一文理解 Rollup：ZK Rollups 與 Optimistic、Arbitrum 的區別

原文標題：《 輕鬆理解 Rollup, ZK Rollups 與 Optimistic，Arbitrum 的區別 》
作者：Future 小哥哥

01 什麼是 Rollup

Rollup 顧名思義，為歸納，整理的意思。

在以太坊網絡中，由於 ETH 網絡帶寬的原因，Gas 費用常常在網絡交易較多擁堵時，會有較大幅度的提升。使得交易一次的成本很高，有時甚至達到幾十，幾百美金一筆，而且速度很慢。

這就類似我們工作日吃飯，和節假日旅遊景區吃飯排隊時間增加與價格提高（平時一個麵包 5 塊，遊園高峰期賣你 50）；或者通過高速路口收費站平日與假期的區別一樣。

以太坊每一筆交易都包含了數據，而每一個數據都會消耗 gas，由於以太坊網絡設置了每個區塊數據量的上限，以及 TPS 上限。所以，我們如何將以太坊的容納度與速度，TPS 提升，而又不用將所有內容數據轉移到 offchain 呢？Rollup 就應聲而出。

而 Rollup 的作用，就是將以太坊需要計算的內容 Copy 複製，發送到以太坊之外連接的 Layer2 協議進行計算。然後，將結果信息壓縮打包整理，整裝待發，重新發回到在鏈上網絡。

而壓縮塊中，存有大量的簽名確認信息。原先鏈上每筆交易一個 Block 裡面只能有一個確認 Sign 簽名，而現在這個塊等於壓縮了很多筆交易簽名的 VIP 簽名塊。VIP 一個過了，等於 100 個過了。這就間接將 ETH 的 TPS 大幅提升。

這就類似每個人都有 1 個問題，但挨個參會陳述費時費力。就通過推選的，被信任的代表，來彙總審核大家的問題，集中處理，從而大幅提高了效率。1 個代表問題解答完了，等於 100 個問題 OK 了。

鏈上的部分數據不變，所以，中間的代表人物（Rollup Layer 2 協議）的可靠程度，也決定了以太坊的安全性，Rollup 的模式不同也就產生了不同的風格與優劣。

所以，這裡暫時先快速講解一下，幾位代表，ZK Rollups 和 Optimistic 的淺層區別：

02 什麼是 ZK Rollups

ZK Rollups, ZKSnark 或者叫 Zero Knowledge Rollups，顧名思義，通過零知識證明驗證來進行 Rollups 環節。零知識證明，也是區塊鏈公鏈項目 Algorand 的創始人 Silvio Micali 在密碼學的主要貢獻之一。

ZK 的四大特點（注意是 ZK 不是 JK）：

Zero Knowledge: 驗證者無需看到交易平台有數據

Succinct: 言簡意賅的，簡練的

Non-Interactive: 無需知道驗證者是誰

Argument of Knowledge: 證明交易的真實性與正確性

所以 Zk Rollups 的核心方法，即通過嚴謹複雜的驗證算法，Layer 2 協議中的驗證者（ZkSnarker/ Validator）來認證不同數據的真實性 (Validity Proof)，從而將認證結果打包。以太坊網絡排除多餘工作信息後，可以直接將存有大量壓縮簽名信息的數據 block 吸收進網絡。

任何人都可以參與網絡認證，成為認證者，所以，本質上來說，ZKSnark 也是一種 PoW 共識機制的 Layer 2 協議。

【優點】：

Layer2 被以太坊驗證的速度很快，可以很快把存在 Layer2 的資產，提幣回 Layer1 以太坊。

很適合應用在 Payment，銀行，交易平台等需要快速結算的業務。

【缺點】：由於算法較為複雜，對應用開發有點門檻。

但如果未來能基於算法，開發出對 Dapp 更友好的模式，ZK 還是最具有長期擴容價值的方法。

03 什麼是 Optimistic Rollups Layer2

Optimistic 的方法如其名字的意思：樂觀的，開始認為所有發送的交易都是值得信賴認證過的。

Layer 2 驗證者需要先質押 Token 作為保證金，如果驗證過程中，別人發現了有問題的打包，那麼該驗證者（Sequencer）將被罰款部分 Token，並把其作為獎勵給與發現問題的人。

每次數據打包後，會有驗證期，以供其他驗證者檢查是否有問題，是否需要重新退回打包。

Optimistic Rollups 也具有智能合約功能，可以擁有相應的治理 Token。

Op Rollups 與 ZK Rollups 方法本質的區別是，ZK 所有人都可以參與通過 PoW 認證來參與認證，而 OP 裡面更傾向於選擇一組值得信賴的認證者，監督整個打包交易的過程。

【優點】：

1. 適合開發 Dapp，可以幾乎無縫遷移原本在 Layer1 的項目，同時也在開發相應的 OVM 虛擬機。

【缺點】：

Layer2 提幣到 Layer1 的速度較慢，通常需要 1 週以上（因為需要給驗證者驗證打包的真實性），但目前正在有優化的補充協議幫助加速此種模式的速度。

有驗證者作惡的風險成本。

我們經常用來談論的 OP Token， Optimism 是利用 Optimistic 方法的 Layer2 協議之一，而 Arbitrum 也是利用 Optimistic Rollups 模式開發的 Layer 2 協議。由於 Opitmism 項目和 Optimistic Rollup 的方法名稱很類似，所以很容易搞混。

04 什麼是 Arbitrum

首先，如前所述，Arbitrum 本質上也是一種利用樂觀型 Optimistic Rollup 模式的 Layer 2 協議項目。經常用於與 Opitmisim 項目進行對比，目前在 Layer2 層面的 TVL 屬於眾多協議最高。OP 項目在進行認證時，只進行一輪欺詐證明，並且 Layer 2 的交易計算依靠 Layer1 來執行。

而 Arbitrum 在驗證時，進行多輪 fraud proofs。同時，Aribitrum 的交易，並不在 Layer1 上進行執行，並且有自己的虛擬機，更加兼容 ETH 網絡。

小結：

本文儘量用輕鬆的例子講解困惑很多周圍朋友的幾個熱點概念，包括作者本人也曾被各種 OP, ZK 系列項目和方法論困擾。經過思考和例子的講解，希望能夠讓大家有個更清晰的概念，技術層面的愛好，還可以諮詢相應協議開發的工程師，為了保留一些腦細胞，本文就不對技術細節進行詳細闡述了。最後再整理一下：

Rollup 指的是一種整理方法，把一堆交易任務送到 Layer2 協議去打工，從而提升以太坊的運行效率。

Zk Rollups 是指一種利用零知識證明的密碼學算法，在無需知道驗證者是誰的情況下，完成外包工作的 Layer2 方法。

Optimistic Rollups 是指利用一堆驗證者，在默認打包是好的情況下，通過獎懲機制，監督發掘是否有 Bug 的 Layer2 方法。

Optimism 和 Arbitrum 都是 Optimisctic Rollups 方法為基礎開發的項目。

Zksync, ZKxxxxxxx 很多 ZK，都是以 ZK Rollups 方法為基礎或噱頭，開發的項目。

目前的 ZK Rollups 更適合 Payment，等需要快速交易的業務，算法稍複雜；而 Optimistic 類方法更適合 Dapp 開發與 Defi 業務，就是提幣時間有點長。

其他 Layer2 協議，Plasma，Metis，還有利用博弈機制和 AI 的 Truebit 等，都在探索以太坊的擴容最優解。

注：本文為科普目的，無投資建議，請理性判斷，文章轉載，請注明作者出處，如果轉載推特，請 @santili1021