L2 擴容技術詳解：Optimistic Rollups 與 ZK Rollups
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擴容方案概述
隨著區塊鏈技術的快速發展，可擴展性問題成為了阻礙區塊鏈廣泛應用的主要障礙之一。
為了提高網路的吞吐量和降低交易費用，擴容就是一件必須要解決的事情。
擴容方案通常分為兩大類
一類是鏈下擴容（Layer 2）
通過在底層區塊鏈之上構建新的協議層來實現擴容；
鏈下擴容方案可以分為狀態通道、Plasma 和 Rollups。
狀態通道（State Channels）允許用戶在鏈下進行交易，僅在通道開啟和關閉時與主鏈進行互動，這極大地減少了鏈上交易數量，從而提高了吞吐量，像 Raiden Network 和 Lightning Network 就是分別針對以太坊和比特幣的狀態通道擴容產品。
Plasma 是一種子鏈（sidechain）方案，允許用戶將資產從主鏈遷移到子鏈，並在子鏈上進行交易，子鏈周期性地將其狀態更新提交給主鏈，以確保安全性，比如 OMG Network。
Rollups 是將多筆交易打包成單個證明（zk-SNARKs 或 Optimistic Rollup 的欺詐證明），並提交到主鏈。這樣，主鏈僅需驗證證明而無需處理每筆交易，從而提高了吞吐量。
典例是 zkSync（基於 zkRollup）和 Optimism（基於 Optimistic Rollup），Arbitrum 同樣也是基於 OP 的 產品。
另一類是鏈上擴容（Layer 1）
通過優化底層區塊鏈協議本身來提高吞吐量。 -
Optimistic Rollups 和 zk-Rollups
2.1 zk-Rollups
zk-Rollups 是一種基於零知識證明的二層擴容方案。
首先由 Rollup Operator 組件將多個鏈下交易聚合成一個批次，之後使用零知識證明（例如 zk-SNARKs 或 zk-STARKs）生成一個簡潔的證明文件，這個證明可以驗證整個批次的交易的有效性，而不需要逐一檢查每筆交易；然後將證明及與該批次相關的數據提交到主鏈，主鏈通過驗證證明的正確性，確保交易是有效的；主鏈驗證通過後，鏈上合約會根據證明中的數據更新鏈上的狀態。這意味著，儘管交易是在鏈下進行的，但鏈上狀態仍然得到了更新，確保了數據的一致性。
2.2 Optimistic Rollups
Optimistic Rollups 是一種基於樂觀性驗證的二層擴容方案，即默認提交的區塊是正確的，除非有人提出質疑。
它同樣需要 Rollup Operator 將許多鏈下交易聚合成一個批次，之後計算批次交易產生的新狀態（如餘額、合約狀態等）並生成一份鏈下狀態更新；
3 ZK 與 OP 比較
1. 交易驗證方式：
OP：通過欺詐證明（fraud proofs）驗證交易。OP 假設交易默認是有效的，除非有人提交證據證明某筆交易無效。這需要鏈下用戶和節點持續監測，以確保 Rollup Operator 沒有作惡。
ZK：通過零知識證明（例如 zk-SNARKs 或 zk-STARKs）驗證交易。ZK 生成一個簡潔的證明來確保批次中的交易有效性，無需逐一檢查每筆交易。
2. 安全性：
OP：由於默認假設交易有效，可能存在一定的安全風險，需要鏈下用戶和節點積極監測交易以確保安全性。
ZK：基於零知識證明的驗證方式為 ZK 提供了較高的安全性，因為它需要生成一個證明來確保交易的有效性。
3. 吞吐量與性能：
OP：與 ZK 相比，OP 通常具有較快的鏈下交易處理速度，但鏈上驗證可能需要更長時間，因為需要等待欺詐證明的挑戰周期。
ZK：雖然生成零知識證明需要一定的計算資源，但 ZK 的鏈上驗證速度較快，因為一旦證明生成，主鏈就可以快速驗證。
4. 通用性
OP：OP 完全兼容 EVM，眾多 DAPP 可以直接遷移，方案整體的計算複雜度低，更適用於通用的智能合約執行和複雜計算。
ZK：雖然零知識證明技術在發展中，但目前它在通用智能合約和複雜計算方面的應用受到一定限制。
5. 成本：
OP：通常具有較低的鏈下交易成本。
ZK：生成零知識證明需要一定的計算資源，可能導致較高的鏈下交易成本。
總的來說，Optimistic Rollups 和 zk-Rollups 分別具有各自的優缺點，Optimistic Rollups 更適合處理複雜的智能合約場景，具有較好的以太坊兼容性；而 zk-Rollups 在安全性和隱私保護方面具有優勢。
- 總結
很多同一賽道的競爭對手都呈現一者重技術，一者重生態的格局，OP 和 ZK 有些像 Aptos 和 SUI，最後哪家勝利就看用戶的投票了。