“It was the best of times, it was the worst of times.”
我相信rollups是未来的方向。关于他们的关键信任假设和安全属性已经写了很多，以及这些是如何将rollup与其他扩展解决方案（如侧链和EVM兼容的第1层）区分开来的（1）。我在这篇文章中的任务是对两个主要类别的Rollups的权衡进行说明。乐观的Rollups和零知识（ZK）Rollups。两者的基本设计和指导原则有很多相同之处。它们的区别在于 "审查过程 review process"的运作方式--换句话说，以太坊决定一批滚动 {Rollups}交易是否应该被接受或拒绝。正如我们将看到的，这个单一的差异点对 Optimistic Rollups 和(ZK) Rollups的安全性、EVM兼容性和用户体验有重要影响。这些属性反过来对用户、开发者和投资者都有深远的影响。
Guilty until proven innocent, or innocent until proven guilty?(在证明无罪之前有罪，还是在证明有罪之前无罪？)
在深入研究他们各自设计的复杂性之前，让我们先从高层次的比较开始。
ZK Rollups将成批的交易送回以太坊，并伴随着一种特殊类型的加密证明。以太坊网络使用这种所谓的 "有效性证明 "来验证该批次交易的正确性。在ZK Rollup协议中，以太坊只接受一批交易，如果该批交易能被加密验证。一句话：在证明无罪之前都是有罪的。
相比之下，在Optimistic Rollup中，以太坊假设一个特定的交易批次是合法的。只有当有人--不仅仅是Optimistic Rollup的验证者，而是任何监测 Rollup链的参与者--提交了有效的声明，说这些交易是欺诈性的（"欺诈证明"），它才会拒绝这批交易。因此：在被证明有罪之前是无辜的。
虽然ZK Rollups依靠加密证明来确定交易的完整性，但 Optimistic Rollups的交易在Rollup上被处理和被基础链最终接受之间有一个宽限期(2)。这个 "争议期 "允许用户有充足的时间提交欺诈证明，尽管在实践中它转化为一个较长的提款期--1-2周--代币从rollup链迁移回以太坊基础层。为了使 Optimistic Rollups安全运行，网络中只需要有一个诚实的参与者，在必要时提交欺诈证明（关于这个假设的更多内容，见下文）。此外， Optimistic Rollups使用经济激励措施，以确保恶意用户不能用虚假的欺诈证明向网络发送垃圾邮件。更具体地说，处理交易的验证者和提交欺诈证明的网络参与者都被激励诚实地这样做，因为他们必须在他们的断言assertions上绑定代币，在争端失败的情况下，这些代币会被没收掉。
乍一看，可能会觉得ZK Rollups有严格意义上的优势。它们不仅为每批交易建立了加密的证明责任，而且还避免了困扰Optimistic Rollups的长达一周的提款延迟。但是，ZK Rollups并不是天生就比Optimistic Rollups好。现实要复杂得多。
DeFi Readiness defi 方面
无论它们在理论上有什么优点--ZK Rollups有很多优点，至少在现阶段，它们在扩展DeFi方面是有障碍的。
像Arbitrum和Optimism这样的Optimistic Rollups提供了与以太坊虚拟机(3)非常相似的执行模式。对于开发者来说，无论代码的复杂程度如何，迁移到Optimistic Rollups上都是一个非常简单的过程。Arbitrum最近更新的文档清楚地表明了应用程序迁移的过程是多么简单。一般来说，Optimistic Rollups提供的功能与Matic/Polygon和Binance Smart Chain等其他EVM兼容的扩展解决方案一样，没有问题。
另一方面，对于像Starkware和zkSync这样领先的ZK Rollups协议，兼容性是一个更棘手的问题。因为ZK Rollups被设计成每一种交易都有有效性证明，他们的 rollup技术的构建要繁琐得多。ZK Rollups已经成功地用于一些离散的任务，如直接转账和交易。但他们还没有为DeFi智能合约提供通用的支持。
这并不是要贬低ZK Rollups的未来潜力。在未来--甚至可能是更早而不是更晚--ZK Rollups可能会提供许多Optimistic Rollups已经做的事情：接近完整的EVM兼容性，计算效率，以及复杂代码的易移植性。然而，就目前的情况来看，只有Optimistic Rollups能够解决以太坊紧迫的拥堵问题，并为DeFi提供一种迅速扩展的方式
Security considerations 安全方面
但是，如果以安全为代价来购买扩展速度，那是值得的吗？ZK Rollups的支持者认为，ZK Rollups为链外执行提供了严密的加密验证，因此比Optimistic Rollups享有决定性的安全优势，这意味着ZK Rollups对于渴望扩展的DeFi协议是值得等待的。
不过，在实践中，安全问题并不那么简单。
ZK Rollups是由指定的一方（a designated party）来执行交易，建立区块，并包括有效性的证明。这一方被称为 "中继者relayer"（或 "证明者"）。在ZK Rollup中，中继者在密码学上被禁止提交欺诈性的交易批次，并且不能携带由rollup处理的资金潜逃。然而，这种对单方的依赖造成了一些潜在的漏洞。
中继者构建具有零知识证明的区块的工作需要昂贵的计算基础设施。如果中继者因任何原因脱机，不一定会有其他拥有证明技术的各方可以无缝地接管处理责任。这意味着，在实践中，ZK Rollups并没有强大的 "有效性 "保证
现在将其与Optimistic Rollups进行比较。在Optimistic Rollups网络中，单方（"排序者sequencer"）也被指定为区块生产者和交易处理器（5）。在大多数情况下，乐观Optimistic Rollups网络上的其他验证者充当 "裁判"，可以对排序者 "喊犯规"，也就是说，他们可以在必要时发布欺诈证明以触发争端解决程序。但重要的是，这些额外的验证者也可以接管区块生产的角色，而无需额外的处理能力或技术知识。Arbitrum的创始人甚至声称，人们可以用一台普通的笔记本电脑加上一些额外的内存来运行一个Arbitrum节点。
就他们而言，ZK Rollups的支持者认为，类似的漏洞存在于Optimistic Rollups中--而且这些漏洞，一旦被利用，由于缺乏密码约束，会更加严重。该论点如下。 Optimistic Rollups有一个假设，即 "N个参与者中的一个 "是诚实的。这意味着只要有一个诚实的网络用户可以提交欺诈证明，卷积协议就会正确处理交易。这些批评者认为，问题在于，虽然这种 "一个诚实的参与者 "的要求比侧链的简单多数共识机制要弱，但它仍然容易受到审查制度的影响。在所有参与者都被破坏或被迫下线的情况下，理论上可以向以太坊提交一个欺诈性的批次，而不触发争端解决，然后它将被基础链错误地和不可逆转地接受。
这种攻击情况在理论上是合理的，但在实践中有几个重要的缓解因素。首先，如上所述，Optimistic Rollups有一个漫长的争端解决期，为一到两周。除了验证者之外，任何监测网络状态的参与者都可以在这个争议期提交欺诈证明。这意味着，"n之一 "的假设不是 "n个有权限的验证者之一"，而是 "无权限的n之一"，正如领先的rollup研究者约翰-阿德勒对的表述。
此外，从博弈论的角度来看，我们有理由假设那些被腐蚀（即被贿赂）的网络参与者会叛变并提交欺诈证明，因为这样做使叛变者有权获得区块生产者所没收的股权。换句话说，"一个诚实的参与者 "的假设实际上是一个假设，即有一个贪婪的参与者愿意提交一个正确的欺诈证明以获得金钱奖励。
除了有效性保证和 "一个诚实的验证者 "假设，还有其他各种安全问题值得探讨(6)。这个讨论的目的不是要对信任和安全的复杂问题得出黑白分明的结论。相反，我的目标是要颠覆ZK Rollups由于其加密验证而直接比Optimistic Rollups更安全的其他令人讨厌的特征
User experience 用户体验方面
虽然上述讨论强调了Optimistic Rollups的网络情况，并强调了其安全模式的优势，但在一个领域，ZK Rollups仍比Optimistic Rollups享有决定性的优势：用户体验。更具体地说，ZK Rollup的交易可以被即时确认(7)。因此，ZK Rollups的用户理论上不需要等待任何相当长的时间来提取他们的资金回到Ethereum。另一方面，Optimistic Rollups需要1-2周的提款延迟，以允许争端的解决，如上所述。
这些延迟一直被认为是Optimistic Rollups的致命弱点，这是有原因的。虽然有些人认为Optimistic Rollups将具有足够的粘性，用户将不需要以任何形式的频率迁移到以太坊，但我很难想象，加密货币的用户将忍受比SWIFT更糟糕的提款延迟。
但幸运的是，对于 Optimistic Rollup协议来说，提款延迟是一个可以解决的问题，这在很大程度上要归功于rollup数据的透明度和可用性。数据可用性是Optimistic Rollup的一个基本特征，因为它允许其他网络参与者（"裁判员"）在排序者欺诈性地处理交易时有信心地提交欺诈证明。方便的是，这种数据可用性功能也允许外部观察者在挑战期结束和以太坊真正的最终结果实现之前，就能 "知道 "有争议的一批Rollup交易的正确结果。因此，以太坊（或其他链）上的做市商可以向代币被卡在提款管道中的Rollup用户提供即时流动性--而Optimistic Rollup的博弈论设计意味着争议解决将极其罕见，因为欺诈性区块生产者会受到惩罚。
目前，一些有前途的协议正在迭代这一基本概念，为Optimistic Rollup用户提供即时流动性。Connext和Hop是通用的跨链协议，使用条件转移技术的变化，允许用户在第二层、EVM兼容的第一层和以太坊之间交换代币。MakerDAO最近宣布了一个较窄的提款延迟问题的解决方案：在Optimism和Ethereum之间建立一个桥梁，利用该协议的无限Dai流动性和铸币能力，在Ethereum上为发起提款的Optimism用户铸造Dai。此外，Rari Capital正在开发一个名为 "Nova "的 "有条件提款 "解决方案，它使用 "机器人 "为rollup用户在以太坊上执行特定任务，而不强迫他们将所有的流动性迁移回以太坊。最后，集中式交易所将有可能为Optimistic Rollup提供直接的上行和下行通道。
当然，对提款延迟问题和这些新的解决方案进行更详细的探讨是有必要的，但这需要单独的文章。然而，至少在短期内，Optimistic Rollups的成功在很大程度上取决于这些 "快速提款 "协议的成功。ZK Rollups，值得称赞的是，没有这些相同的用户体验痛点，因此不那么依赖于可行的跨链基础设施。
Final thoughts最后的思考
最后，从 "零知识 "和 "Optimistic Rollups "的复杂性中抽身出来，调查整个扩展的情况，可能会有帮助。
在这个阶段，我们不可能知道作为一个类别的Rollups将如何面对它们的替代品。侧链（Matic/Polygon）和与EVM兼容的第1层（Binance Smart Chain）已经将自己定位为早期扩展的现任者，其应用套件已经令人印象深刻。此外，大量寻求低费用和高吞吐量的加密货币用户已经毫不犹豫地使用这些其他的扩展解决方案，而不考虑他们的安全保障。
我自己的观点是，要想真正以任何一种决定性的方式进行扩展战争，还需要一段时间。在短期内，我不会惊讶地看到rollups面临的障碍。替代链上的激励措施是慷慨的，而早期Rollups采用者的用户体验不可能没有摩擦。此外，如果没有可靠和无缝的跨链基础设施，我们可能会遇到跨DeFi的流动性的真正分裂，使得任何规模化的解决方案难以真正占领市场。
不过，从中长期来看，我相信，在成本、速度和用户体验方面出现的任何差异，在相互竞争的扩展解决方案之间将趋于零。剩下的主要区别将是安全和信任假设--加上每个解决方案在此期间建立的任何网络效应。如果（以及何时）这种情况真的发生了，以Rollups为中心的以太坊的愿景可能最终成为现实。