随着以太坊网络面临可扩展性问题，两个有趣的解决方案在第 2 层扩展技术的前沿浮出水面：乐观卷叠和零知识（ZK）卷叠。通过链下处理交易，这些发展旨在降低费用并提高吞吐量，从而缓解以太坊主网的拥堵。它们在第 2 层领域的影响显着，因为它们为同一问题提供了多种解决方案，并在投资者和开发者之间引发讨论。
作为分布式金融（DeFi）和非同质化代币（NFTs）的出现，以太坊的网络容量面临着前所未有的压力。来自 Etherscan 的数据显示，在需求旺盛时期，平均 gas 价格飙升，偶尔达到普通用户无法接受的水平。这强调了急需合理的扩展解决方案的重要性。
以太坊联合创始人 Vitalik Buterin 在关于第 2 层解决方案的博客文章中强调，“卷叠是目前以太坊唯一的无信任扩展解决方案，无论在短期、中期，甚至可能在长期。”
卷叠在前沿的推动下获得了支持，现在已经成为以太坊发展路线图的基础。
乐观卷叠和 ZK 卷叠都将多笔交易一起发送到以太坊主网作为一个批次。然而，它们在实现安全性和验证方面各有不同。构建或投资以太坊生态系统的利益相关者首先必须了解这些差异。
这篇文章探讨了卷叠的机制，研究了乐观卷叠和 ZK 卷叠的特定特征，对比了它们的优缺点，并探讨了它们的现有及未来应用。因此，读者最终应该对这些技术如何影响以太坊的未来有一个全面的了解。
什么是卷叠？
基本上，卷叠是第 2 层扩展解决方案，旨在链下处理交易，然后将数据的压缩版本提供回主网，从而提高区块链系统（如以太坊）的吞吐量。减少主区块链的计算和存储负载是主要目标，因此扩大可扩展性而不影响安全性。
卷叠将多笔交易组合成一个批次，与许多值进行聚合或“滚动”。之后，这个批次在链下运行，结果状态上传回主网。因此卷叠可以在理论上达到订单数量更高的交易吞吐量，而这在以太坊主网上是不可行的。
以太坊改进提案 4844，有时也称为 Proto-Danksharding，吸引了大量关注，因为它试图降低数据成本，从而实现更有效的卷叠。这项提案等其他提案，已将卷叠确立为以太坊扩展策略的关键组成部分。
卷叠利用了以太坊网络的基础安全。将交易数据或证明上传回主网可确保用户即便在第 2 层解决方案遭到攻击时仍可依赖以太坊的固有安全保证。这是卷叠区别于可能安全机制较少的侧链或其他第 2 层解决方案的一项重要特性。
ConsenSys 的一份分析表明，卷叠可以将以太坊的交易吞吐量从大约 15 TPS 提高到数千 TPS。这使它们成为对分布式交易所（DEX）、游戏平台和高频交易系统等应用具有高可扩展性需求的有趣解决方案。
此外，与以太坊的智能合约功能无缝结合也是卷叠的亮点。在与第 2 层解决方案交互的合约，允许开发人员创建复杂功能而不会对主网造成负担。卷叠在多个应用程序上的采用依赖于这种兼容性。
不过，卷叠并非没有难题。它们可能涉及数据可用性和与当前以太坊工具的互操作性问题，并要求用户和开发人员采用新技术。保证在卷叠系统中去中心化并避免中央故障点是另一个持续的问题。
什么是乐观卷叠？
乐观卷叠是一种假设交易在默认情况下是有效的卷叠，因此称之为“乐观”。除非在指定的挑战期内提供欺诈证明，否则它们仅进行计算——尤其是验证。由于交易不需要单独验证，除非有欺诈嫌疑，这种乐观假设能够提高可扩展性。
基本过程依赖于一个挑战期，期间任何人都可以通过提供欺诈证据来挑战交易的有效性。如果发现欺诈性交易，系统将回滚该交易，恶意行为者可能会支付罚款。该系统通过依赖博弈论思想并鼓励诚信来维护安全性。
为与以太坊虚拟机 (EVM) 兼容而构建，乐观卷叠可在无需大幅更改的情况下运行以太坊智能合约。对于希望在不进行大量重写的情况下将现有应用引入第 2 层解决方案的开发人员，这种兼容性简化了过渡。
乐观卷叠的主要实现之一是 Optimism。Optimism 团队声称其解决方案可以将 gas 成本降低到以太坊主网的 10-100 倍。
由 Offchain Labs 开发的 Arbitrum 另一个知名项目，因其强大的特性和开发者友好的环境受到广泛关注和接受。
然而，乐观卷叠也有一些缺点。当将资金提回以太坊主网时，挑战期可能长达数小时到一周的延迟。这对于那些需要即时流动性的人来说可能是一个问题。为解决该问题，包括快速退出系统或流动性提供商等解决方案正在开发中，但它们增加了复杂性。
此外，乐观卷叠的安全性依赖于在必要时至少有一个诚实的参与者提供欺诈证据的假设。虽然该模型很强，但并非在所有情况下都是完美的。在存在共谋或缺乏诚实参与者的情况下，系统可能会受到攻击。
尽管面临这些挑战，乐观卷叠已被相当广泛地接受。例如，最大的分布式交易所之一 Uniswap 已在 Optimism 上架，认为较低的费用和更高的吞吐量是主要优势。这一举措已让 Uniswap 用户以更少的摩擦进行交易，从而改善了平台的可访问性。
什么是零知识卷叠？
零知识卷叠或 ZK-Rollups 通过使用密码学证明来验证交易，采用了一种不同的方法。它们特别创建简短的、非互动的零知识证明（SNARKs 或 STARKs），确认交易的正确性而不透露任何其他信息。该系统确保每笔交易都是合法的，从而无需挑战期。
在 ZK 卷叠中，交易在链下处理，并与有效性证明一起发送到以太坊主网。主网智能合约通过验证此证明来确保有效状态转换。在提款时，这一方法实现了几乎即时的终结性，比乐观卷叠具有显著的优势。
ZK 卷叠的主要优势之一是其很高的安全保证。每个交易批次都有一个有效性证明，因此不需要博弈论激励机制或诚实的参与者来发现欺诈。这种密码保障使得 ZK 卷叠相当安全。
ZK 卷叠的领先实现项目包括由 Matter Labs 创建的 ZKSync 和 StarkWare 的 StarkEx。这些项目的可扩展性和效率显示了显着的进步。例如，zkSync 承诺在保持严格的安全标准的同时将 gas 成本降低多达 100 倍。
然而，ZK 卷叠必须应对计算复杂性问题。零知识证明需要资源，因此支持任意智能合约逻辑可能会很有挑战性。尽管目前它们对于交易和转账等简单操作更为高效，但 ZK 卷叠变得更有效，以支持更复杂的操作。
另一个限制是缺乏完整的 EVM 兼容性。以太坊的智能合约并非自然设计用于与零知识证明交互，因此开发者可能需要重写合约或使用专门的编程语言。诸如 zkEVM 等项目正在努力解决这个问题，这是一种努力实现 EVM 兼容的 ZK 卷叠。
尽管面临这些困难，但 ZK 卷叠的即时终结性和密码学强度使其在速度和安全至关重要的应用中具有吸引力。随着技术的成熟，应该能够支持更广泛的功能。
比较乐观卷叠与 ZK 卷叠
虽然乐观卷叠和 ZK 卷叠都旨在通过链下处理交易来扩展以太坊，但它们的基本机制导致了不同的权衡。
验证和安全性
乐观卷叠依赖欺诈证明和挑战期来确保交易的有效性。这意味着无效交易可以被还原，但前提是有人发现并报告它们。相比之下，ZK 卷叠使用有效性证明，密码学上保证提交给主网的每个交易批次的正确性。
根据 Electric Capital 的一份报告，“ZK 卷叠提供更强的安全保证，因为它们不依赖博弈理论假设。”
提款延迟
由于挑战期，乐观卷叠存在显著的提款延迟，最长可达一周。通过流动性提供商可以缓解这个问题，但会增加复杂性。ZK 卷叠允许即时
内容：由于有效性证明确保了状态的正确性，因此提款被保障。
EVM 兼容性
Optimistic Rollups 通常具有更高的 EVM 兼容性，允许开发者在几乎无需更改的情况下部署现有的以太坊智能合约。ZK-Rollups 由于生成复杂操作证明的计算强度，历史上与 EVM 兼容性问题。 然而，诸如 zkEVM 等进步正在努力弥合这一差距。
性能和扩展性
ZK-Rollups 可以提供更高的吞吐量和更低的费用，特别是对于简单交易，因为有效性证明能更有效地压缩交易数据。Optimistic Rollups 可能由于需要欺诈证明而导致开销更高。
复杂性和开发努力
由于涉及高级加密技术，实施 ZK-Rollups 更为复杂。这可能减慢开发速度并增加出错的潜力。Optimistic Rollups 相对来说更容易实现，这导致应用程序的更快部署。
生态系统采用
两种类型的 Rollups 都获得了显著的采用。由于 EVM 兼容性，当前 Optimistic Rollups 拥有更多的 DeFi 应用。随着 EVM 兼容性解决方案的成熟，ZK-Rollups 也迎头赶上。据 Dune Analytics 的数据，锁定在这两种解决方案中的总价值（TVL）正在增加，反映了不断增长的信任和采用。
监管考虑
ZK-Rollups 的加密特性可能提供更好的隐私特征，这在监管合规方面可能是双刃剑。Optimistic Rollups 更为透明，这可能更符合监管预期。
Optimistic Rollups 和 ZK-Rollups 的用例
Optimistic Rollups 的 EVM 兼容性使其在复杂的智能合约应用中表现优异。这使其成为理想的 DeFi 平台、NFT 市场以及其他需要复杂逻辑的应用。例如，合成资产流动性系统 Synthetix 已与 Optimism 合作，以降低费用并提高可扩展性。在这种集成中，用户能够更快速和更顺利地交易合成资产。
当交易速度和安全性至关重要时，ZK-Rollups 尤为出色。ZK-Rollups 的即时最终性和高吞吐量将有助于支付应用、现货交易分布式交易所和游戏平台。利用 ZK-Rollups，Loopring（一个 Layer 2 协议）创建了一个提供快速和低成本交易的分布式交易所。Loopring 的数据显示，用户可以以低至主网成本 0.1% 的费用进行交易，从而相当具吸引力。
此外，ZK-Rollups 在注重隐私的应用和身份验证中也越来越受欢迎。为了合规和用户隐私，零知识证明让用户无需透露私人信息即可证明特征——这一能力备受推崇。
项目如 zkSync 致力于在 ZK-Rollups 上启用智能合约，从而开启到目前为止基于 Optimistic Rollups 的有限用例。随着这些技术的发展，其能力界限可能会模糊，为开发者提供更大的自由。
结束思考
Optimistic Rollups 和 ZK-Rollups 之间的竞争代表了以太坊寻求扩展性的健康进步。两种技术都有独特的优势，并对网络管理日益增长的需求至关重要。
凭借其 EVM 适配性和更易于实施，乐观卷积已经在 DeFi 领域颇受欢迎。ZK-Rollups 提供的更强的安全保证和即时性最终性正在延伸加密发明的界限。
随着以太坊生态系统的发展，这两种选择可能会共存，以满足各种需求和目的。由于其发展将极大地影响分布式应用程序的方向，开发者、投资者和消费者应保持对这些技术的了解。
“在短期内，Rollups 是唯一的无信任扩展解决方案；从长远来看，它们是以太坊生态系统的重要组成部分，”Vitalik Buterin如是说，恰如其分地总结了这一状况。
Optimistic 和 ZK-Rollups 的发展突显了此愿景：一个更具扩展性和高效的以太坊网络指日可待。