當Ethereum網絡面臨擴容難題時，兩種有趣的Layer 2伸展技術方案浮現：樂觀型聚合和零知識（ZK）聚合。這些發展透過鏈下處理交易，以降低手續費及提升吞吐量，從而減輕以太坊主網的擁堵。兩者同屬Layer 2領域的重要解決方案，針對同一問題，卻提出不同做法，也引發投資者及開發者間的熱烈討論。
隨著去中心化金融（DeFi）及NFT興起，以太坊網絡承受前所未有的壓力。Etherscan數據顯示，在需求高峰期間平均gas費顯著飆升，常常令一般用戶無法負擔。這突顯出擴容方案的迫切性。
以太坊共同創辦人Vitalik Buterin在Layer 2方案的博客文章強調：「短至中期，甚至長期，聚合目前被視為以太坊唯一無信任的擴容方案。」
在這個背書下，聚合方案現已成為以太坊前進路線圖的核心。
樂觀型聚合和ZK聚合都是將多筆交易集中「打包」後再交到以太坊主網。不過，兩者在安全保障及驗證方式上有明顯差異。參與以太坊生態建設或投資的持份者，有必要先理解這些不同。
本文會拆解聚合技術原理，分析樂觀型聚合與ZK聚合的特點，比較各自的優缺點，並探討其現時及未來應用。讀者將更全面理解這些科技對以太坊未來的影響。
甚麼是聚合（Rollups）？
聚合本質上是Layer 2的擴容方案，將交易放到鏈下處理，然後再把壓縮過的資料提交回主網。這能顯著提升區塊鏈系統如以太坊的吞吐量。其主要目標是減輕主鏈的運算與儲存負擔，從而實現不犧牲安全性的擴容。
聚合會將多筆交易整合「打包」成一批，然後在鏈下處理，將結果狀態回傳主網。因此聚合理論上能達致遠高於以太坊主網本身的交易吞吐量。
隨著以太坊改進提案EIP 4844（即Proto-Danksharding）面世，此方案受到極大關注，因為它旨在降低資料成本，使聚合更有效率。這類提案鞏固了聚合成為以太坊擴容策略關鍵一環的地位。
聚合可承繼以太坊主網的底層安全性。將交易資料或證明回傳主網，即使Layer 2方案受攻擊，用戶仍可依賴以太坊的核心安全保障。這亦是聚合與側鏈或其他Layer 2方案的區別，後者安全機制可能較弱。
根據ConsenSys的分析，聚合可將以太坊每秒交易量（TPS）由約15件提升至數千件。對於去中心化交易所（DEX）、遊戲平台、高頻交易等大量需擴容的應用相當具吸引力。
聚合亦與以太坊智能合約功能完美兼容。開發者可利用Layer 2方案設計復雜功能，而不會嚴重加重主網負擔。這種兼容性有助聚合在各類應用中普及。
不過，聚合同樣面臨挑戰，包括資料可用性、與現有以太坊工具的協作，以及要求用戶和開發者學習新技術。另外，如何確保系統去中心化，避免單點失效，也是要持續應對的問題。
甚麼是樂觀型聚合（Optimistic Rollups）？
樂觀型聚合是一種假設所有交易預設有效（即「樂觀」）的聚合方案。只有當有人在指定挑戰期內提出欺詐證明時，系統才會進行運算（主要是驗證）。由於一般情況毋須逐筆驗證（除非懷疑有詐），這種設計可大幅提升擴容效能。
其基本原理是在挑戰期內，任何人均可憑證據質疑交易有效性。如果確有欺詐行為，系統會還原該交易，並懲罰惡意參與者。這方案利用博弈論，維護整體安全及誠信。
樂觀型聚合是針對以太坊虛擬機（EVM）設計，可幾乎原生運行Ethereum智能合約。這對希望將現有應用轉移至Layer 2的開發者極具吸引力，所需改動輕微，轉換自然。
主流樂觀型聚合項目之一為Optimism。根據其團隊說法，該方案可將gas費較主網大減10至100倍。
另一知名樂觀型聚合是由Offchain Labs開發的Arbitrum，憑強大特性及友善開發環境受業界追捧。
樂觀型聚合亦有其缺點。例如提款回主網時，挑戰期（通常需數小時至一周）會帶來延遲。對于需求即時資金流通的用戶，這成為一大障礙。為了解決，有快速退出系統及流動性提供者等方案正開發中，惟系統複雜度亦會增加。
此外，其安全性倚靠至少一位誠實參與者能在必要時提出欺詐證明。雖然這模型基本穩健，不過若遇參與者合謀或全數失聯，系統仍有風險。
儘管如此，樂觀型聚合正廣泛應用。例如最大型去中心化交易所Uniswap已部署於Optimism主網，強調更低費用和更高吞吐量為主優勢。令用戶交易更順暢，提高交易平台易用性。
甚麼是零知識聚合（ZK-Rollups）？
零知識聚合（ZK-Rollups）採用加密證明驗證交易，方法為產生簡短、非交互式的零知識證明（SNARK或STARK），毋須透露額外訊息即可證實交易正確性。這系統保證每筆交易都合法，無需挑戰期。
ZK聚合內的交易會在鏈下處理，並連同有效性證明一起送回以太坊主網。主網智能合約會驗證該證明確保狀態轉換正確。此技術讓提款時幾乎可即時完成，大大優於樂觀型聚合的延遲。
ZK聚合的最大優勢之一是安全性極高。每一批交易都包含有效性證明，毋須依賴博弈論誘因或誠實參與者防止欺詐。這種密碼學保障安全可靠。
主要ZK聚合實現有Matter Labs的ZKSync和StarkWare的StarkEx。相關方案已有效提升擴容及效率，例如zkSync聲稱能在長保高標準安全下，將gas費降低高達100倍。
然而ZK聚合也有挑戰：產生零知識證明需較多計算資源，處理複雜智能合約邏輯暫時較困難。現時該技術對簡單交易如代幣轉賬最為高效，正逐步朝支持高階應用發展。
另外，完全EVM兼容尚未實現。以太坊智能合約天生難以與零知識證明交互，開發者可能要重寫合約或用特定語言。項目如zkEVM正致力解決此問題，嘗試開發兼容ZK聚合之EVM。
儘管有這些障礙，ZK聚合以即時確認和強大安全性，成為對速度及安全要求極高應用的理想選擇。隨技術成熟，預期功能會進一步擴展。
樂觀型聚合 vs 零知識聚合比較
雖然樂觀型聚合和ZK聚合同樣希望將以太坊交易轉移至鏈下處理以擴容，但核心運作原理導致不同權衡。
驗證及安全性
樂觀型聚合靠欺詐證明＋挑戰期確保交易有效性。若有不法交易，需等待有人舉報才能追回。而ZK聚合則利用加密有效性證明，主網每批交易都由密碼學保證正確。
根據Electric Capital報告，「ZK聚合能提供更強安全保證，因其無需倚賴博弈假設。」
提現延遲
樂觀型聚合因挑戰期，提款延遲可長達一周。雖可用流通性提供者改善，但系統會變複雜。ZK聚合則可即時完成提款。 withdrawals because the validity proofs ensure that the state is correct.
EVM Compatibility
樂觀匯總（Optimistic Rollups）通常較為兼容 EVM，可以讓開發者用最少更改就部署現有的以太坊智能合約。ZK 匯總（ZK-Rollups）過去因為對複雜操作產生證明的計算量巨大而難以做到 EVM 兼容。不過，像 zkEVM 這樣的新進展正努力縮小這個差距。
Performance and Scalability
ZK 匯總可以提供更高的吞吐量及更低的費用，尤其是針對簡單交易，因為它的有效性證明能更有效地壓縮交易數據。而樂觀匯總由於需要欺詐證明，可能出現較高的額外開銷。
Complexity and Development Effort
實現 ZK 匯總較為複雜，因為涉及高級密碼學。這會拖慢開發速度，亦加大出錯風險。樂觀匯總則相對容易實現，因此各類應用的部署速度比較快。
Ecosystem Adoption
兩種匯總方案都有顯著的採用量。樂觀匯總現時有更多 DeFi 應用，主因是其 EVM 兼容性。隨著針對 EVM 兼容性的解決方案日趨成熟，ZK 匯總亦正急起直追。根據 Dune Analytics，兩者的鎖倉價值（TVL）都在增長，展現用戶信心及接受程度愈來愈高。
Regulatory Considerations
ZK 匯總的密碼學特性可能帶來更好的私隱保護，這在監管合規下有利有弊。樂觀匯總透明度較高，這可能更貼合監管要求。
Use Cases for Optimistic Rollups and ZK-Rollups
樂觀匯總的 EVM 兼容性，令它非常適合複雜智能合約應用。例如 DeFi 平台、NFT 市場或其他需要複雜運算邏輯的應用。比如 Synthetix（合成資產流動性系統）已與 Optimism 合作，降低手續費並提升可擴展性。用戶通過這個整合可以更快、更順暢地交易合成資產。
當交易速度和安全性極為重要時，ZK 匯總就發揮其優勢。例如，ZK 匯總即時最終性及高吞吐量，很適合支付應用、做市現貨的去中心化交易所以及遊戲平台。以 Loopring 這個 Layer 2 協議為例，他們利用 ZK 匯總建立了一個去中心化交易所，實現又快又廉價的交易。根據 Loopring 的數據，交易費低至主網費用的 0.1%，進一步降低門檻。
此外，ZK 匯總在強調私隱的應用和身份驗證場景都越來越受歡迎。零知識證明令用戶無需洩露個人資料，就可以證明自己某些特質，這對合規和保障用戶私隱都大有幫助。
如 zkSync 等項目，目標是在 ZK 匯總上實現智能合約，讓以往主要靠樂觀匯總的應用場景同樣可以拓展到 ZK 匯總。隨著技術進步，兩者的分野可能會愈來愈模糊，開發者的選擇亦因此更靈活。
Final Thoughts
樂觀匯總與 ZK 匯總之間的「競爭」其實正體現著以太坊追求可擴展性的健康發展。兩者各有優勢，彼此在網絡處理需求增加下都擔當重要角色。
樂觀匯總容易實現、兼容 EVM，因此在 DeFi 領域較受歡迎。ZK 匯總則以強大安全性及即時最終性，推動密碼學創新發展。
未來兩種方案很可能會並存，服務網絡上不同需要。隨著它們的發展，勢必對去中心化應用的方向帶來重要影響，所以開發者、投資者和用戶都應該緊貼最新動向。
正如 Vitalik Buterin 所說：「短期內，匯總是唯一可信的擴容方案；長遠來說，它們將成為以太坊生態的重要一環。」這句說話正好總結現況。
樂觀匯總及 ZK 匯總的發展動向，都在體現同一個願景：一個更高效、更可擴展的以太坊網絡正在醞釀中。