德鄰資本研究院：以太坊擴容之Layer-2 Rollup擴容解決方案的探討
編者按：本文來自Dealean Capital Research，Odaily經授權轉載。
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，Odaily經授權轉載。編者按：本文來自在2020年5月，以太坊網絡上出現了所謂的“黑色星期四”：以太坊變得過於擁擠，以至於MakerDAO無法按照預期進行工作。在這種情況下，不同參與者可以去競標“抵押品不足的資產”，這意味著允許一個參與者以0美元的價格競標價值450萬美元的ETH。 MakerDAO的崩潰向我們展示了可擴展性不足的後果。
Layer2擴容技術將事務遷移到鏈外（與Layer1擴容技術相反，後者提高了基礎鏈的事務吞吐量）。如果構建可行，那麼Layer2擴容解決方案可以利用區塊鏈的許多好處（安全性，不變性，去中心化等），而不會產生相同的成本（確認時間慢，交易成本高昂且交易成本高等） ，並且需要進行更少的權衡和假設。
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以太坊Layer2 擴容解決方案
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Rollup是類似於Plasma的Layer2擴容解決方案，它藉鑑了Plasma的許多概念。 Rollup在某種意義上類似於Plasma，通過將交易從鏈下遷移至由主網（也就是Layer 1）保護的Layer2側鏈來擴容以太坊。這兩種擴容方案都將智能合約部署到主網上，其中包含了存放在側鏈中的所有資金和側鏈當前狀態的證明。側鏈用戶和運營商對側鏈進行維護，並確保將有效的狀態轉換提交給主網合約。
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Rollup建立在“Shadow Chain”構想的基礎上，通過在鏈外執行狀態並且僅使用以太坊區塊鏈來實現數據可用性。 Rollup的區塊發布或狀態更新僅通過tx CALLDATA將一些數據發佈到每個事務的主鏈上，從而提高了吞吐量並克服了側鏈的數據扣留攻擊問題。
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OptimisticRollup的設想首先由John Adler在2019年7月的以太坊基金會研究論壇上提出，並且Optimistic Rollup更接近影子鏈的原始設想提綱。致力於Optimistic Rollup的團隊包括Optimism（前Plasma Group），Fuel Labs，Arbitrum等。
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Optimistic Rollup是指其對以太坊Optimistic虛擬機（OVM）的使用，從技術上講，它是以太坊虛擬機（EVM）的集成化，它基於Layer2的數據對Layer1的狀態進行了“樂觀”的狀態預測。我們可以這樣理解：在Optimistic Rollup Layer2鏈上，用戶有一台用於處理交易和智能合約的機器（OVM），所有日常操作都在該Layer2機器中進行；在以太坊Layer1鏈上，用戶擁有一台相同的OVM機器，但除非緊急情況發生，否則不會使用它。如果某人認為某一個Layer2 OVM的操作是具有欺詐性的，那麼他可以在Layer1運行的OVM計算機上重新運行該操作來證明該操作的真實性。要成為Optimistic Rollup Layer2節點，用戶（A）須在Layer1智能合約中鎖定一些資金（成為“Bond Aggregator”），如果該用戶（A）表現不佳，並且有其他用戶（B）最終證明了該用戶（A）的操作具有欺詐性，則該用戶（A）的保證金將被削減，而用戶（B）將獲得與所削減數量等額的保證金作為獎勵。
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Optimistic Rollup可以支持簡單的支付和復雜的智能合約，現有代碼庫的大部分內容都可以輕鬆移植到Optimistic Rollup中，因此Optimistic Rollup被視為直接解決方案。另一方面，將智能合約從以太坊的主鏈無縫遷移到ZK Rollup是一件相對來說難度更大的事。
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什麼是ZKRollup？
簡而言之，ZK Rollup是一種Layer2擴容解決方案，其中所有資金都由主鏈上的智能合約持有，而它執行鏈下的計算和存儲，其側鏈的有效性通過零知識證明來確保。
ZK Rollup最初由Barry Whitehat於2018年提出，其安全保障與底層Layer1（即以太坊）相同，可以在一分鐘內生產區塊並將吞吐量提高至2,000 tps。 ZK Rollup實現的項目包括Matter Labs和Starkware。
ZK Rollup無需等待兩週的時間來完成影子鏈中的一個區塊的最終確定，而是用零知識證明代替了欺詐挑戰。賬戶和余額由單獨的Merkle樹表示。這些默克爾樹的根確保了沒有人可以偽造數據。每個Merkle樹的根（一個用於賬戶，另一個用於餘額）都存儲在以太坊上的智能合約中，該合約只提供側鏈狀態的“簡單表示”，所有其他數據都是在鏈外存儲的。
