歐易OKEx研究院：以太坊中場戰事——Rollup的實與虛
自以太坊誕生以來，其低下的交易處理能力，導致以太坊網絡時常發生堵塞，且Gas費用高漲，嚴重地限制了以太坊生態的發展。為此，以太坊擴容問題一直被市場所關注，在DeFi大爆發的背景下，側鏈、狀態通道、Plasma等Layer 2擴容方案都無法滿足市場的要求， Rollup成為了時代的寵兒。
當然，Rollup並不是一種純粹的Layer 2方案，而是更像Layer 1和Layer 2的混合體：數據在鏈下進行計算並打包壓縮，隨後鏈上進行存儲。此外，為了解決數據的真實性和有效性，保障資產安全，Rollup推出了使用“有效性證明”的ZK-Rollup，以及沿用Plasma“欺詐證明”的Optimistic Rollup。
綜合而言，ZK-Rollup和Optimistic Rollup各有優劣，ZK-Rollup適用於支付、交易等非合約領域，成本低且速度快；而Optimistic Rollup因為OVM的存在，目前適用於智能合約應用領域；但隨著ZK-Rollup類項目推出圖靈完備的EVM，未來ZK-Rollup可能會取代Optimistic Rollup。
但是，Rollup的擴容上限取決於區塊Gas消耗量的上限，因此只能成為以太坊在未來短中期的擴容方案，以解決DeFi生態的燃眉之急，從長期看，要根本性地解決以太坊擴展性問題，還仰仗以太坊2.0分片技術的順利實現。
不過值得注意的是，Rollup協議可以捕獲價值，在經濟上具有可持續性。可以預見的是，Rollup項目發行的代幣將具有巨大的投資潛力。
資料來源：歐易OKEx研究院
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在Rollup夜盡天明之時，市場也對其充滿了期待與追捧。但從實際情況看，很多投資者和以太坊用戶對Rollup的認知並不清晰，不過在總體上達成了共識：Rollup很重要，是以太坊的未來。
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資料來源：Etherscan，歐易OKEx研究院
解決區塊鍊網絡的擁堵，提升公鏈的可擴展性，逐漸成為行業關注的重點。各種區塊鏈的擴容方案也紛至沓來，主要包括兩大類：
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為了解決側鏈存在的問題，並實現以太坊擴容，以太坊創始人Vitalik在2017年推出了名為“Plasma”的Layer 2擴容方案。 Plasma的特別之處在於設計了一套欺詐證明機制：Plasma將特定的底層數據發送給用戶自己進行保管，解決了數據可得性問題；此外，Plasma有一個“退出期”設計，即便黑客取得側鏈的控制權並嘗試取款時，任何用戶都可以在“退出期”內提交證據來進行挑戰，如果挑戰成功，任何人都不能提取這筆資產，並且運營方也將被罰款，由此保證了數據的真實、有效和準確性，解決了資金安全性問題，。
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2. Rollup原理解析
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2. Rollup原理解析
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資料來源：Plasma白皮書，歐易OKEx研究院
但正如前面所言，由用戶在鏈下保存具體的交易信息，在數據可用性上打了折扣，也不適用於DeFi應用。為此，以太坊社區提出了一種新方案：將交易數據壓縮並放在鏈上，這就是Rollup（聚合）方案。
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資料來源：Vitalik. An Incomplete Guide to Rollups，歐易OKEx研究院
用一個形象的比喻，現在我們要保存很多電影，Plasma類似於我們將電影存儲在電腦上，然後只在U盤上保存一個目錄文件，根據這個目錄文件的指引，我們可以方便地找到任何一部電影在電腦中的位置；而Rollup的方法則是先將電影進行壓縮，隨後再全部保存到U盤中。這樣一來，我們就可以在U盤中存儲更多的電影。
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資料來源：Vitalik. An Incomplete Guide to Rollups，歐易OKEx研究院
在過去，一筆交易需要佔用112字節的存儲空間，現在只需要12字節的空間，一個字節大約花費16 Gas；而在以太坊上，Gas上限是1250萬，我們假設Rollup需要花費50萬Gas，那麼在Rollup上，其交易處理能力是：
（區塊Gas消耗量上限– Rollup Gas消耗量）/ 每字節的Gas消耗量/一筆交易字節數/出塊時間=（12,500,000 – 500,000）/ 16 / 12 /14= 4464 筆/秒
目前在以太坊上進行一次轉賬需要消耗約21,000 Gas，這意味著如果全部用來轉賬，那麼以太坊的最大交易處理能力為：區塊Gas消耗量上限/ 單筆轉賬Gas消耗量/出塊時間= 12,500,000 / 21,000 /13 = 45筆/秒
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3. ZK-Rollup VS Optimistic Rollup
首先我們看實現有效性證明ZK-Rollup方案。 ZK-Rollup即採用ZK-SNARK （簡明的非交互式零知識證明，zero-knowledge succinct non-interactive argument of knowledge）來保證交易的安全性。
"零知識證明（ZKP）"資料來源：歐易OKEx研究院
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資料來源：歐易OKEx研究院
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從上我們可以看出，ZKP具有計算的不對稱性。在ZK-Rollup的方案中，由Rollup運營方投入大量資源以執行ZK-SNARK計算並放在匯總交易（batch）中，而智能合約（驗證方）可快速低成本低證明交易安全性。因此ZK-Rollup有諸多好處：能在保護隱私的同時簡潔快速地驗證數據的真實有效性；但其缺點是計算量大，技術難度高且難以支持虛擬機。
在前面的Plasma方案中，我們已經介紹過其設計的“欺詐證明”機制，可實現交易數據的真實、有效和準確性，保證了資產的安全。 Optimistic Rollups正是沿用了該機制：這類Rollup 會追踪所有歷史狀態根以及每個batch 的哈希值。如果任何人發現某個batch 的後狀態根不正確，都可以向區塊鏈發布一個證明，證明該batch 計算錯誤。智能合約會對證明進行驗證，並且對該batch 及其之後的batches 進行回滾。
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4. Rollup的未來與財富機遇
從上面我們可以看出，相較於其他Layer2 方案，Rollup能更好地保證數據的安全性和數據的可得性，然而Rollup真的是以太坊的未來嗎？
並不是，從Rollup的擴容方案可以看出：區塊Gas消耗量的上限即是Rollup方案的上限。這類似於早高峰時乘坐地鐵，為了使地鐵車廂（區塊）能裝更多的人，我們可是再擠更多的人進車廂（壓縮）。然而，再怎麼壓縮，也是有上限的。在未來隨著區塊鏈應用的不斷發展，我們僅僅會為了最多擴容100倍而滿足嗎？所以從長期看，以太坊擴容的未來還是取決於以太坊2.0分片技術的順利實現。
然而，根據以太坊官方的規劃，以太坊2.0分片的實現可能要等到2030年了。但即便在目前，由於DeFi的大熱，以太坊早已擁擠不堪，Gas費高企。幾年前的狀態通道、Plasma等Layer 2方案無法滿足DeFi的要求，分片技術又是一個遙遠的目標。正是“往者不可諫，來者也不可追”，Rollup自然而然成為了在短中期應對以太坊擴容方案的最佳方案，成為邁向以太坊2.0的中場接力手。
當然，Vitalik主推Rollup的另一個原因在於：Rollup協議可以捕獲價值，在經濟上具有可持續性。
先談經濟價值，Rollup可以緩解以太坊的擁堵，降低Gas費。節約出來的成本，其中的部分就可以轉化為Rollup協議的收入（如收費和MEV[1]的方式），並具有經濟上的可持續性。
那麼Rollup為什麼可以捕獲價值呢？這與Rollup的特殊性有關：數據放在主鏈上，僅僅是在鏈下進行數據計算。這種介於Layer1和Layer2的混合方案，使得Rollup成為主鏈上一個特殊Dapp應用，因此Rollup項目是可以在主鏈上發行基於該Rollup協議的代幣，能通過代幣來捕獲協議的價值。
可以預見的是，在未來幾個月Rollup大爆發後，將會有眾多Rollup發行項目代幣，那些願意將協議經濟價值附著在代幣上的項目，其代幣將具有很大的投資潛力。
[1]注：MEV即礦工可提取價值，是指礦工（或驗證者、排序器等）通過在其生產的區塊內任意包含、排除或重排序交易等能力所獲得利潤的一種度量。
