以太坊代币生成 Optimism VS ZK：哪种 Rollup 方案会胜出？

在开始Optimism Rollup和ZK Rollup的对比分析之前，我们需要了解一下Rollup的诞生背景。

Rollup 被认为是以太坊扩容的终极解决方案。 它在第一层之外执行交易，但在第一层发布交易数据。 这允许 Rollup 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、压缩数据并一次性汇总到主链上，因此得名“Rollup”。

为什么需要 Rollup 扩展方案？

事实上，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盛夏，还是2021年初的加密货币牛市，以太坊需求的飙升引发了扩容的争论，飙升的gas费用让用户支付的交易费用越来越高昂贵的。

同时，在 Web3 高速发展的背景下，以太坊日益成为成千上万 DApp 的宿主。 巨大的交易量必然带来运行速度的限制，使得以太坊上的项目交易速度越来越慢，用户留存率也逐渐下降。

基于此，寻找完美的扩容方案成为多个团队乃至整个以太坊社区的重要目标。 一般来说，以太坊的扩容方案主要有三种方式： 扩容区块链本身——Layer 1（层1）扩容； building on top of Layer 1——Layer 2（第2层）扩展和在第1层侧构建侧链。

那么Rollup的扩展原理就是将数百个处理过的交易聚合成一个batch，在与以太坊主网并行的L2链上执行交易，最终完成交易再发布到底层（L1，Layer 1）分批区块链，以提高交易速度并降低Gas成本。

在 Rollup 解决方案中，Optimistic Rollup 和 ZK Rollup 都表现不错。 事实上，Optimistic Rollup 和 ZK Rollup 的执行原理是相似的，区别在于验证方式。 今天，就让我们走近这两个优秀的扩容方案，比较它们在具体实现过程中的优缺点，积极期待下一代以太坊扩容方案的理想模式。

解密Optimism和ZK的布局系统Optimism

Optimistic Rollup，顾名思义，采用了一种“乐观”的机制——Fraud proofs。 系统默认交易数据的可靠性，未经有效验证直接进入等待期。 等待期间，若有节点提出异议并证明为恶意交易，则该笔交易将被取消； 如果没有异议，交易将在等待期结束后完成并写入。 进入街区。 “防欺诈”交易方案无需大规模部署验证，从而节省计算资源，保证交易的准确性。

在 Optimistic Rollup 中，突出的方案是 Arbitrum 和 Optimism。 虽然 Optimism 率先发明了兼容 EVM 的 Optimistic Rollup 协议，但由于主网上线延迟，Arbitrum 获得了后发优势。

乐观主义：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传输到 Layer 2。sequencer 可以将多个交易打包成一个 batch，然后通过单个交易将 batch 提交回主链。 定序器在假设所有事务都有效的情况下乐观地执行该过程。 系统设置了一个星期的等待期，在此期间可以提出任何质疑，如有异常，将生成作弊证明。

Arbitrum：多轮交互式欺诈证明

Arbitrum于2021年5月28日上线以太坊主网，整体执行流程没有太大区别，主要是Arbitrum的验证者和挑战者通过链下二分法不断拆分有争议的步骤，直至争议范围缩小为具体步骤，再对L1链相应步骤进行网上判断，高效解决纠纷。 因此，相较于Optimism，Arbitrum可以承载更高的交易容量，实现更彻底的“溯源”。

ZK Rollup

ZK Rollup（零知识证明）是麻省理工学院研究人员在 1980 年提出的概念，曾被称为“月球数学”。

ZK Rollup 是一种通过零知识有效性证明的扩展方案。 它批处理链下交易并生成有效性的加密证明以验证交易的真实性。 这些有效性证明将交易批次添加到 L1 区块链，可以由 L1 合约快速验证，而无效批次则被简单地拒绝。

如果 Optimistic rollups 假设参与交易的每个人都是出于善意做事，ZK Rollups 会尝试确保情况如此。 目前ZK Rollup布局主要有Hermez、ZKSync等。

Hermez：生成简洁的非交互式知识论证

Hermez 可以生成 SNARKs（简洁的非交互式知识证明）的加密证明，它能够将以太坊扩展到每秒 2000 笔交易。 该系统主要依靠协调器处理和生成有效性证书。 协调员是通过拍卖过程选出的，注册的网络节点将竞标成为下一个协调员。 目前，Hermez 团队宣布他们正在开发一个零知识以太坊虚拟机（ZKEMV），旨在实现完整的操作码兼容性。

ZKSync：生成简洁的非交互式知识论证

ZKSync 将其项目描述为一个扩展和隐私引擎，支持以太坊和 ERC-20 代币在以太坊中的低 gas 传输。 在 ZKSync 中，只有一个验证器处理批次并生成有效性证明。 ZKSync 2.0 现已作为链下数据可用性解决方案提供，确认质押和数据可用性以太坊代币生成，同时保护监护人不窃取资金。

乐观主义VS ZK：谁更好？

自Optimism和ZK进入市场以来，他们分别走上了两条不同的扩容方案路径。 欺诈性证明和有效性证明对应开发者和用户的不同使用需求，从而在吞吐量、时效性、成本等方面展现出各自的“亮点属性”。 具体可以从以下几个方面考虑不同开发场景的需求，在两者之间做出相应的选择。

开发门槛和使用成本

Optimism 不需要大规模的部署验证，在所有交易有效的前提下，节省了大量的开发步骤，并将这些验证信息发布到基础层。 这是因为在乐观的情况下，不需要任何额外的工作，可以大大降低技术人员的开发门槛，节省大量的时间、精力和金钱成本。 如果开发者想在短时间内上手 Rollup 解决方案，Optimism 是首选。 数据显示，Optimism 可以提供高达 10-100 倍的可扩展性提升。

相比之下，ZK Rollup 需要提供有效性证明，并一一提交至主网。 这一步带来的技术开发难度比Optimism大得多。 经常有新手开发者在尝试使用ZK Rollup时遇到很多错误，降低了扩展效率和运行速度。

智能合约可执行性

Optimism 具有高度的互操作性，也可以执行智能合约。 这让Optimism在L2上拥有更灵活的操作空间，用户共同参与的行为让Optimism的操作更加“可信”，从而赢得更好的数据保护、交易双方的明确权利等额外优势。 值得一提的是，大多数团队，如 Fuel、OMGX、Cartesi 等，也尝试开发 Rollups 的 EVM 兼容版本，使 Optimism 更具适应性和性能。

然而，ZK Rollup 目前大多局限于简单的交易，这给 ZK Rollup 的扩展带来了诸多限制。 因此，目前ZK只能通过ZKSync开发的兼容EMV虚拟机来支持任何用Solidity编写的智能合约，以扩展其应用空间。 或者通过 Loopring、Hermez 和 ZKTube 扩展支付、引入隐私功能等。

出金执行效率

作为保证用户交易和提供所有权证明的机制，交易后资金回笼的速度也是开发者和用户选择的关键。 从这个角度来看，ZK Rollup 更有优势。 Optimistim 的争议解决过程繁琐，必须给所有参与者足够的时间在交易最终确定前提交欺诈证明。 这个周期相当长，毕竟要保证最坏的情况，欺诈交易还是有可能被上诉的。 从 Optimistim 取款最多需要一到两周的时间。

相比之下，ZK Rollup 不存在提款时间长的问题，因为只要将 Rollup batch 提交到 layer 1 并附上有效性证明，就可以提款。 这无形中节省了用户的时间和成本，也促进了更多交易的加速实现，提高了交易环境的整体效率。

安全和隐私保护力度

目前，ZK Rollup 使用复杂的数学计算和密码学来确保交易“结算”在 ETH 主链上，这在验证方面与 Optimistim 有着本质上的区别。 与 SNARK、STARK、PLONK 和 DARK 一样，部署在 ZK Rollup 上的这些证明策略包括数据足迹、证明时间、验证时间、共谋风险等方面各自的安全强度和风险证明。

可见，相对于单纯的欺诈性证明，ZK在安全和隐私保护方面设置了多重保障和验证机制，确保交易验证严谨周到。 另外，例如，Aztec 正在专注于在其 ZK Rollup 技术中引入隐私特性，从而完善 ZK Rollup 的隐私机制。

2023 年的乐观主义和 ZK

正如我们所看到的，Optimism 和 ZK 作为 Rollup 解决方案各有优缺点。 新的一年，他们依然会在自己的道路上进行创新和迭代。 或许我们可以期待，Optimism和ZK这两个扩容解决方案将在2023年应用到更多实际项目中，继续为以太坊的发展赋能。

目前，我们只能得出结论，Layer 2 将在使以太坊更具可扩展性方面发挥重要作用，但哪种 Rollup 解决方案更好？ 不可能有明确的说法。 毫无疑问，Optmism 和 ZK 将引入更多的优化措施，成为 Web3 世界 Rollup 方向的“黑马”。

从长远来看，或许随着ZK相关技术的不断发展，ZK Rollup的局限将会被打破，迸发出强大的应用潜力。 我们也希望在未来，这两种 Rollup 解决方案能够实现优势互补，将安全与隐私、时效与成本、开发门槛等因素融合为更好的产品，开辟一片新天地。 正如我们所看到的，Optimism 和 ZK 作为 Rollup 解决方案各有优缺点。 新的一年以太坊代币生成，他们依然会在自己的道路上进行创新和迭代。 或许我们可以期待，Optimism和ZK这两个扩容解决方案将在2023年应用到更多实际项目中，继续为以太坊的发展赋能。

参考：

Optimistic、zk-Rollups、L3……现在以太坊的可扩展性研究到哪里去了？

以太坊的可扩展之路