimism 上的应用程序。 然而，一旦用户将他们的资产放入这些系统中，他们通常会发现将这些资金重新转移到不同的平台是一个挑战。 Hop 和 Connext 等“跨层桥”和“跨链桥”有助于解决流动资产的一些互操作性问题。 用户可以相对快速且经济高效地将资产从一个平台无缝转移到另一个平台。

跨链桥会将资产锁定在 L1 智能合约中，然后将某个版本的代币资产发送到另一个区块链或 Rollup，反之亦然。 如果没有 EVM 兼容性，用户将需要放弃对其加密资产的控制，因为跨链桥的安全性不再依赖于底层区块链的安全性。 为了将资产从以太坊转移到不具备 EVM 兼容性的 Rollups（例如 Loopring 或 StarkNet），用户可以从中心化交易所将代币资产发送到 Rollup，或者支付 Gas 费用将资产发送到 Rollup 本身。 在后者的情况下，这些资产将存在于该 L2 Rollup 中。

对于从以太坊到 Rollup 的跨链桥接资产，自今年早些时候市场低迷以来，L2 桥接器的总 TVL（锁定的总价值）有所下降。 尽管取款等待时间较长，但像 Arbitrum、Optimism 和 Boba 这样的 Optimistic Rollups 目前在累积桥 TVL 方面处于领先地位。 zkSync 是该领域的一个相当新的 Rollup，但它是为数不多的具有 EVM 兼容性的 ZK-Rollup 之一。

同样，在基于 PoS 的以太坊世界中，Rollup 的互操作性也存在一些问题。 “Interoperability Bridge”将成为以 Rollups 为中心的以太坊生态系统中重要的基础设施组件。 他们将努力防止孤立的 Rollup 生态系统，保持可组合性，并缓解分散的流动性。 这些桥梁对于交叉汇总通信和资产迁移是必需的。

以太坊以 Rollup 为中心的生态系统鼓励当前区块链架构的试验和演化。 目前，EVM 兼容性限制了 Rollup 框架内的开发以太坊生态社区是什么，限制了智能合约创新的自由。 EVM 兼容性可能会成为一个过时的特性，取而代之的是未来由可组合性驱动的开发。

在短期内，Optimistic Rollups 是以太坊生态系统的领先扩展解决方案。 他们在 EVM 兼容性方面具有现有优势，这为他们的应用程序提供了所需的可组合性。 然而，随着时间的推移，由于以下几个因素，自然会过渡到 ZK-Rollups： 更高的吞吐量； 卓越的数据压缩； 降低交易的边际成本。

区块链本质上是公开的，通过完全透明提供对该领域的信任。 在任何给定时间，任何人都可以去 Etherscan 查看谁在与什么合约进行交互以及涉及多少钱。 虽然钱包地址是一种匿名隐私解决方案，但社交媒体平台提供了一个将公共身份链接到相应钱包的机会。

另一方面，目前的TradFi（传统金融）系统是完全私密的：人们无法查看彼此的财务状况。 在数据隐私成为主流问题的时代，很容易理解为什么散户投资者，尤其是企业，不愿意分享他们的私人信息并将其与他们的财务记录联系起来。 加密空间需要像当前的 Web2 一样私密，否则，坦率地说，将没有长期采用的潜力。

那么，开发人员究竟如何才能在不损害安全性的情况下从公共交易中删除可识别信息呢？

ZK-Rollups 的美妙之处在于它们的数据压缩能力。 如前所述，ZK-Rollups 验证链下所有交易数据，并将验证后的证明和压缩交易数据发布回以太坊主网。 以太坊验证者不需要解释这个交易批次中的数据，而只是检查并确保 L2 方案已经验证了数据。

以隐私为中心的 ZK-Rollups 从它们捆绑的交易数据中删除可识别信息，并仅发布适当的信息。 例如，Aztec 在其 Rollup 方案中创建了一个假名系统，将交易数据与相关交易方完全分离。 用户可以匿名发送或接收代币，并通过即将推出的 Aztec Connect 桥与去中心化应用程序进行交互。

然而，这种增加的隐私功能是有代价的。 Rollup 无法像以前那样处理交易列表。 Aztec 引入了第二个零知识证明（现在是 ZK-ZK-Rollup）来验证 ZK 证明列表，每个证明验证一个私人交易。 Polygon 推出了他们面向企业的隐私汇总 Polygon Nightfall，它在 ZK Privacy Rollup 之上运行一个 Optimistic Rollup。

之前的隐私技术，如 Monero、Zcash 和 Tornado Cash 已经被主流采用，或者让用户可以选择使用隐私。 当投资者希望将交易保密时，他们必须选择使用隐私。 但是，交易的另一端可能不会这样做，所以交易的一端是公开的。 随着时间的推移，交易数据中的动态可以拼凑在一起以揭示双方的身份，从而从一开始就破坏了在交易中隐藏身份的目的。 提供可选隐私的应用程序中的这个漏洞首先违背了建立私人交易的目的，因此，隐私应该是应用程序的默认设置。

ZK-Rollups 启用私有交易更简单，因为 Optimistic Rollups 将所有交易数据发布到其父链。 但是，还有一些选项可以为私人交易启用 Optimistic Rollups。 他们可以通过切断源地址和目标地址之间的链上链接来效仿 Tornado Cash 的例子。 当前的 Optimistic Rollups 可以托管面向隐私的 ZK-Rollups，例如 Aztec 作为 L3（第三层）。 未来的部署还可以混合他们的解决方案，例如 Polygon Nightfall，并实施 ZK-Rollup 来验证私人交易。

Optimistic Rollups 解决方案在当前市场上领先于 ZK-Rollups。 通常等同于 EVM，Optimistic Rollups 具有其应用程序所需的可组合性，并且由于没有复杂的链下计算而更简单。 从长远来看，如果 ZK-Rollups 的技术继续改进，基于更好的产品契合度，他们可能会赢得 L2 Rollup 的竞争。 随着更多 EVM 兼容解决方案的出现，ZK-Rollups 应该变得更具成本效益，利用前所未有的交易隐私，并带来更和谐的跨链和跨层桥接体验。

以太坊并不是唯一专注于以 Rollup 为中心的路线图的 L1 区块链。 Tezos、NEAR 和 Celestia 已经转向某种面向汇总的区块链。 另外，目前的L1竞争在不久的将来可能不会消失。 这些L2生态系统可能不仅要相互竞争，L1生态系统（如Solana）甚至L2侧链（如Polygon）也要相互竞争。

以太坊向以汇总为中心的过渡将需要数年时间。 当前的 Rollups 将需要时间以适当的方式实施，为执行错误留下足够的空间。 虽然 Optimistic Rollups 和 ZK-Rollups 都有自己的权衡，但一个有凝聚力的以太坊生态系统的可能性预示着进一步采用加密货币。

作者：Golden Finance Messari 分析师 Ally Zach

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