擴容方案 III

Optimistic Rollups (OR)

• 採用欺詐證明（fraud proofs），也就是先樂觀相信大家提交的batch是正確的，但提交過來的資訊，會讓其他人有一個Dispute Time Frame（DTF）的機會去挑戰。

• 在DTF的期間內，如果其他節點（sequencer）覺得提交的batch有問題，可以提出fault proof到L1，L1上的Validators會做出最終裁決（Dispute Assertions, DA），當然，會搭配賞善罰惡的機制：如果詐欺證明被採納，提出fault proof的人會獲得獎勵，同時沒收原先提出具有詐欺性質batch者的押金。另外，這種欺詐需要回溯時，只需要對樹狀結構中，有問題的部分重新計算即可，不需要全部重算。

• DTF的時間越長則越安全，但相對的，用戶也要等更久才能確認資訊沒問題，這對很多有時效性需求的金融服務是硬傷。

• 綜合來看，Optimistic Rollup相對於zk Rollup，它優點有：能兼容智能合約（能兼容EVM）、計算資源需求低；但缺點有：理論安全性略低、資料壓縮上比較差、用戶資金退出需要等待長（DTF）。

• 當今採用Optimistic Rollup的L2主要有兩個：Optimism與Arbitrum。

• 兩者主要的差異在於，出現爭執的情況時，Optimism是按照上面的做法，會直接由L1進行一輪的裁決。但這種直接裁決的工作量是很大的，所以在Arbitrum中，它會先讓提出batch的人，與那位不同意的人（disputer）吵上一架，縮小範圍到兩人真正有爭執的那一步，才提交給L1的裁判。裁判只需要針對這個爭議來進行裁決就行，Arbitrum的方式普遍被認為是更高效的。

• 吵架來縮小爭議範圍的方法是：當B不同意A的時候，A會把自己的認為對的東西拆成100份，而B必須指出它認為錯誤的那一份，並提供B自己覺得對的版本（A肯定是不同意的）；接著，B的那個版本也是要再拆成100份，讓A來指認出它不同意的。一來一回，能使資料縮小10000倍，這過程會持續，直到找到兩人真正有爭議的那一部分。

• 另外，雖然兩者都是EVM兼容，但Arbitrum是用自己的Arbitrum Virtual Machine (AVM)

zk Rollup (ZKR)

• 採用有效性證明（validity proof），核心概念是，除非能可以提供正確的證明，不然我會先預設你是錯的。zk Rollup中使用的有效性證明，就是零知識證明（Zero-knowledge Proof, ZKP）。

• 零知識證明是一種方法，通過它，一方（prover）可以向另一方（verifier）證明某訊息的真實性，但不揭露信息本身。最常見的舉例是，當去超市買酒的時候，店員想檢查的是年紀，如果有ZKP，我們可以提供這個Proof，而不需要拿出身分證，因為他還會透露例如姓名、性別、戶籍地等多餘的資訊。詳細的數學證明有點難，我也還沒搞懂。

• ZKP除了能保護隱私性之外，也能等價於對數據進行了壓縮。可以這樣去理解：把原先10筆簽名數據去做成一個ZKP，只要拿著這一個ZKP，就能證明這10筆數據的有效性。在實際的情況下，batch可以包含數百筆的交易紀錄，整包去生成一個ZKP，再把這個ZKP提交到L1上面。

• zk Rollup相對於Optimistic Rollup，優點是效能更高（TPS）、用戶退出資金的時間短（沒有挑戰期）、天然有隱私保護；缺點是計算資源要求高，以及目前還不支援EVM。

• 還不能支援EVM是致命傷。當其他DApp想要搬遷到使用zk Rollup的生態時，需要用一種很垃圾的程式語言（R1CS）去寫智能合約，而那東西超難寫的。當然，目前有很多團隊朝著做出zkEVM在努力，更多細節可以參考這一篇與這一篇。

• 當今實踐zk Rollup兩大天王是zkSync與StarkNet。前者使用SNARKs的ZKP，後者使用STARKs的ZKP。SNARKs與STARKs都是一種實踐ZKP的方法，差異在於，前者在最一開始，需要有個互信認證的過程，也就是一小群人，彼此要先是互信的，才能確保接下來不作惡。相對的，STARKs不需要，是種更先進的做法。

• zkSync雖然使用比較老舊的ZKP(SNARKs)，但生態相對比較成熟，並在發佈V2後宣稱完成了99%的EVM兼容；另一方面，StarkNet雖用了更新更強的ZKP(STARKs)，但目前不支援EVM，而是需要使用Cairo這種程式語言來寫智能合約（EVM上是用Solidity）。

比較

還有其他兩種相對不成熟的縫合怪，最後直接來簡單橫向對比一下：

• Plasma = 欺詐證明＋鏈下裁決

• Optimistic Rollup＝欺詐證明＋鏈上裁決

• ZK-Rollup＝有效性證明＋鏈上裁決

• Validium ＝有效性證明＋鏈下裁決

• Volition ＝有效性證明＋鏈上或鏈下裁決（隨需求而定）

p.s. 鏈上裁決指的就是最終話語權給L1，所以安全性好，但要拿效率來作為交換。

結語

Rollups方面的擴容技術推陳出新，很讓人期待。即使現狀是ZKP不成熟，能真正實作的開法者不多，但長遠來説，起碼在我看來，ZKP一定是個更好的選擇，我們可以樂觀的相信科技的進步。但也別忘了，上面所說的L2擴容，與Sharding（分片）是可以同時存在的，在一個分片上面，是可以再疊ZKR或OR上去擴容，這也是以太坊的最終目標。

先談到這，最近還是有更新潮的L2擴容在誕生，之後有機會再來說。Be Happy & Stay Tuned，回頭見！