原文標題：《ConsenSys：詳談L2 Rollup 的競爭現狀和挑戰》
原文作者：ConsenSys
原文編譯：岩石上的刺猬，SevenUp DAO
L2 Rollup 概述
在過去的幾年中，隨著以太坊網絡活動的增加， 2 層協議（L2）Rollup 解決方案已成為重要的解決方案。非同質化Token（NFT）和去中心化金融（DeFi）的活動和參與引起了 1 層（L1）區塊鏈活動的激增。反過來，由 gas 費代表的塊空間需求也增加了。由於網絡負載的增加，交易完成的時間也隨之增加。
雖然以太坊合併為將來的 gas 費用優化奠定了基礎；但它並沒有直接降低交易費用。
在 2020 年夏到 2021 年夏的一年中，以太坊網絡上的 gas 成本（以 Gwei 為單位）增長了 1300% 。需要快速、經濟實惠的交易促使兩種主要 Rollup 形式的產生：Optimistic 和 Zero-Knowledge（ZK）。
Rollup 通過將以太坊網絡的交易改為鏈下處理，將它們轉換為單個數據塊，然後作為批處理在以太坊上重新提交，降低了相關成本和時間，減輕以太坊網絡的計算需求。兩者之間的最大區別在於，Optimistic Rollup 利用欺詐證明，而 ZK-rollup 則依靠零知識證明來驗證對主鏈的更改。
Optimistic 和 ZK-Rollups:欺詐證明 VS 有效證明
欺詐證明將離線交易(off-chain transactions) 打包在一起，然後將它們重新提交到L1。被提交到L1 之後，會有一個挑戰期，在此期間任何人都可以通過計算欺詐證明（Fraud Proofs）來挑戰 rollup 的結果。同樣，零知識證明也將離線交易打包在一起，並將它們作為單個交易提交。它們之間的區別在於，零知識證明不是假設交易最初是正確的，而是使用有效證明（Validity Proofs）立即證明交易是否有效。一旦交易被確認為有效，它們就會被提交到L1。
這就是它們各自獲得名稱的方式：
欺詐證明是檢查交易是否有任何欺詐性交易的證明，而有效證明是在交易提交到L1 之前完成。
儘管兩者都有知名項目，但它們各自都有自己的優點和缺點。 Optimistic Rollup 具備的優勢是，只有在出現問題時才需要欺詐證明。這意味著它們需要的計算資源較少，能夠很好地擴展。劣勢在於挑戰期。挑戰期越長，任何欺詐性交易被發現的可能性就越大，但也意味著用戶必須等待更長時間才能提取資金。對於領先的解決方案，例如Arbitrum 和Optimism，這個等待時間可能會持續一周。另外，ZK-rollup 有一個優勢，即始終反映出正確的L2 狀態。它的劣點是所有狀態轉換都需要證明，而不是僅在被挑戰時，這限制了可擴展性。這進一步複雜化了技術的性質和早期階段。
儘管有各自的挑戰，ZK-rollup 被視為 rollup 的未來。這主要是因為有效證明的自動生成增加了協議的安全性，提款時間大大減少，因為沒有挑戰期，ZK-rollup 還具有更好的數據壓縮。出於這些原因，我們將專注於 ZK-rollup Space 的當前狀態、最新的創新以及未來的發展。
數據來源：Galaxy Digital
ZK-rollup 領域
正如我們所討論的，ZK-rollup 主要的關注點是像zkSync、Starknet、Polygon zkEVM 和 Scroll 這樣的參與者，他們都已經籌集了大量資本（總計 7.8 億美元）來開發自己的解決方案，只有 StarkNet 啟動了主網。每一個項目都有自己的角度，主要區別在於在數據可用性策略和證明算法方面有所不同。
數據可用性策略決定了 Rollup 的狀態數據存儲在哪裡，雖然鏈上存儲增加了安全性，但佔用了以太坊網絡上的區塊空間，降低了交易的吞吐量。
證明算法是生成有效性證明的手段，可以是STARK 或SNARK。這兩種算法都可以幫助開發人員將計算和存儲轉移到鏈下，從而提高可擴展性。他們還能夠在無需訪問信息本身的情況下驗證用戶是否有足夠的資金和正確的私鑰，從而提高安全性。
與SNARK 相比，STARK 的優勢在於提供更高的可擴展性、安全性和透明度。 STARKS 的缺點是證明數據量更大，驗證時間更長，而且SNARKs 相對只使用了24% 的gas。對於SNARKS 和STARKS，我們在速度和成本與可擴展性、安全性和透明度之間進行權衡。雖然正在探索許多不同的方法，但關於設置ZK-rollup 的最佳方法還沒有明確的答案。每種配置都會帶來各自的好處，許多開發人員仍在探索最佳選擇或組合。
要克服的障礙
正如我們所討論的，ZK-rollups 仍在開發中，在區塊鏈用戶能夠獲得全部收益之前需要克服各種挑戰。語言兼容性就是這樣的挑戰之一；將EVM 友好的編程語言（例如Solidity）轉換為專門針對ZKP 優化的定制語言可以幫助提高效率，但也給開發人員帶來了適用性的挑戰。例如，StarkNet 正在尋求通過Warp 來解決這個問題，Warp 是一種Solidity 到Cairo（StarkNet 的ZKP 的語言）語言編譯器，可以自動將Solidity 轉換為Cairo。使用Warp，開發人員無需在Cairo 中重寫代碼，從而使整個過程更加順暢。
其他挑戰包括項目的保密性質，由於擔心先發優勢和獲取粘性用戶群，許多項目違背了加密的開源精神。大多數ZK-rollups 是今年首次推出的，突顯了該領域尚未完成的工作量。
最後，雖然Rollup（Optimistic 和零知識）可以改進速度和成本，但它往往以去中心化為代價。這是由於對定序器（sequencer）的內在需求，參與者打包處理交易並將證明提交給L1。目前，所有Rollup 都需要一個中心化的定序器，並使用由單個實體管理的可升級智能合約。因為這個領域還出於早期階段，所以通常需要中心化的方式來快速修復代碼中的錯誤。此外，這些項目不是開源的，為社區成員充當定序器創造了另一個障礙。許多項目都表示他們計劃在未來將他們的定序器功能去中心化，但這無疑需要額外的資源和時間。
去中心化
啟動Token 和開源代碼將是許多項目尋求去中心化的下一步安排。將這些服務進行Token 化以產生活動並使產品去中心化是我們預計會看到各種不同解決方案出現的另一個領域，因為項目試圖創建市場上最具可擴展性、去中心化和活躍的L2。 StarkWare 和zkSync 都計劃推出Token ，Polygon 可能會使用MATIC 來支持Polygon 的zkEVM 計劃。 ZK-rollups 上的Token 設計是一個比optimistic rollup 技術更新生的領域，找到一個有效和可持續的模型可以區分和促進採用。
未來
zkEVM 仍處於起步階段，競爭仍在主網上線。 StarkNet 具有先發優勢，但由於使用 Cairo，仍然存在支持 Solidity 功能的挑戰，為競爭對手留下了改進的空間。能夠積累大量用戶的項目將吸引DApp 開發人員，反過來又會吸引更多的 DApp 到自己的平台，增加功能集。基於這種考慮，ConsenSys 的 zkEVM 目前正在轉移到測試網絡，並專注於 DApp 開發人員，利用 MetaMask、Infura 和 Truffle 等工具，使他們可以像直接使用以太坊一樣部署和管理應用程序。
雖然我們已經討論了 zkEVM 市場中的當前參與者，但像Polygon、Optimism 和Arbitrum 這樣的其他主要Rollup 解決方案仍佔有相當大的市場份額。隨著 zkEVM 解決方案的成熟，我們可能會看到這些項目尋求轉向有效證明或混合解決方案，利用它們現有的用戶群來吸引 DApp 開發並維護它們的市場優勢。最後，許多Rollup 解決方案（以及它們之間日益增長的競爭）將繼續提高web3 用戶體驗，並為平台引入應用程序，以吸納下一代用戶。
鑑於這些威脅，我們並不感到驚訝該領域的項目保密手段，但我們相信真正的獲勝者將能夠利用 ZK-rollup 的效率，並將其與無縫的開發人員和用戶體驗相結合，從而取得勝利。
