ZK-Rollups

ZK-rollups 使用称为“ZK 证明”的技术点。它的工作原理是在主链外进行运算和数据储存过程，并将批次发送到第 1 层，它们会被立即验证或拒绝。简单来说，将需要验证的数据视为“秘密消息”，将 ZK 证明视为一种工具，可让你证明“秘密消息”，而无需透露这个“秘密消息”是什麽（因此也被开发者成为零知识）。它是一种可以证明你知道某些“秘密消息”而不必透露它的方式，同时也进一步减少了发送到主链的数据。这种零知识证明系统允许即时验证或拒绝交易。

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目前以太坊社区认为扩展以太坊区块链的最佳方法是通过第 2 层（Layer 2）扩展解决方案。第 2 层扩展解决方案有 3 大类技术：Plasma、状态通道和 Rollups。

接下来，我们将详细介绍 Rollups。

如果你还不知道第 2 层是什麽意思，那麽你可以这样理解：第 1 层也就是最基础的主要区块链（以太坊），在这裡，以太坊的用户达成共识并构建各种应用程序，所以当第 1 层拥塞时，你可以有一个智能合约来连接到主链之外的“第 2 层”，在那裡交易可以被快速处理，然后再返回到可以验证的主链上。第 2 层是一个额外的区块链，它比以太坊主网本身的效率更高，成本更低。

Rollup 是一个非常聪明的扩展解决方案：它本质上是将运算过程从主链转移到称为“Rollup 链”的单独链上。“Rollup 链”本质上是一条独立的区块链，在这些“Rollup 链”上，执行交易之后，数据被聚合并汇总在一起，然后传输到主链进行验证。因此，这项技术被称为 Rollup（意思是“汇总”）。运算过程在链外进行，并且记录到以太坊主链区块裡的数据也减少了，这两者都可以减少以太坊的网络拥塞。

而 Rollup 技术要想实施，这个过程必须要有一个“中介”，一个将“Rollup 链”连接到主链的智能合约。该智能合约的主要功能是促进转移并验证“Rollup 链”发生的一切都按照规则进行。这种 Rollup 技术的好处是它可以将以太坊的 TPS 从 15 TPS 提高到 1000 TPS，同时将每笔交易的 Gas 费用从 45,00 GAS 降低到大约 300 GAS。

以太坊社区的成员和开发人员对 Rollup 技术进行了大量讨论和辩论。这其中的争论源于两种都可性的 Rollup 技术：Optimistic Rollups 和 ZK-Rollups（零知识汇总）。

Optimistic Rollups

Optimistic Rollups 使用一种称为“欺诈证明”的技术点，简单来说，Optimistic Rollups 不执行任何运算，因为它们只是与以太坊主链同时运行，并且在交易被执行和处理后，它们只是将数据发佈到主链并假设它是正确的，因此被称 Optimistic（意思是“乐观”）。

显而易见的问题是，Optimistic 怎麽能证明数据是正确的？这其实就是“欺诈证明”的用武之地。 Optimistic Rollups 有一个名为“争议解决系统”的机制。如果有人从 Rollup 链向主链发送了无效或欺诈性交易，则该系统将捕获和惩罚该人。想要将这批交易提交给主链的一方也必须提供保证金才能这样做。这种保证金通常以 ETH 为单位，如果 Rollup 网络中的其他方发现了无效或欺诈的交易，他们可以提交欺诈证明。通过提交此欺诈证明，交易将再次运行，但这次是在以太坊主链上运行，如果发现它真的是欺诈性的，则交易的提交方的保证金将被削减，该人将损失其资金，以此来阻止恶意行为。

需要注意的是，“争议解决系统”是双向的，即使是提交“欺诈证明”的一方也必须提交保证金，如果验证交易是没有欺诈的，那麽他们也会失去保证金。这可确保网络不会因多个不必要的欺诈证明而过载。 

目前 Optimistic Rollups 已经有两个主要协议投入使用，Optimism 和 Arbitrum。这两者都以不同的方式在以太坊主网上推出，并获得了不同程度的绩效。

而 Optimistic Rollups 的主要问题是时间。在主链上验证交易之前，必须有足够的时间发送欺诈证明，并验证批次中没有欺诈性的交易。因此，假设你在 Optimistic Rollup 链中提交了一个代币交换的交易，你将不得不等待此交易所在的批次通过争议解决系统，如果涉及欺诈交易，则它有待解决，然后才能验证交易。此过程可能需要数天，有时需要 2 週，这意味著您可能需要等待很长时间才能执行交易。

因此，一种更複杂的 Rollup 技术应运而生，被称为 ZK-Rollups。

ZK-Rollups

ZK-rollups 使用称为“ZK 证明”（零知识证明）的技术点。它的工作原理是在主链外进行运算和数据储存过程，并将批次发送到第 1 层，它们会被立即验证或拒绝。简单来说，将需要验证的数据视为“秘密消息”，将 ZK 证明视为一种工具，可让你证明“秘密消息”，而无需透露这个“秘密消息”是什么（因此也被开发者成为零知识）。它是一种可以证明你知道某些“秘密消息”而不必透露它的方式，同时也进一步减少了发送到主链的数据。这种零知识证明系统允许即时验证或拒绝交易。

这项技术极其复杂，且是一项非常重要的技术，因此大多数以太坊社区成员希望它成为以太坊扩展问题的长期解决方案。它在解决 Optimistic Rollups 的交易时间问题的同时也解决了 Gas 费用问题，并且技术的设计方式使得任何一方都不可能提交欺诈或恶意交易。

但是，ZK-Rollups 同样也有缺点。虽然与 Optimistic Rollups 相比，它似乎是更好的解决方案，但它与 EVM 不兼容。与 EVM 不兼容意味著以太坊主链上的现有应用程式将无法轻鬆的移动到 Rollup 链。想要迁移到 Rollup 链上的现有应用程式将不得不重写代码。意识到这样的重大问题，ZK-sync 开发团队目前正在开发与 EVM 兼容的 Rollup 链。如果他们成功了，那麽 ZK-rollups 将真正成为目前以太坊主网的“富人游戏规则”改变者。

目前有很多项目以不同的方式使用 ZK-rollups，比如 Loopring、Hermez、ZK tube、Aztec、Starkware 和 ZK-sync，它们都很出色且非常具有创新性。

总结

目前以太坊生态系统有数百个 DeFi 协议，所有这些协议都在以太坊主网的用户大量使用。因此，可以想像一下当 Rollup 技术实现后的场景，它为几乎任何能够上网的人打开了以太坊的 DeFi 世界。此外，低 Gas 费用和交易时间的减少本身将导致更多依赖“低费用和快速交易”的新项目被创建。因此，不仅将有成千上万的新用户能够轻鬆使用以太坊，而且还将有成千上万的开发者加入以太坊。

值得注意的是，以太坊实际上可以成为解决区块链三角困境的第一个区块链。以太坊接下来的一个主要升级是合併，也就是将共识层（信标链，之前称为“ETH2”）与执行层（目前的以太坊链，之前称“ETH1”）合併，合併之后将再次只有一条以太坊区块链。而在合併之后的下一个主要升级将是共识层的数据分片，实际上是加速 Rollups。

因此，简而言之，以太坊路线图是以 Rollups 为中心，旨在加速和增强 Rollups。