Rollup 生態速覽：Optimistic Rollup 和 zk Rollup 之外還有哪些新型設計？_ROLL

撰文：AlexBeckett

編譯：Amber

自2019年初概念誕生以來，Rollup已經取得了長足的進步。現如今市場上出現了兩個主要的競爭者，并基于此衍生出了一眾頗具想象力的設計理論以及混合演變。本文將盤點截止2022年中Rollup生態的發展現狀。

OptimisticRollup

由于通用的OptimisticRollup占據了先發優勢，因此爭取到了大多數的Rollup應用，其中的Arbitrum和Optimism也堪稱「Rollup標桿」。

按TVL排序，目前Rollup應用中Arbitrum排名第一，鎖倉金額達到了24億美元。盡管已經在主網上運行了一年之久，但系統上仍有許多尚待測試的環節。目前開發Arbitrum的主體OffchainLabs運營著一個唯一的中央排序器，雖然交互式欺詐證明是靈活的，但中央排序器是唯一可以提交爭議以產生欺詐證明的白名單實體。從用戶的角度來看，盡管整個系統逐步去中心化的趨勢是可預期的，但他們仍然需要給予系統大量的信任。

協議的新一代升級Nitro已經在Devnet上線，Nitro將徹底改變現有的架構，用WASM-Geth組合取代定制的Arbitrum虛擬機。Arbitrum的交互式欺詐證明將在WASM上運行，節點將有一個與Geth相當的代碼庫，再加上一些特定的Rollup優化。總而言之，Nitro將帶來重大的優化，在提高性能的同時提供更好的EVM兼容性。

Optimism是第二大OptimisticRollup，在所有Rollup中按TVL排名第三，坐擁4.69億美元鎖倉資金。OptimismPBC運行的情況與Arbitrum類似，都是單一的中心化排序器。然而，OptimismPBC已經找到了一種方法，通過使用排序器的利潤來為網絡提供回報，以此激勵生態發展。第一輪共有100萬美元的資金捐贈給了58個公共產品。雖然中心化的設計在區塊鏈這個「去中心化本源」的世界中很難產生積極影響，但是Optimism做出的嘗試看似已經最大程度上緩解了這一問題。

基于OP Stack構建的實驗性Rollup框架Keystone已開源:6月1日消息，基于 OP Stack 構建的實驗性 Rollup 框架 Keystone 已開源，Keystone 內置實體組件系統，游戲邏輯用 Go 語言編寫，ECS 執行速度可以并行，此外 Solidity 智能合約可以通過預編譯函數與底層 ECS 狀態進行交互，包括獲取和設置數據。[2023/6/1 11:51:48]

目前Optimism的設計中缺乏欺詐證明，盡管逐步去中心化和必要的安全升級是可以預期的。然而，幾乎所有的Rollup都有即時或延遲的可升級性，所以Rollup的安全性最終取決于多簽設計的升級。即將到來的Bedrock升級將把Optimism的架構轉變為與Arbitrium類似的架構。目前的Optimism虛擬機將被替換為MIPS-Geth組合，其中節點等效于普通的以太坊Geth節點。新增功能還包含交互式欺詐證明，這是對其原有非交互式欺詐證明的升級。Bedrock將是Optimism的又一個里程碑，將為系統增添很多功能和改進。

此外，Optimism還實現了一個飛躍，即進行了非精英治理的實驗。決策被分成兩部分，分別是代幣治理和用戶治理。其中代幣治理即以代幣為投票憑證，而用戶治理則是一人一票制。在這樣一個系統中，最困難的點在于投票身份分配，需要最大限度地減少虛假攻擊。如果一個用戶可以獲得一個以上的投票人身份，他就可以對「政府」造成比普通用戶更多的影響。樂觀派指出，他們將使用不可轉讓的NFT來代表公民身份，但是個人交換私鑰以獲得更多投票權的威脅仍然存在。

Fuel是OptimismRollup領域的另一個值得關注的競爭者，它采取了與Arbitrum和Optimism截然不同的方法。FuelLabs正在為FuelV2建立一個定制的虛擬機，使用基于Rust的編程語言。雖然與EVM兼容的Rollup對于Ethereum開發生態系統的Rollup特別有用，但定制的VM更容易實現性能最大化，因為它們不必遵守許多既定的標準。

以太坊擴容項目AltLayer推出多排序器測試網Rollup:5月5日消息，以太坊擴容項目AltLayer宣布推出多排序器測試網Rollup，承諾減輕審查制度，增強Rollup的安全性和可用性。第一階段發布的測試網功能包括運行本地共識的多排序器L2，驗證者對 L1（Sepolia 測試網）的常規狀態根承諾，支持原生ETH、ERC-20和ERC-721代幣的Rollup橋，L1到L2的資產存入等。多排序器測試第一階段于2023年5月4日至6月30日開放。[2023/5/5 14:44:45]

筆者最喜歡FuelV2的部分是并行交易處理能力，一旦數據量達到了相當的量級后，實施并行處理的Rollup將比那些沒有實施并行處理的Rollup更有優勢。值得注意的是，FuelV1主網以太坊上的第一個OptimisticRollup，并且仍然是唯一一個擁有無權限排序器和欺詐證明的Rollup。

對于Fuel來說，OptimisticRollup是遠遠優于zk-Rollups的。一是OptimisticRollup具備完全的、不受限制的可組合性：zk-Rollups在通過zkcircuits組合智能合約方面存在先天劣勢。唯一具有普遍可組合性的zk-Rollup是StarkNet，不過其目前有許可的智能合約部署和橋梁可以支持的TVL數量的上限。所有其他zk-Rollups都是特定的應用，或者只做代幣轉移。

另一點是因為EVM兼容性：zkcircuits與EVM中標準的某些類型的密碼學有固有的兼容性問題，這使得zkEVM成為一項極具挑戰性的任務。OptimisticRollups已經在主網上運行了一段時間的EVM兼容性，升級后有望進一步實現等效性。

Charles Hoskinson：Cardano對ZK-rollups有一個“美麗計劃”:4月15日消息，Input Output首席執行官Charles Hoskinson在最近AMA活動中被問到為什么Cardano區塊鏈沒有涉及ZK-rollups，他回應稱Cardano對ZK-rollups有一個“美麗計劃”，應該會與Midnight有很大關系，更多細節將在后續公布。Midnight是隱私為中心的Cardano側鏈，專注于保護敏感的商業和個人數據、開發者和個人數據，分析認為雖然Charles Hoskinson沒有詳細說明Cardano區塊鏈將如何使用ZK-rollups，但提及Midnight可能與安全驗證鏈上數據有關。（cryptoslate）[2023/4/16 14:06:00]

zk-Rollup

過去一段時間以來，以太坊社區已經達成共識，即zk-Rollups是可擴展的Rollups的最終狀態。因此，與OptimisticRollup相比，似乎有更多的zk-Rollup在積極開發中，其中許多計劃在未來兩年內推出。

StarkNet是目前主網上唯一一個通用的、可組合的zk-Rollup。然而，該系統仍處于早期的阿爾法階段，有多種限制。StarkNet和Ethereum之間的橋存在限制，上限未來會逐漸增加。StarkNet上的智能合約部署也是白名單模式。我認為這主要是為了減少智能合約錯誤發生的風險，因為很可能沒有足夠的審計人員來審計開發者想要部署的所有合約——StarkWare暫時承擔這個角色是合理的。可審計性是新的自定義語言的普遍缺點之一，而zk系統的復雜性只會使其更加復雜。

zkSync是另一個主要的「zk-Rollup」競爭者，最近的測試網上線標志著zkEVM在實時測試網中的第一個實例的推出。然而，隨著zkPorter的加入，zkSync2.0不再僅僅是一個升級版。它將使用戶能夠在zkPorter和Ethereum之間選擇發布其交易數據。雖然以太坊正在通過danksharding升級數據吞吐量，但volition是一個偉大的中間地帶，為用戶提供了更好的選擇。

Uniswap社區新提案建議在Scroll測試網上部署Uniswap V3:11月29日消息，以太坊L2擴容方案Scroll已在Uniswap社區提交“在Scroll測試網上部署Uniswap V3”的提案，預計全面部署將需要2-3周時間。目前該提案在社區討論階段，快照投票將于12月1日開啟。據悉，包括Lens、theGraph、Covalent、Empiric、Blockwallet、Ledger、Safe、Orbitor等數十個項目已承諾部署至Scroll測試網。團隊預計將有100余個項目部署在無許可測試網上部署。[2022/11/29 21:09:18]

雖然大多數zk-Rollups都優先考慮可擴展性，但隱私是zk-Rollups可以實現的另一個重要方面。Aztec目前正通過他們的隱私代幣轉移zk-Rollup在隱私領域處于領先地位，他們也是筆者所知的唯一以隱私為重點的以太坊Rollup。Aztec預計將很快推出其下一個迭代，Aztecconnect，它使用戶能夠隱私訪問EthereumDeFi。這與使用Tornado.cash之類的應用相比是一個很大的進步，因為Tornado.cash的隱私只能通過混幣來實現，而不能直接「隱藏」交易。

zk-Rollups已經非常復雜了，再加上隱私問題就更復雜了。zk-Rollups有可能永遠不會達到隱私可組合智能合約的狀態。正因為如此，隱私可能會通過特定的應用鏈出現，無論是通過zk-Rollups還是zk-Rollup之上的Validiums。

其他各種各樣的zk-Rollups也已經在逐漸顯露頭角，包括Scroll和Polygon的各種項目。zk-Rollups之間的一個很大的區別是使用自定義虛擬機或zkEVM執行環境的區別。它的優點和缺點與OptimisticRollup類似。然而，zk-Rollups在實現zkEVM方面有更多內在的復雜性。正因為如此，有一個非常有力的案例可以證明采用自定義虛擬機和語言的路線，如StarkNet和Cairo。

Boba Network公布2022年至2023年工程路線圖，包括推出veBoba、OR&ZK混合Rollup架構等:8月30日消息，L2擴容方案Boba Network宣布2022年至2023年工程路線圖。在2022年，計劃實施veTokenomics，推出veBoba，允許代幣的持有者將能夠“投票托管”鎖定代筆，通過DAO投票實現去中心化管理；推出BobaL2Rollup客戶端Anchorage，通過將Bedrock構建到Erigon來促進Rollup客戶的多樣性，并擴展額外的L1；通過混合計算增強更復雜的數據結構和數據類型。2023年，將通過引入驗證證明并增強開發人員和用戶體驗，對OptimisticRollup架構進行改革；增加用于1層和延遲代碼升級的Escape Hatches；實施Rollup Account Abstraction，通過單一賬戶類型（合約賬戶）衍生出其他賬戶類型；開發Optimistic Rollup和ZK Rollup混合Rollup架構；將資源投入到EVM事務??的并行執行。[2022/8/30 12:57:02]

SovereignRollup

Rollup類別中的最后兩個目前還僅僅存在于理論之中。SovereignRollup與常見的Rollup的區別在于它有一個分叉選擇規則，允許它獨立于其基礎層進行分叉。相反，一個普通的Rollup會將其分叉選擇權委托給它的結算層，因為它需要確保Rollup的正確性。

SovereignRollup在像Celestia這樣的DA層上最為突出，在那里，Rollup交易的正確性不由DA層來保證。正因為如此，像Celestia這樣的Rollup交易是默認的Sovereign交易，因為他們必須通過欺詐/有效性證明和分叉選擇來確保自己的交易正確性。這不應該被誤認為是共識，Celestia提供的共識是關于交易排序的協議。

對于樂觀的SovereignRollup，交易被認為是正確的，所以Rollup節點只需要從Celestia下載塊數據。zk-SovereignRollup通過有效性證明來確保正確性，這些證明將通過p2p網絡在Rollup節點之間分發。

SovereignRollup的重要性正體現在他們的分叉能力上，這使得Rollup能夠真正獨立于其基礎層。

結算Rollup

結算層是一種專門為結算而建立的SovereignRollup體。重要的是，結算層是任何與Rollup具備雙向信任最小化橋梁的區塊鏈。該橋梁使代幣可以在Rollup層和結算層之間雙向轉移。信任最小化是橋梁的一個屬性，其中通信只依賴于通過驗證數據可用性和欺詐/有效性證明的誠實少數人假設。

和任何結算層一樣，結算Rollup的目的是為「Rollup」提供一個環境，以驗證證明、解決爭端和橋接代幣。雖然，從技術上講，在結算之上的「Rollup」是混合型的，因為它們通過結算Rollup所處的數據可用性層使用鏈外DA，這使它們成為一個驗證層或一個樂觀的驗證層。

混合型

Validium

Validium是一種混合型的zk-Rollup，交易數據在鏈外發布，這意味著除了用于驗證有效性證明的結算層之外，還依賴外部環境。StarkEx是唯一已經上線的驗證體的實例。StarkEx是一個特定應用的驗證器，目前支持三個應用：ImmutableX、Sorare和DeversiFi。StarkEx還支持zk-Rollup模式，該模式被當下TVL第二大的Rollup應用DyDx使用。

StarkEx使用了一個數據可用性委員會，該委員會由一組受信任的各方組成，為StarkEx的驗證體提供數據可用性。雖然將數據可用性委托給一個許可委員會降低了安全性，但它使StarkEx的驗證人能夠提供比zk-Rollups更便宜的交易。成本降低是可能的，因為向以太坊發布數據是很昂貴的，而這也是造成Rollup交易費用的主要可變成本。

附帶DAC的Validium的一些安全問題可以通過使用外部數據可用性層來減少。安全性的主要增加來自于區塊鏈提供的加密經濟安全，節點可以因為不誠實的活動而被監禁和砍掉。這種實施的有效性是對「Rollup」的成本-安全權衡的一個有趣實驗。

?圖片來源：Celestia

OptimisticValidium

與Validium一樣，OptimisticValidium也是一種混合的OptimisticRollup，其中交易數據被發布到鏈外。對于這種特定的混合體應該被稱為什么，還沒有達成普遍共識。

Metis是目前唯一的OptimisticValidium實例。需要注意的是，OptimisticValidium的安全度相比其對應的Validium更弱一些，因為數據的可用性是生成欺詐證明和成功解決爭端所必需的。如果發生了糾紛，而有關狀態轉換的數據不可用，那么欺詐證明就不能證明欺詐。正因為如此，如果鏈外數據可用性提供者未能提供數據，資金就會從OptimisticValidium中被盜。

Volition

通過zk-Rollup和Validium的結合，還有一種混合型Rollup，即Volition。Volition讓用戶可以選擇鏈上或鏈下的數據可用性。這種選擇是在個人交易層面上做出的，鏈外數據代表更便宜的費用和更低的安全性，而鏈上數據則導致更高的費用和更高的安全性。這給了用戶由個別系統提供的選擇自由，而不是明確地尋找適合用戶的成本-安全偏好的鏈路。

目前，zkSync2.0是唯一公開宣布的開發中的Volition。在zkSync2.0中，鏈上數據由以太坊提供，而鏈下數據則由他們自己的專用PoS鏈提供，稱為zkPorter。不過由于目前缺乏細節信息的披露，因此只能猜測未來StarkWare將為StarkEx或StarkNet提供一個用戶自定義的選項。

Adamantium

Adamantium是一種每個人都要親自向網絡提供自己數據的Validium。個人的交易數據由個人存儲，并且他們必須保持在線以證明每個區塊的數據可用性。如果用戶不在線，或者未能證明，那么他們的資金就會自動撤回到鏈上的結算層。雖然StarkWare提出了Adamantium的設計，但目前還沒有任何團隊在這方面取得了更多進展。而未來這種假設如若能夠順利落地，那么對于那些希望對自己的安全進行更多個人控制的用戶或實體來說，可能會非常有吸引力。

EnshrinedRollup

EnshrinedRollup是一個由現有區塊鏈一部分組成的Rollup。簡單地說，它是一個執行分片。在以太坊2.0提案和其他類似的分片區塊鏈中看到的EnshrinedRollup和執行分片之間的區別是，執行分片被提議為單片。全局驗證器組將被分割成委員會，并分配給一個特定的分片，作為驗證器組。執行分片將作為一個獨立的區塊鏈，有自己的執行、共識和數據可用性，但它將檢查點返回到「信標鏈」，類似于側鏈檢查點回到他們選擇的鏈。理論上，一個以太坊的Rollup將只做執行，并使用信標鏈來驗證數據可用性和欺詐/有效性證明。

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