以太坊Layer2的Rollup战争

基本介绍

Layer 2 是被设计为解决以太坊扩展性问题的关键方案之一，通过在以太坊主链之上构建额外的网络层，允许处理更多交易的同时保持主链的安全性和去中心化特性。

Rollup 是一种通过在链下处理交易然后将交易数据“打包”进入主链的 Layer 2 扩容方案，其安全性由 Layer 1 保证，是目前最主流的 Layer 2 扩容方案，相比于其他的链下交易方案，例如状态通道、侧链、Plasma 等，Rollup 有三个特点：

Layer 2 是与 Layer 1 相对独立的平台，所有参与用户也是独立的 Layer 2 账户，用户可以在 Layer 2 平台上与其他 Layer 2 用户进行交易，但是 Layer 1 账户 与 Layer 2 账户之间的交互需要通过 Layer 2 运营方部署在 Layer 1 及 Layer 2 上的智能合约，最常见的交互就是 ETH 等代币的转移；

所有的交易信息都需要被完整的记录在主链上，即 Calldata 或 Blob 数据（EIP-4844），即使 Layer 2 状态丢失，任何人都可以从主链上存储的信息中恢复出丢失的状态，解决了在以往的链下交易方案中存在的数据可用性问题；

交易执行和状态变更在 Layer 2 平台，但是状态摘要会被发布到 Layer 1 链上，因此 Layer 1 链能够通过某种数据有效性验证方式进行验证，通过验证后 Layer 2 的状态将在 Layer 1 主链上锁定；根据其数据有效性验证方式的不同，Rollups 可以进一步细分为 Optimistic Rollups 和 ZK Rollups。

Rollup 发展史

侧链是最早的 Layer 2 方案之一，顾名思义，侧链是与主链（Layer 1）挂钩（peg）的独立区块链，有自己的共识模型和区块参数。当我们将一个区块链挂钩到另一个区块链时，这意味着我们可以在两个区块链之间移动资产。当想要更快交易时，可以将资产从主链转移到侧链并在侧链上进行交易，完成后，再将资产转移回主链。

Plasma 是 2017 年由闪电网络的提出者之一的 Joseph Poon 和以太坊创始人 Vitalik Buterin 提出的一个 Layer 2 扩展解决方案，是侧链的演变方案。

Plasma 链是在以太坊外构建的独立区块链，也称为子链，就像一棵树的树枝，以太坊是主干，也称为根链。每个子链可以在以太坊上部署自定义的智能合约，可用于处理不同的业务。Plasma 链之上可以再构建一层子链，从而形成树状的 Plasma 网络。Plasma 的工作原理是将大的计算任务拆分成小任务，并将它们分配给各个子链进行处理，处理后的结果结果逐层汇总并提交至上层，从而实现了对大量复杂计算的快速和低成本处理。

Plasma 需要提交 Plasma 链上发生的交易的 Merkle 根，当用户试图将他们的资产从 Plasma 链移回根链时，用户可以提交将资产发送给 Plasma 的最新交易的 Merkle 分支。这开始了一个挑战期，任何人都可以尝试证明用户的 Merkle 分支是欺诈性的。如果 Merkle 分支存在欺诈，则可以提交欺诈证明。由于根区块链仅跟踪 Merkle 根，因此与那些发生在主链上的交易相比，它必须处理的数据要少得多，提升了根链的扩展性。

Plasma 是一种无监管的以太坊侧链技术，无监管是指即使 Plasma 链受到恶意攻击或者验证者串谋起来作恶，Plasma 链上的资产也可以安全退回根链。这也是 Plasma 与需要依靠自己的安全模型来保护用户的资产的侧链最大的不同。Plasma 的代表方案是 Polygon 1.0 （Matic）。

但 Plasma 有三个致命的缺点：

Plasma 链需要一个运营商将 Merkle 根承诺发布到根链，运营商可以执行「数据可用性攻击」，即拒绝将某些交易发布到链上。在这种情况下，由于缺乏构建欺诈证明的交易，阻止了用户资产退出；

当用户试图从 Plasma 链中退出资产时，他们必须提交退出交易请求，然后等待一段时间，即所谓的挑战期。在挑战期的任何时候，任何用户都可以通过提供退出无效的证明来挑战另一个用户的退出；

用户必须监控和验证 Plasma 链上的所有交易，以检测恶意节点的行为并及时退出，然而交易验证成本高昂，并且这种监控需求为参与 Plasma 链增加了大量开销。

正因为 Plasma 存在的缺点，从 2019 年开始 Plasma 陷入了发展瓶颈，此时在 ConsenSys 担任 Layer 2 可扩展性研究员的 John Adler 提出了 Optimistic Rollup 方案，由于仍然采用欺诈证明，主要解决了 Plasma 的数据可用性问题。