Rollups解决方案必须优先考虑降低执行成本、跨层互操作性和用户隐私。

关键要点

• 为了缓解当前的可扩展性问题，以太坊正在转向一个「以 Rollup 为中心的路线图」，将最佳的链上和链下扩容方案结合起来。

• 以太坊的链上扩容方案 danksharding 为 Optimistic Rollups 和 ZK-Rollups 等 L2 (第二层) 扩容方案的蓬勃发展提供了充足的数据空间。

• Optimistic Rollups 和 ZK-Rollups 都有其缺点：大多数 Optimistic Rollups 都存在层与层之间漫长的取款等待期；而 ZK-Rollups 往往要进行大量的计算，无法提供无缝的可组合性。

• 为了使得以 Rollup 为中心的未来保持可行性，Rollups 解决方案必须优先考虑降低执行成本、跨层互操作性和用户隐私。

可扩展性是在最小化 (交易) 成本和不牺牲区块链网络的去中心化和安全性的同时增加网络的速度和吞吐量的方法。以太坊目前无法扩展。在过去的两年里，随着用户数量的增加，以太坊的交易成本飙升，使得日常投资者几乎无法承担使用该网络的成本。

以太坊进行扩容有两个核心选择：链上扩容和链下扩容。与「The Merge」(合并) 相结合，以太坊团队正在引入一种名为「danksharding」的新分片设计，从而引入链上扩容解决方案。这些变化预计将在未来几个月的某个时候发生。

链下扩容来自于位于现有区块链之上的替代协议，不需要更改当前的以太坊 L1 协议。L2 扩容方案通过在链下处理所有交易验证，同时从以太坊主网获得安全性。当前最知名的 L2 扩容方案是 Rollups。

在为「合并」做准备的同时，以太坊正在转向「以 Rollup 为中心的路线图」。它计划结合最好的链上和链下扩容方案。

01. Rollups 简要指南

Rollups 是该领域中最突出的 L2 扩容解决方案。我们可以根据其交易验证和数据存储方法对 Rollups 进行分类。所有 Rollups 都是将大量链下交易数据聚合成批量，并在达成共识时将结果发布至以太坊主网。

1) Optimistic Rollups

Optimistic Rollups 网络，比如 Arbitrum 或 Optimism，假定所有交易从一开始就是有效的。为了确保这些交易的安全，Optimistic Rollups 网络提供了一个挑战期 (challenge period)，网络验证者可以通过父链 (比如以太坊) 上的一个欺诈证明 (fraud proof) 来质疑某笔交易的合法性。通过仅在怀疑存在欺诈时执行证明，Optimistic Rollups 显著提高了吞吐量并减少了延迟 (交易确认时间)。挑战期通常为七天。

图源: ethereum.org

在挑战期期间，用户可以在 L2 生态系统内使用他们的资产，但无法将资产取回至 L1 链上。作为对 Optimistic Rollups 中较长的取款等待期的回应，一些快速取款方案正在崛起。比如，通过由社区驱动的流动性池，Boba Network 将退出等待期缩短到了几分钟。

此外，大多数的 Optimistic Rollups 都是具有 EVM (以太坊虚拟机) 兼容性的，这意味着你在 L1 上能做的任何事情，都可以在这些 Optimistic Rollups 网络中做到，而且是以更快和更便宜的方式做到。EVM 兼容性是迄今为止大多数基于以太坊的 Rollups 都属于 Optimistic Rollups 的核心原因。对于以太坊开发者来说，将智能合约迁移到这些 Optimistic Rollups 方案是一个毫无困难的过程。此外，Optimistic Rollups 提供了完全的透明性，因为所有交易数据都被发布至以太坊父链。

2) ZK-Rollups

零知识 (ZK)-Rollups 网络，比如 StarkNet，类似于 Optimistic Rollups，也是组合大量链下交易并分批次地提交回以太坊主网。然而，ZK-Rollups 并不是假设所有交易在被证明有效之前是有效的，而是使用有效性证明 (validity prroofs) 来立即验证交易。这些有效性证明和压缩数据将作为它们对应的原始交易包的代理，被提交至以太坊 L1 进行链上验证。

图源: Simon Brown 

有效性证明是非常复杂和耗时的，因此与 Optimistic Rollups 相比，ZK-Rollups 存在延迟增加。由于生成密码证明 (有效性证明) 需要大量的计算，ZK-Rollups 网络中的交易定序器 (sequencers) 需要高规格的硬件，从而使得日常用户难以参与成为其定序器。

此外，由于与生俱来的复杂性，大多数 ZK-Rollups 通常并不兼容 EVM。因此，以太坊开发者们很难将智能合约迁移到 ZK-Rollups 方案中，这使得在不完全改变智能合约框架的情况下，为这些 ZK-Rollups 方案开发通用应用程序变得更加困难。ZKSync 和 zkEVM 最近已经在以太坊测试网络上部署了兼容 EVM 的 ZK-Rollup 方案，为以 ZK-Rollup 为中心的未来带来了曙光。

02. 以太坊「以 Rollup 为中心」的路线图

在今年的某个时候，以太坊将经历共识机制的转变，从 PoW (工作量证明) 转变为 PoS (权益证明)，这被称为「合并」(The Merge)。这一改变将减少以太坊网络的能源排放，提高网络安全性，并减少来自矿工的中心化风险。以太坊的「以 Rollup 为中心的路线图」将支持任意数量的验证者，只要他们将 32 ETH 作为经济质押金。

分片 (sharding) 是一种链上水平扩容方案，可以增加区块链能够高效处理的活动量。实质上，以太坊区块链将被分割成更小的链，也即所谓的「分片链」(shards)，这些分片链将并行运行，并最终通过信标链 (Beacon Chain) 连接在一起。每条分片链将通过一个节点子集来运行，这些节点将检查数据可用性。这种系统确保了任何人都可以使用标准的消费级硬件来运行网络节点，同时提高网络的可扩展性。

不像传统的分片那样为交易提供更多的空间，最新