Optimism VS ZK：哪种 Rollup 解决方案将更胜一筹？

作者：TinTinLand

图片来源：由 Maze AI 生成

在展开对 Optimism Rollup 和 ZK Rollup 的对比分析之前，我们需要先了解 Rollup 的诞生背景。

Rollup 被认为是以太坊扩容的终极解决方案，它在第 1 层之外执行交易，却在第 1 层发布交易数据。这使得 Rollup 可以扩展网络，并仍然从以太坊共识中获得安全性。整个过程本质上是执行交易、获取数据、压缩数据，并将其以单个批次的形式汇总到主链上，因此得名「Rollup」。

为什需要 Rollup 扩容方案？

实际上，Rollup 的研究热度与以太坊近年来的发展息息相关。以太坊扩容一直是加密领域讨论最多的话题之一。无论是 2017 年的 CryptoKitties 热潮，还是 2020 年的DeFi 夏季、2021 年初的加密货币牛市，对以太坊需求的高涨使得扩容辩论不断升温，Gas 费用飙升让用户支付的交易费用更加昂贵。

与此同时，在 Web3 高速发展的背景下，以太坊日益成为了数千个 DApp 的宿主。庞大的交易量势必会带来运行速度的限制，使得以太坊上项目交易速度越来越慢，用户也留存度逐渐下滑。

基于此，寻找完美的扩容方案，成了多个团队和整个以太坊社区的重要目标。一般而言，以太坊的扩展方案一共有 3 种主要方式：扩展区块链本身——第 1 层（Layer 1）扩容；在第 1 层之上构建——第 2 层（Layer 2）扩容和在第 1 层一侧构建侧链。

那么 Rollup 的扩容原理就是将数百个已处理的交易汇总成一个批次并在与以太坊主网平行的 L2 链上执行交易，最终完成的交易再按批次发布到底层（L1, Layer 1）区块链，以此来提升交易速度，降低 Gas 费用。

在一众 Rollup 方案中，Optimistic Rollup 和 ZK Rollup 都有着不俗的表现。事实上，Optimistic Rollup 和 ZK Rollup 的执行原理大同小异，区别在于验证方式。今天，就让我们走近这两种卓越的扩容方案，比较它们在具体执行过程中的优劣势，并积极展望下一代以太坊扩容方案的理想模式。

解密 Optimism 与 ZK 的版图体系

Optimism

Optimistic Rollup，如其名所言采取的是“乐观”机制 ——欺诈证明（Fraud proofs）。系统默认执行交易数据的可靠性，无需经过有效验证便会直接进入等待期，等待期里有任何节点提出异议并佐证为恶意交易，则取消交易；若无异议，等待期结束即交易完成并写入区块。“欺诈证明”的交易方案省去了大规模的部署验证，从而节省了计算资源，保证了交易的确切性。

在 Optimistic Rollup 中，突出的方案为Arbitrum 和 Optimism。Optimism 虽为第一个发明与 EVM 兼容的 Optimistic Rollup 协议，但囿于主网启动延迟让 Arbitrum 获得了后发优势。

Optimism：单轮非交互式欺诈证明

Optimism 使用智能合约，将交易数据从以太坊主链转移到 Layer 2，定序器可以将多个交易捆绑成一个批次，然后通过单个交易将该批次提交回主。定序器在所有交易都有效的假设下，乐观地执行相应流程。系统设置一周的等待期，在此期间任何质疑都可被提出，如有异常就会生成欺诈证明。

Arbitrum：多轮交互型欺诈性证明

Arbitrum 于 2021 年 5 月 28 日在以太坊主网上启动。整体上执行的流程差别不大，主要是在于 Arbitrum 的验证人和挑战者在链下通过二分法的方式不断拆分存在争议的步骤，直至将争议范围缩减到某个具体步骤，再到 L1 链上对相应步骤进行判定，高效解决争议。因此，相比 Optimism 来说， Arbitrum 能承载更高的交易容量，实现更彻底的“追根溯源”。

ZK Rollup

ZK Rollup（零知识证明），这一概念在 1980 年时被麻省理工的研究人员引入，一度将其称为“月亮数学”。

ZK Rollup 是通过零知识有效性证明的扩容方案。它分批处理链下交易，并生成加密有效性证明来验证交易真实性。这些有效性证明将批量交易添加到L1 区块链，可被 L1 合约快速验证，而无效批次则会被直接拒绝。

如果说 Optimistic rollups 假设每个参与交易的人都出于善意做事，那么 ZK Rollup 则竭力确定情况确实如此。目前，ZK Rollup 版图主要有 Hermez、ZKSync 等。

Hermez：生成简洁的非交互式知识论证