Optimistic Rollups：以太坊扩容的现在和未来

　　Optimistic Rollups：以太坊扩容的现在和未来 DoraFactory 刚刚

　　我们并没有争辩EVM客观上是有史以来最好的。我们认为的是，考虑到已经与EVM配合使用的开发人员、代码和开发人员工具的数量，EVM具有很多实际优势。考虑一个部署在以太坊上的项目，该项目如果希望扩展到 Rollup ，必须用新语言重写代码，委托进行新的安全审计，并维护多个代码库，这既麻烦又容易出错。但即使对于尚未编写任何代码的新项目，EVM兼容性也是一个很大的优势，因为它允许这些项目利用围绕EVM存在的代码、工具和人才库。

　　一些ZK项目正在努力实现与EVM兼容的版本，但尽管它们的声明含糊不清，但我们不知道迄今为止发布的任何代码允许人们在ZK Rollup 时运行EVM合同。现有的初步的系统存在严重的不兼容性。例如，一个声称EVM兼容性的ZK系统未能实现ADDMOD、SMOD、MULMOD、EXP、SELFDESTRUCT和CREATE2操作码；正在考虑删除对XOR、AND和OR的支持；不支持标准事务格式；不支持任何预编译；并可能限制事务中的合约调用次数。与ZK模型似乎存在根本性的不兼容，这保证了即使在最好的情况下，ZK EVM兼容性也会附带详细的打印页面，而不支持Optimistic Rollups实现的完全兼容性。

　　值得澄清的是，今天存在几个特定于应用程序的ZK系统的示例（例如Zcash，ZKSync 1.0，循环）。事实上，其中一些系统运行良好。核心区别在于，这些只是微调的，并针对非常适合ZK实现的特定应用程序进行了特别优化。今天不存在的是通用编译器，允许人们以兼容的方式实现从EVM到ZK转换。虽然有一些团队声称正在研究它，但没有可用的公共代码或用户定义的ZK-EVM合同的证明成本的基准。根据我们的知识和所有公开的数据，我们认为它们的成本高得令人望而却步。

　　结论：只有Optimistic支持完全的EVM兼容性，成本最低。

　　Optimistic Rollup与ZK：无条件信任的可见性和压缩性

　　我们在设计Arbitrum时的关键属性之一是无条件信任的可见性。简而言之，无条件信任的可见性意味着任何人都可以在无中心化的情况下看到或获取链上的内容。重要的是，这不仅意味着每个人都能看到状态快照；还意味着每个人都能看到链上的完整历史——它是如何达到当前状态的。实用链允许任何人运行一个节点，该节点可以支持非变异调用、搜索事件历史记录并查看每个事务——而无需依赖集中数据提供商。无法信任的可见性使这成为可能。

　　坦率地说，一些ZK系统在可见性方面有所减弱，并试图围绕它们没有提供完整的区块链功能这一事实进行交谈。当你听到关于“压缩”的谈论时，请好好听一听：他们是否说他们正在更有效地编码链上的内容（Arbitrum这样做了，并将在我们的Nitro版本中做得更好）？还是他们说，除非集中数据提供商稍后愿意与你共享，否则链上历史记录的部分永远不会可用？

　　回想一下，ZK证明只证明证明人知道有效的链。证明没有告诉你该链是什么，即使你有足够的数据来验证证明，你可能也没有足够的数据来重建链的历史。

　　例如，假设Alice连续向Bob提交 1 ETH的交易，Bob连续向Charlie提交 1 ETH的交易。稍后，你验证了爱丽丝比以前少1个ETH的证明，Bob的余额没有改变，Charlie比以前多1个ETH。

　　但发生了什么事？爱丽丝付钱给鲍勃了吗？Bob付钱给Charlie了吗？也许爱丽丝直接付钱给查理。也许爱丽丝烧掉了一个ETH，Charlie是由别人支付的。也许戴安娜是中介，不是鲍勃。Bob指望区块链寻找证明，但一些ZK Rollup 无法提供链式可见性，他无法分辨区别。

　　许多智能合同应用程序需要的不仅仅是偶尔知道一个检查站。它们需要了解链上——知道发生了什么以及如何达到最终状态。ZK Rollups有时吹嘘比Optimistic Rollups有更好的“压缩”，但事实上是隐藏了链的数据，以便只有证明人知道它不是压缩——它删除了重要数据。如果ZK提供商表示他们“不需要”发布链上历史记录，他们真正说的是，他们不能保证链可见性。放弃链式可见性保证不是我们愿意做出的妥协。

　　结论：Optimistic Rollup系统以最低的成本提供无条件信任的可见性。

　　Optimistic Rollup与ZK：无条件信任、及时的结局

　　考虑 Rollup 时的一个关键要求是它是否提供了无条件信任、及时的最终结果。简而言之，这意味着在你提交交易后，你应该迅速、确定地向你和其他人知道该交易的结果，任何人都不应更改或撤销它。

　　我们认为，实现及时终结的最佳方法是将交易的顺序与其执行分开。排序生成一个最终的拟议事务序列，执行尝试执行该序列中的事务。如果事务的执行是确定性的，就像在仲裁上一样，那么完成事务的顺序就足以最终确定结果，因为结果是事务序列的确定性函数。如果每个人都知道交易顺序，那么每个人都可以轻松确定结果。

　　最终确定序列需要将序列发布到L1链中，并包含足够的信息，以便任何人都可以自己执行交易，以便无条件信任地了解结果。理想的 Rollup 是尽可能频繁地将序列交易数据发布到L1链。

　　在Optimistic Rollup系统中，发布到L1链的开销最小，事实上，Arbitrum通常每隔1分钟左右都会向L1链发布序列化的交易数据，为用户提供快速的最终结果，并保证没有人可以撤销他们的交易。大约每小时都会做出新的Optimistic Rollup结果断言，但由于序列已经完成，并且执行是确定性的，这不会减慢最终结果。

　　原则上，ZK系统可以以类似的方式运行；即将交易顺序（可以经常发布到L1）与稍后进行的验证分开，偶尔会提供有效性证明。然而，以这种方式运行的ZK Rollup 要求将基本与Optimistic Rollup系统发布的数据发布到L1链上；上面讨论的（所谓的）“压缩”技术都不会可用。为了使这些“压缩”技术发挥作用，每次发布一批L2交易时，在同一笔L1交易中，必须实时验证一系列L2交易的有效性。

　　因此，寻求使用吹捧的“压缩”技术的ZK Rollup 留有两种选择：

• 　　每一分钟左右发布序列交易以及执行证明：这保留了快速性，但要求每分钟在链外生成ZK-Proof并在L1链上验证。根据实施情况，在链上发布ZK证明的成本估计在50万至500万的gas之间。

• 　　每小时发布顺序交易和证明：这使ZK证明检查成本合理，但将最终时间延长到一小时。在用户向ZK运营商提交交易到发布在链上的几个小时内，用户甚至不能保证他们的交易将被包括在内，而只是信任运营商的消息。

　　如果我们正在构建ZK系统，我们会发现这两个选项不可接受——第一个太昂贵，第二个没有提供及时的最终结果。因此，我们最终会使用与Optimistic Rollup版本相同的序列器，并在ZK版本的Arbitrum中在线发布基本相同的数据。

　　如果你听到有人吹嘘ZK可以将数小时的数据压缩到一个时间节点，请小心。如果他们只在很长一段时间结束时发布单个数据点，那么这意味着他们在此期间没有提供终结。

　　结论：出于实际的考虑迫使Optimistic Rollup和ZK系统以同样的方式及时处理终结。

• 　　Optimistic Rollup与ZK：无条件信任的活力

　　无条件信任的活力意味着任何人都可以迫使系统取得进展。（无条件信任的安全属性确保了这一进展是正确的。）

　　优化的 Rollup 允许任何节点声明正确的执行。提出索赔只需要节点执行链上交易，然后存入股份，该股份可以在协议确认索赔后退还。

　　在ZK系统上，进度要求任何节点都可以创建和发布推进链状态所需的ZK证明之一。这必须使用任何人都可以随时可用的硬件和软件。因此，它绝不能要求构建或购买特殊用途硬件，也不能进行大规模并行计算。必须有在普通设备上构建合适的ZK证明的途径。不提供此服务的ZK提供商，或未发布为其系统生成证明的代码，不提供无条件信任的进展，系统也没有活力保证。他们的系统是集中的，因为只有拥有特殊装备的各方才能迫使进步。（目前还不清楚领先的ZK Rollup 提供商是否会使证明对普通用户可行。）

　　结论：在一个Optimistic Rollup系统中，更容易有无条件信任的进步。

• 　　ZK vs.Optimistic Rollup：桥接

　　ZK Rollup 确实具有优势的一个领域是与以太坊的桥梁。Optimistic Rollup系统预计将资金从 Rollup 到L1将延迟一周，而ZK Rollup 允许在ZK证明发布到L1后立即架起。在实践中，这并没有那么大的差异，因为Optimistic Rollup用户可以利用快速桥接服务，将L2资金换成低延迟的L1基金。因此，ZK的优势主要是其用户可以避免支付桥接服务收取的小额费用（这些服务在价格上相互竞争）。这不只是理论上的：今天有很多实时快速桥接服务，可以提供从Arbitrum的即时提款。

　　重要的是，ZK Rollups的桥接优势相当狭窄：它仅适用于从L2到以太坊的桥接。从前（大约2019年），许多人认为Rollups将提供一两个实时dapp的缓慢推出。在这样里的世界里，Rollup用户会不断发现自己在L1和L2之间来回切换。但那不是我们所处的世界。Arbitrum拥有一个蓬勃发展的生态系统，数百个dApp遍布Defi的每个角落，许多用户正在与Arbitrum建立桥梁，并长期停留在那里。此外，由于用户跳过多个链，他们不仅仅是去以太坊。它们也会使用其他L1和侧链，对于这种直接桥接，ZK Rollups没有比Optimistic Rollups的优势。

　　结论：ZK系统在与L1桥接方面略有优势，但由于快速桥接和多链使用模式，它在实践中很大程度上被消解了。

• 　　总结

　　将Optimistic Rollup和ZK系统相比，我们认为Optimistic Rollup系统显然是赢家。Optimistic便宜得多，与EVM和现有工具完全兼容，在实践中唯一真正的缺点是，如果没有快速桥接服务，L1桥接速度会更慢。ZK的其他假设优势需要牺牲链的可见性或快速性，我们认为这不是用户想要的权衡。

　　这些都不太可能有改变。ZK证明与EVM兼容的合约执行仍将比Optimistic Rollup执行昂贵得多，实现保证进展、链式可见性和分散化的要求也将保持不变。虽然如果情况发生变化，我们总是愿意将Arbitrum切换到基于ZK的执行，但我们认为他们不会。

　　最后，我们谨慎地进行总结。人们倾向于将Arbitrum今天提供的内容与ZK系统表示的未来提供内容进行比较。但这种比较毫无意义，因为如果我们比较当今存在的系统，像Arbitrum这样的 Optimistic Rollup 是唯一支持开放部署一般智能合约的系统。或者，如果我们比较未来的系统，那么我们应该比较未来的Arbitrum和未来的ZK系统。我们正在不断改进Arbitrum——例如，我们即将发布的Nitro版本包括降低成本和更好地优化链上数据的无损压缩。我们正在不懈努力改进Arbitrum，并将成本降至理论极限。正如我们在这篇文章中表明的那样，我们认为，当考虑当今存在的系统及其各自的理论限制时，Optimistic Rollup显然是赢家。