金色观察 | Pantera Capital合伙人：全面解析ZK Rollups和Optimistic Rollups

作者：Paul Veradittakit，Pantera Capital合伙人；翻译：金色财经0xnaitive

引言

加密技术的进步让Polkadot和Solana等公链的TPS可以达到数千，而不是以太坊的15 TPS。已经开发了许多方法来确保 ETH 的竞争力并解决其缓慢和成本问题。

最受欢迎的可扩展性解决方案是rollups，它提供巨大的吞吐量，同时保持去中心化和安全性。Rollups在以低得多的成本将交易数据发送回主链（1层或主网）之前，在更快的二级链（称为2 层）上执行交易。通过该解决方案，用户可以同时受益于roll加速的可负担性和更广泛的区块链的安全性。Rollup 将最少量的信息发送到主链，以允许任何参与者重新创建交易状态以发现不一致或错误。由于交易信息保存在以太坊主链上，因此安全性不会受到损害并具有高可扩展性。

Rollups的两种主要类型是零ZK 和optimistic。

ZK Rollups

ZK-rollups的主要思想是它们在链下处理批量交易，并通过提供提议的更改和更改有效的密码证明来更新L1状态。短语“零知识”rollup描述了验证交易的想法，只需要验证交易所需的几个关键细节，而无需完全访问私人信息。rollup使用该技术来创建有效性证明，证明L2上交易处理的可靠性。有效性证明可以使用STARKs（可扩展的透明知识论证）或 SNARKs（简洁的非交互式知识论证）构建，允许在不牺牲安全性的情况下卸载交易处理。

ZK-rollups 的内部机制

L2 运营商接收交易者发布的交易数据。该运营商管理整个周期——从交易验证到数据压缩和链上发布——并负责生成 L2 区块。除了这些数据之外，运营商还会收到索引地址、价值、网络费用和随机数。

ZK rollups 利用Merkle树结构来维护账户信息和交易价值的完整性和一致性。这种结构允许高效地处理交易并提供高水平的数据完整性。加密证明和零知识技术的使用使交易能够在链下处理，同时仍提供与底层区块链相同级别的安全性和无需信任性。 

处理每笔交易后，运营商更新汇总的 Merkle 根以反映当前状态。新的 Merkle 根被提交到1 层区块链。

运营商还必须提交证明批量交易正确的零知识有效性证明。大多数ZK-rollup 和 ZK-rollup 项目都采用基于ZK-SNARK 或 ZK-STARK 的证明。 

ZK-Rollups的优势

通过有效性证明来防止运营商进行无效的状态转换，从而保证链下交易的准确性。 

提供更快的交易延迟/最终确定性，因为一旦在 L1 上确认了证明的有效性，就会批准状态修改。 

通过在 L1 上存储恢复链下状态所需的数据来确保安全性、抗审查性和去中心化。 

ZK-Rollups的弱点

尽管rollup技术有可能显著降低交易成本，但用户可能会因数据可用性问题而面临高昂的成本。

零知识技术的复杂性使得构建符合 EVM 的 ZK-rollup 变得困难。

热门项目：

领先的零知识汇rollup解决方案包括 Polygon Hermez、Starkware、zkSync 和 Loopring。

Optimistic Rollups

另一种使用链下计算和状态存储扩展以太坊的L2 方法是optimistic rollups。他们被认为是“乐观的”，因为他们不为链上提交的交易批次提供有效性证明，并假设链下交易是有效的。这将Optimistic Rollups与零知识Rollups区分开来，后者广播链下交易的有效性加密证明。Optimistic rollups 使用欺诈证明技术寻找交易计算不准确的实例。以太坊上的任何用户都有有限的时间（称为挑战期）来创建防欺诈并对rollup交易的结果提出质疑。如果防欺诈成功，rollup协议将重新运行交易并对rollup的状态进行任何必要的修改。

optimistic rollup的内部机制

rollup智能合约、子链排序器和在挑战任何错误交易的情况下的防欺诈合约构成了Optimistic Rollups的框架。

1、rollup合约将交易传输到2 层，以便从以太坊主网进行链下计算。