一文理解 Rollup：ZK Rollups 与 Optimistic、Arbitrum 的区别

原文标题：《 轻松理解 Rollup, ZK Rollups 与 Optimistic，Arbitrum 的区别 》
作者：Future 小哥哥

01 什么是 Rollup

Rollup 顾名思义，为归纳，整理的意思。

在以太坊网络中，由于 ETH 网络带宽的原因，Gas 费用常常在网络交易较多拥堵时，会有较大幅度的提升。使得交易一次的成本很高，有时甚至达到几十，几百美金一笔，而且速度很慢。

这就类似我们工作日吃饭，和节假日旅游景区吃饭排队时间增加与价格提高（平时一个面包 5 块，游园高峰期卖你 50）；或者通过高速路口收费站平日与假期的区别一样。 

以太坊每一笔交易都包含了数据，而每一个数据都会消耗 gas，由于以太坊网络设置了每个区块数据量的上限，以及 TPS 上限。所以，我们如何将以太坊的容纳度与速度，TPS 提升，而又不用将所有内容数据转移到 offchain 呢？Rollup 就应声而出

而 Rollup 的作用，就是将以太坊需要计算的内容 Copy 复制，发送到以太坊之外连接的 Layer2 协议进行计算。然后，将结果信息压缩打包整理，整装待发，重新发回到在链上网络。

而压缩块中，存有大量的签名确认信息。原先链上每笔交易一个 Block 里面只能有一个确认 Sign 签名，而现在这个块等于压缩了很多笔交易签名的 VIP 签名块。VIP 一个过了，等于 100 个过了。这就间接将 ETH 的 TPS 大幅提升。

这就类似每个人都有 1 个问题，但挨个参会陈述费时费力。就通过推选的，被信任的代表，来汇总审核大家的问题，集中处理，从而大幅提高了效率。1 个代表问题解答完了，等于 100 个问题 OK 了。

链上的部分数据不变，所以，中间的代表人物（Rollup Layer 2 协议）的靠谱程度，也决定了以太坊的安全性，Rollup 的模式不同也就产生了不同的风格与优劣。

所以，这里暂时先快速讲解一下，几位代表，ZK Rollups 和 Optimistic 的浅层区别：

02 什么是 ZK Rollups

ZK Rollups, ZKSnark 或者叫 Zero Knowledge Rollups，顾名思义，通过零知识证明验证来进行 Rollups 环节。零知识证明，也是区块链公链项目 Algorand 的创始人 Silvio Micali 在密码学的主要贡献之一。

ZK 的四大特点（注意是 ZK 不是 JK）：

Zero Knowledge: 验证者无需看到交易平台有数据

Succinct: 言简意赅的，简练的

Non-Interactive: 无需知道验证者是谁

Argument of Knowledge: 证明交易的真实性与正确性

所以 Zk Rollups 的核心方法，即通过严谨复杂的验证算法，Layer 2 协议中的验证者（ZkSnarker/ Validator）来认证不同数据的真实性 (Validity Proof)，从而将认证结果打包。以太坊网络排除多余工作信息后，可以直接将存有大量压缩签名信息的数据 block 吸收进网络。

任何人都可以参与网络认证，成为认证者，所以，本质上来说，ZKSnark 也是一种 PoW 共识机制的 Layer 2 协议。

【优点】：

Layer2 被以太坊验证的速度很快，可以很快把存在 Layer2 的资产，提币回 Layer1 以太坊

很适合应用在 Payment，银行，交易平台等需要快速结算的业务。

【缺点】：由于算法较为复杂，对应用开发有点门槛

但如果未来能基于算法，开发出对 Dapp 更友好的模式，ZK 还是最具有长期扩容价值的方法

03 什么是 Optimistic Rollups Layer2

Optimistic 的方法如其名字的意思：乐观的，开始认为所有发送的交易都是值得信赖认证过的。

Layer 2 验证者需要先质押 Token 作为保证金，如果验证过程中，别人发现了有问题的打包，那么该验证者（Sequencer）将被罚款部分 Token，并把其作为奖励给与发现问题的人。

每次数据打包后，会有验证期，以供其他验证者检查是否有问题，是否需要重新退回打包。

Optimistic Rollups 也具有智能合约功能，可以拥有相应的治理 Token。

Op Rollups 与 ZK Rollups 方法本质的区别是，ZK 所有人都可以参与通过 PoW 认证来参与认证，而 OP 里面更倾向于选择一组值得信赖的认证者，监督整个打包交易的过程。

【优点】：

1. 适合开发 Dapp，可以几乎无缝迁移原本在 Layer1 的项目，同时也在开发相应的 OVM 虚拟机

【缺点】：

Layer2 提币到 Layer1 的速度较慢，通常需要 1 周以上（因为需要给验证者验证打包的真实性）但目前正在有优化的补充协议帮助加速此种模式的速度。

有验证者作恶的风险成本。

我们经常用来谈论的 OP Token， Optimism 是利用 Optimistic 方法的 Layer2 协议之一，而 Arbitrum 也是利用 Optimistic Rollups 模式开发的 Layer 2 协议。由于 Opitmism 项目和 Optimistic Rollup 的方法名称很类似，所以很容易搞混。

04 什么是 Arbitrum

首先，如前所述，Arbitrum 本质上也是一种利用乐观型 Optimistic Rollup 模式的 Layer 2 协议项目。经常用于与 Opitmisim 项目进行对比，目前在 Layer2 层面的 TVL 属于众多协议最高。OP 项目在进行认证时，只进行一轮欺诈证明，并且 Layer 2 的交易计算依靠 Layer1 来执行。

而 Arbitrum 在验证时，进行多轮 fraud proofs. 同时，Aribitrum 的交易，并不在 Layer1 上进行执行，并且有自己的虚拟机，更加兼容 ETH 网络。

小结：

本文尽量用轻松的例子讲解困惑很多周围朋友的几个热点概念，包括作者本人也曾被各种 OP, ZK 系列项目和方法论困扰。经过思考和例子的讲解，希望能够让大家有个更清晰的概念，技术层面的爱好，还可以咨询相应协议开发的工程师，为了保留一些脑细胞，本文就不对技术细节进行详细阐述了。最后再整理一下：

Rollup 指的是一种整理方法，把一堆交易任务送到 Layer2 协议去打工，从而提升以太坊的运行效率。

Zk Rollups 是指一种利用零知识证明的密码学算法，在无需知道验证者是谁的情况下，完成外包工作的 Layer2 方法。

Optimistic Rollups 是指利用一堆验证者，在默认打包是好的情况下，通过奖惩机制，监督发掘是否有 Bug 的 Layer2 方法。

Optimism 和 Arbitrum 都是 Optimisctic Rollups 方法为基础开发的项目。

Zksync, ZKxxxxxxx 很多 ZK，都是以 ZK Rollups 方法为基础或噱头，开发的项目。

目前的 ZK Rollups 更适合 Payment，等需要快速交易的业务，算法稍复杂；而 Optimistic 类方法更适合 Dapp 开发与 Defi 业务，就是提币时间有点长。

其他 Layer2 协议，Plasma，Metis，还有利用博弈机制和 AI 的 Truebit 等，都在探索以太坊的扩容最优解。

注：本文为科普目的，无投资建议，请理性判断，文章转载，请注明作者出处，如果转载推特，请 @santili1021