汇总：以太坊的终极扩容策略？

菲内马蒂克斯 (Finematics) 的讲解视频，涵盖了作为以太坊主要扩容策略的汇总。该视频比较了乐观 Rollup（Arbitrum、Optimism）与 ZK 汇总，并探讨了为什么汇总已成为以太坊扩容的主导方法。

本文字稿是菲内马蒂克斯发布的原视频文字稿 (opens in a new tab)的无障碍副本。为了提高可读性，进行了轻微的编辑。

二层网络 (l2) (1:17)

以太坊扩容一直是加密货币领域讨论最多的热门话题之一。扩容辩论通常在网络活动频繁的时期升温，例如 2017 年的加密猫 (CryptoKitties) 热潮、2020 年的去中心化金融 (DeFi) 之夏，或 2021 年初的加密货币牛市。在这些时期，对以太坊网络空前的需求导致了极高的 Gas 费，使得普通用户支付交易费用的成本变得非常昂贵。

为了解决这个问题，寻找终极扩容解决方案已成为多个团队以及整个以太坊社区的首要任务之一。

总的来说，扩容以太坊（实际上也包括大多数其他区块链）主要有三种方式：扩容区块链本身（一层网络 (l1) 扩容）、在一层网络之上构建（二层网络 (l2) 扩容），以及在一层网络旁边构建（侧链）。

一层网络之外 (1:58)

谈到一层网络 (l1)，Eth2 是扩容以太坊区块链的首选解决方案。Eth2 指的是一系列相互关联的变更，例如迁移到权益证明 (PoS)、将工作量证明 (PoW) 区块链的状态合并到新的权益证明链中，以及分片。特别是分片，可以显著提高以太坊网络的吞吐量，尤其是在与汇总结合使用时。

谈到一层网络之外的扩容，人们尝试了多种不同的扩容解决方案，结果喜忧参半。一方面，我们有状态通道等二层网络 (l2) 解决方案，它们完全由以太坊保障安全，但仅适用于特定的一组应用程序。另一方面，侧链通常兼容 EVM，并且可以扩容通用应用程序。其主要缺点是，由于不依赖以太坊的安全性，而是拥有自己的共识模型，它们的安全性低于二层网络解决方案。

大多数汇总旨在通过创建一个通用扩容解决方案，同时仍然完全依赖以太坊的安全性，从而实现两全其美。这是扩容的圣杯，因为它允许将以太坊上现有的所有智能合约部署到 Rollup 中，几乎不需要任何更改，同时又不会牺牲安全性。难怪汇总是所有扩容解决方案中最受期待的。

Rollup 是一种扩容解决方案，其工作原理是在一层网络之外执行交易，但将交易数据发布到一层网络上。这使得 Rollup 能够扩容网络，同时仍然从以太坊共识中获得安全性。将计算转移到链下本质上允许处理更多的总交易量，因为只有部分 Rollup 交易数据需要放入以太坊区块中。

为了实现这一点，Rollup 交易在一条独立的链上执行，该链甚至可以运行特定于 Rollup 的 EVM 版本。在 Rollup 上执行交易后的下一步是将它们打包在一起并发布到以太坊主链上。整个过程本质上是执行交易、获取数据、压缩数据，并将其单次批量“汇总”到主链上——因此得名“汇总 (rollup)”。

每个 Rollup 都在一层网络上部署一组智能合约，负责处理存款和取款以及验证证明。证明也是不同类型汇总之间主要区别的所在。乐观 Rollup 使用欺诈证明，而 ZK 汇总使用有效性证明。

乐观 Rollup (4:26)

乐观 Rollup 将数据发布到一层网络并假设它是正确的——因此得名“乐观”。如果发布的数据有效，我们就处于理想路径上，不需要做任何其他事情。乐观 Rollup 的优势在于，在乐观的情况下不需要做任何额外的工作。

如果出现无效交易，系统必须能够识别它、恢复正确的状态，并惩罚提交此类交易的一方。为了实现这一点，乐观 Rollup 实施了一个争议解决系统，该系统能够验证欺诈证明、检测欺诈交易，并抑制恶意行为者提交其他无效交易或不正确的欺诈证明。

在大多数乐观 Rollup 实现中，能够向一层网络提交批量交易的一方必须提供保证金，通常以以太币 (ETH) 的形式。如果发现不正确的交易，任何其他网络参与者都可以提交欺诈证明。提交欺诈证明后，系统进入争议解决模式。在这种模式下，可疑交易会被再次执行——这次是在以太坊主链上。如果执行证明该交易确实是欺诈性的，提交该交易的一方将受到惩罚，通常是将其质押的以太币罚没。

为了防止恶意行为者用不正确的欺诈证明向网络发送垃圾信息，希望提交欺诈证明的各方通常也必须提供可能被罚没的保证金。

为了能够在一层网络上执行 Rollup 交易，乐观 Rollup 必须实现一个系统，该系统能够以交易最初在 Rollup 上执行时存在的确切状态来重放交易。这是乐观 Rollup 的复杂部分之一，通常通过创建一个单独的管理器合约来实现，该合约用来自 Rollup 的状态替换某些函数调用。

即使只有一个诚实方监控 Rollup 的状态并在需要时提交欺诈证明，系统也能按预期工作并检测到欺诈。由于 Rollup 系统内有正确的激励机制，进入争议解决过程应该是一种例外情况，而不是经常发生的事情。

谈到 ZK 汇总，根本没有争议解决过程。这是通过利用一种称为零知识证明的巧妙密码学技术实现的——因此得名 ZK 汇总。在这个模型中，发布到一层网络的每个批次都包含一个称为 zk-SNARK 的密码学证明。当提交交易批次时，一层网络合约可以快速验证该证明，并且可以直接拒绝无效批次。

其他区别 (7:28)

由于争议解决过程的性质，乐观 Rollup 必须给所有网络参与者足够的时间来提交欺诈证明，然后才能在一层网络上最终确认交易。这个时间段通常很长——以确保即使在最坏的情况下，欺诈交易仍然可以受到争议。这导致从乐观 Rollup 中取款的时间相当长，因为用户必须等待长达一两周的时间才能将资金提取回一层网络。

幸运的是，有一些项目正致力于通过提供快速的“流动性退出”来改善这种情况。这些项目提供几乎即时的取款，可以退回到一层网络、另一个二层网络甚至侧链，并为此便利收取少量费用。Hop Protocol 和 Connext 就是值得关注的项目。

ZK 汇总没有取款时间长的问题，因为只要将 Rollup 批次连同有效性证明一起提交到一层网络，资金就可以用于取款。

然而，ZK 汇总也有其自身的缺点。由于技术的复杂性，创建一个兼容 EVM 的 ZK Rollup 要困难得多，这使得在不重写应用程序逻辑的情况下扩容通用应用程序变得更加困难。尽管如此，zkSync 在这方面正在取得重大进展，他们可能很快就能推出兼容 EVM 的 ZK Rollup。

乐观 Rollup 在 EVM 兼容性方面要容易一些。它们仍然必须运行自己修改过的 EVM 版本，但 99% 的合约可以在不进行任何更改的情况下移植。ZK 汇总的计算量也比乐观 Rollup 大得多，这意味着计算 ZK 证明的节点必须是高规格机器，这使得其他用户很难运行它们。

扩容改进 (9:32)

谈到扩容改进，这两种类型的汇总都应该能够将以太坊从每秒约 15-45 笔交易（取决于交易类型）扩容到每秒多达 1,000-4,000 笔交易。值得注意的是，通过在一层网络上为 Rollup 批次提供更多空间，甚至可以每秒处理更多交易。

这也是为什么 Eth2 可以与汇总产生巨大的协同效应，因为它通过创建多个分片来增加可能的数据可用性空间——每个分片都能存储大量数据。Eth2 和汇总的结合可以使以太坊的交易速度达到每秒 100,000 笔交易。

在乐观 Rollup 方面，Optimism 和 Arbitrum 是目前最受欢迎的选择。Optimism 已经部分推广到以太坊主网，并与 Synthetix 和尤尼斯瓦普 (Uniswap) 等有限的合作伙伴合作，以确保该技术在全面发布之前按预期工作。Arbitrum 已经将其版本部署到主网，并开始引导不同的项目进入其生态系统。

在 Arbitrum 上启动的一些最著名的项目包括尤尼斯瓦普 (Uniswap)、Sushi、Bancor、Augur、切恩林克 (Chainlink)、Aave 等等。Arbitrum 还宣布了与 Reddit 的合作，专注于启动一条独立的 Rollup 链来扩容他们的奖励系统。Optimism 正在与 MakerDAO 合作创建 Optimism Dai 跨链桥，并实现 DAI 和其他代币快速取款回一层网络。

尽管 Arbitrum 和 Optimism 都试图实现相同的目标——构建兼容 EVM 的乐观 Rollup 解决方案——但它们的设计存在一些差异。Arbitrum 有一个不同的争议解决模型。他们没有在一层网络上重新运行整个交易来验证欺诈证明是否有效，而是提出了一种交互式多轮模型，该模型允许缩小争议范围，并可能仅在一层网络上执行几条指令来检查可疑交易是否有效。

另一个主要区别是处理交易排序和最大可提取价值 (MEV) 的方法。Arbitrum 最初将运行一个负责交易排序的定序器，但从长远来看，他们希望将其去中心化。Optimism 更倾向于另一种方法，即交易的排序——以及随之而来的 MEV——可以在一定时期内拍卖给其他方。

ZK 汇总 (13:10)

尽管看起来以太坊社区主要关注乐观 Rollup——至少在短期内是这样——但致力于 ZK 汇总的项目也在极其快速地取得进展。

Loopring 使用 ZK Rollup 技术来扩容其交易所和支付协议。Hermez 和 ZKTube 正在致力于使用 ZK 汇总来扩容支付，Hermez 还在构建一个兼容 EVM 的 ZK Rollup。Aztec 正专注于为其 ZK Rollup 技术引入隐私功能。

基于 StarkWare 的汇总已经被 DeversiFi、Immutable X 和 dYdX 等项目广泛使用。如前所述，zkSync 正在开发一个兼容 EVM 的虚拟机，该虚拟机将能够完全支持任何用 Solidity 编写的任意智能合约。

去中心化金融 (DeFi) (14:02)

汇总也应该对去中心化金融 (DeFi) 产生重大影响。以前由于高昂的交易费用而无法在以太坊上进行交易的用户，在下次网络活动频繁时将能够留在生态系统中。汇总还将催生需要更便宜的交易和更快的确认时间的新型应用程序——同时完全由以太坊共识保障安全。看起来汇总可能会引发去中心化金融 (DeFi) 的另一个高增长期。

挑战 (14:29)

然而，汇总也面临一些挑战。可组合性就是其中之一——为了组合使用多个协议的交易，所有这些协议都必须部署在同一个 Rollup 上。

另一个挑战是流动性割裂。如果没有新资金进入整个以太坊生态系统，尤尼斯瓦普 (Uniswap) 或 Aave 等协议中一层网络上现有的流动性将在一层网络和多个 Rollup 实现之间共享。较低的流动性通常意味着更高的滑点和更差的交易执行。

这也意味着自然会有赢家和输家。目前，现有的以太坊生态系统还不够大，无法利用所有的扩容解决方案。从长远来看，这可能会——而且很可能会——发生改变，但在短期内，我们可能会看到一些汇总和其他扩容解决方案变成“鬼城”。在未来，我们可能还会看到用户完全生活在一个 Rollup 生态系统中，并且在很长一段时间内不与以太坊主链和其他扩容解决方案进行交互。

对侧链的威胁 (15:44)

在讨论汇总时经常出现的一个问题是，它们是否对侧链构成威胁。侧链在以太坊生态系统中仍将占有一席之地。虽然二层网络 (l2) 上的交易成本将远低于一层网络 (l1)，但它很可能仍然高到足以将某些类型的应用程序（如游戏和其他高容量应用程序）拒之门外。当以太坊引入分片时，这种情况可能会改变，但到那时，侧链可能已经创造了足够的网络效应以长期生存。

此外，汇总上的费用高于侧链，因为每个 Rollup 批次仍然必须为以太坊区块空间付费。以太坊社区在以太坊扩容策略中非常重视汇总——至少在中短期内是这样，甚至可能更长。