ETH:以太坊二层 OP 与 ZK 如何选择？

$ARB即将上线，L2也得到了更多重视，最近关于OP和ZK两种解决方案孰优孰劣的争论越来越多，有人说OP是正统，有人说ZK更安全，本文将深入探讨两种流行的二层扩容方案，以及最近备受瞩目的Arbitrum。这是一篇技术导向性的文章，我将重点阐述它们的工作原理和特点，并用通俗易懂的语言进行讲解，以帮助大家更好地理解和评估这些扩容方案。

扩容方案概述

随着区块链技术的快速发展，可扩展性问题成为了阻碍区块链广泛应用的主要障碍之一。为了提高网络的吞吐量和降低交易费用，扩容就是一件必须要解决的事情。扩容方案通常分为两大类：一类是链下扩容，通过在底层区块链之上构建新的协议层来实现扩容；另一类是链上扩容，通过优化底层区块链协议本身来提高吞吐量。

链上扩容方案可以分为分片、选择更高效的共识算法和协议优化等。其中分片是将区块链网络分割成多个相互独立的子链，每个子链可以并行处理交易。这样，整个网络的吞吐量会随着子链数量的增加而线性增长，分片也是以太坊2.0路线图中关键的一步，分片之后TPS和Gas才能得到真正的优化。最近这几年共识算法的创新很少见了，像之前提出的POS、DPOS、DAG等都是相对于POW的创新，相比于POW，它们可以减少网络资源消耗，提高交易处理速度，同样，以太坊也选择了这条路。第三个方案是对底层区块链协议进行优化，例如调整区块大小、区块产生时间等，可以在一定程度上提高网络的吞吐量，比如比特币的隔离见证升级。

以太坊销毁量突破120万ETH:据欧科云链链上大师数据显示，当前以太坊销毁量为1200006.60ETH，销毁速率6.19ETH/分钟。销毁量前三的协议分别是OpenSea 12.63万ETH、Uniswap V2 10.91万ETH以及ERC-20 USDT 6.46万ETH。[2021/12/16 7:43:14]

链下扩容方案可以分为状态通道、Plasma和Rollups。状态通道允许用户在链下进行交易，仅在通道开启和关闭时与主链进行交互，这极大地减少了链上交易数量，从而提高了吞吐量，像RaidenNetwork和LightningNetwork就是分别针对以太坊和比特币的状态通道扩容产品。Plasma是一种子链方案，允许用户将资产从主链迁移到子链，并在子链上进行交易，子链周期性地将其状态更新提交给主链，以确保安全性，比如OMGNetwork。Rollups是将多笔交易打包成单个证明，并提交到主链。这样，主链仅需验证证明而无需处理每笔交易，从而提高了吞吐量。典例是zkSync和Optimism，Arbitrum同样也是基于OP的产品。

以太坊新路线图：ETH并入新的PoS链不一定要等待第一阶段:根据以太坊开发者的新路线图，目前以太坊合并到新的PoS链中并不一定需要等待Phase 1或数据分片。

以太坊联合创始人V神表示，从本质上说，轻客户端支持、数据分片（Phase 1）与合并（merge）都是以相互独立的方式进行的，因此，无论其他部分处于哪个阶段，每一部分准备就绪后都可进行实施。以太坊2.0协调员Danny Ryan表示，合并测试网可能很快就会推出。他称，“在添加分片数据可用性之前，可以将eth1记录到eth2上，反之亦然。独立性使得这两部分能够同时进行，我们甚至可能会在不久的将来看到eth1/eth2合并的测试网。”

然而，这一合并不应期望在短期内完成。开发者Justin Drake解释道：“Eth1-Eth2的合并是困难的，因为它涉及到Eth1和Eth2之间的协调，需要对抗Eth1的僵化。我不认为Eth1-Eth2合并会在2021年发生。”（Trustnodes）[2020/11/19 21:24:33]

OptimisticRollups和zk-Rollups

以太坊开发者：可将Eth2看作激励性测试网:金色财经报道，以太坊开发者Evan Van Ness刚刚发推文称：“可以将即将推出的Eth2链看作是一个激励性的测试网。该链将投入生产，但实际上不会执行任何操作，直到以太坊为rollups在分片上添加数据可用性，然后将PoW换成Eth2的PoS共识。但是请不要误会我的意思，将在几周内启动的Eth2确实很重要。与10万个验证者达到共识非常困难。在我们用它来在以太坊网络上代替PoW之前，我们需要时间来巩固共识，这是合乎逻辑的。”[2020/9/29]

2.1zk-Rollups

zk-Rollups是一种基于零知识证明的二层扩容方案。首先由RollupOperator组件将多个链下交易聚合成一个批次，之后使用零知识证明生成一个简洁的证明文件，这个证明可以验证整个批次的交易的有效性，而不需要逐一检查每笔交易；然后将证明及与该批次相关的数据提交到主链，主链通过验证证明的正确性，确保交易是有效的；主链验证通过后，链上合约会根据证明中的数据更新链上的状态。这意味着，尽管交易是在链下进行的，但链上状态仍然得到了更新，确保了数据的一致性。

过去一周以太坊DEX项目总交易额合计8,359万美元:据DAppTotal DEX专题页面数据显示：截至目前，已统计的20个基于以太坊网络的DEX项目，过去一周链上交易额共计382,207个ETH，合计83,593,332美元。整体而言，过去一周按交易用户量排名，活跃用户量最多的DEX项目分别为：Uniswap（9,937个）、Kyber（6,581个)、IDEX（5,965个）、Tokenlon（1,629个）、ForkDelta（1,431个）；按用户交易额排名，交易额最大的DEX项目分别为：Uniswap（150,450ETH）、Kyber（134,984ETH）、Tokenlon（38,464ETH）、DDEX（33,114ETH）、IDEX（17,999ETH）。[2020/3/2]

注：零知识证明是一种密码学概念，它允许一个证明者向验证者证明某个陈述为真，而无需透露任何关于该陈述的其他信息。简而言之，零知识证明可以让一个人证明他拥有某种信息，而不需要透露这个信息本身。

动态 | 以太坊君士坦丁堡升级因“可重入”漏洞延期:据PeckShield消息，今天凌晨，以太坊君士坦丁堡代码突然爆出“可重入”漏洞，该漏洞可以用来攻击相关合约修改用户余额或其他关键变量。PeckShield安全人员初步分析发现，在分叉之前一个存储操作至少需要5000gas，这个是远超缺省转账激励的2300gas。但分叉后一个存储只需200gas，这个造成了现有合约再处理转帐时候，如调用了攻击者合约，可以用来修改调用者合约的内部变量，其中可能包括账号余额等。由于该漏洞，以太坊君士坦丁堡升级延期，具体的升级时间将在周五的下一次核心开发者电话会议选出。[2019/1/16]

OptimisticRollups

OptimisticRollups是一种基于乐观性验证的二层扩容方案，即默认提交的区块是正确的，除非有人提出质疑。它同样需要RollupOperator将许多链下交易聚合成一个批次，之后计算批次交易产生的新状态并生成一份链下状态更新；然后将链下状态更新、相关数据提交到主链，这个状态默认是正确的，不需要额外验证；但是在状态更新提交后，会有一个固定的挑战期，在此期间，任何人都可以通过提供欺诈证明来质疑提交的状态更新的有效性，与被质疑状态的相关的整个交易将通过EVM运行检验，如果证明状态更新是错误的，提交者会被惩罚，同时链上状态会回滚到正确的状态；如果在挑战期内没有人质疑状态更新，或者质疑被证明是错误的，那么链上状态会根据提交的状态更新进行更新。

ZK与OP比较

ZK和OP各有各的特点，我从下面5个不同角度对他们进行了分析，以供各位根据自己的倾向去评判：

1.交易验证方式：

OP：通过欺诈证明验证交易。OP假设交易默认是有效的，除非有人提交证据证明某笔交易无效。这需要链下用户和节点持续监测，以确保RollupOperator没有作恶。

ZK：通过零知识证明验证交易。ZK生成一个简洁的证明来确保批次中的交易有效性，无需逐一检查每笔交易。

安全性：

OP：由于默认假设交易有效，可能存在一定的安全风险，需要链下用户和节点积极监测交易以确保安全性。

ZK：基于零知识证明的验证方式为ZK提供了较高的安全性，因为它需要生成一个证明来确保交易的有效性。

吞吐量与性能：

OP：与ZK相比，OP通常具有较快的链下交易处理速度，但链上验证可能需要更长时间，因为需要等待欺诈证明的挑战周期。

ZK：虽然生成零知识证明需要一定的计算资源，但ZK的链上验证速度较快，因为一旦证明生成，主链就可以快速验证。

通用性：

OP：OP完全兼容EVM，众多DAPP可以直接迁移，方案整体的计算复杂度低，更适用于通用的智能合约执行和复杂计算。

ZK：虽然零知识证明技术在发展中，但目前它在通用智能合约和复杂计算方面的应用受到一定限制。

成本：

OP：通常具有较低的链下交易成本。

ZK：生成零知识证明需要一定的计算资源，可能导致较高的链下交易成本。

总的来说，OptimisticRollups和zk-Rollups分别具有各自的优缺点，OptimisticRollups更适合处理复杂的智能合约场景，具有较好的以太坊兼容性；而zk-Rollups在安全性和隐私保护方面具有优势。

Arbitrum

Arbitrum是一种基于OptimisticRollups的二层扩容解决方案，它结合了OptimisticRollups的优势，并对仲裁过程进行了创新和优化，在处理质疑和仲裁时采用了二分查找技术，降低了仲裁过程的复杂性和成本。

在上文提到在乐观性验证系统中，当有人对某个提交的区块提出质疑时，就要启动仲裁过程。质疑者需要指出区块中存在的一个具体错误，例如交易执行的结果不正确、状态更新错误等。

为了高效地找到错误的位置，二分查找将错误可能出现的范围分为两半，质疑者需要选择错误出现在哪一半，并继续向下查找。例如，如果质疑者认为错误出现在区块的前半部分，那么他们需要提供该部分的状态更新证明；在每次迭代中，质疑者和验证者将错误可能出现的范围继续分为两半，质疑者需要在每次迭代中指出错误出现在哪一半，并提供相应的证明，验证者则需要提供相应的反驳证据；通过不断的二分查找迭代，质疑者和验证者将错误可能出现的范围逐渐缩小；

最终，当范围缩小到一个具体的交易或状态更新时，质疑者需要提供详细的证据来证明错误的存在，验证者则需要提供相应的反驳证据；经过一系列的二分查找迭代和证据交换，如果质疑者能够成功证明区块中存在错误，那么区块将被认定为无效，如果验证者能够成功反驳质疑者的证据，那么区块将被认定为有效。在这个过程中，错误的一方将损失押金，而胜利的一方可能会获得奖励。

综上所述，二分查找仲裁可以缩小错误范围，这个过程在链下执行，而链上只需要验证最后的争议部分，从而减少了链上的交易处理成本，但是这个过程也延长了处理时间，所以在发生仲裁的情况下Arbitrum比Optimistic更便宜，但也更慢。

公众号：进击的史迪仔

标签：ETH以太坊ROLROLLLSETH价格比特币以太坊AITROLLSroll币在哪换

酷币下载热门资讯