Rollups：乙太坊的下一代擴容方案

隨著乙太坊使用者數量的增加，交易數量也相應增多，導致交易速度變慢、交易費用變高。這種瓶頸影響了乙太坊的大規模應用。如果單純地增加每個區塊中的交易數量，將會降低去中心化，因為人們運行乙太坊節點（獨立複製乙太坊交易歷史的電腦）的成本將變得更高。此外，過大的區塊大小可能破壞共識，從而危及安全性。為了解決這些問題，出現了一種名為Rollups的擴容方案。

什麼是Rollups？

乙太坊聯合創始人Vitalik Buterin已經認可Rollups是可行的擴容方案之一。它們通過將交易計算從鏈上移至鏈下，同時將交易資料存儲在乙太坊主網上。這樣，Rollups就能繼承乙太坊的本地安全性，而這種安全性依賴於乙太坊的去中心化特性。

Rollups如何工作呢？數千個交易被收集到一個批次中，批次中的所有交易都在鏈下進行處理。然後，這些交易的資訊被打包成一個交易，發送到鏈上進行提交。

Rollups能夠在擴展性方面產生巨大的收益，因為它們將計算從鏈上移動到鏈下，同時仍然將交易資料壓縮提交到乙太坊主網上。現在，Rollups已經成為乙太坊擴容領域的救星！

Rollups是Layer 2擴容方案中的一種，它可以將多個交易批量處理，並將結果提交到乙太坊上，從而提高了交易速度和輸送量。根據交易如何在鏈下進行計算，Rollups分為Optimistic Rollups和Validity Rollups兩種類型。

Optimistic Rollups

Optimistic Rollups採用一種樂觀的假設，即批次處理中的所有交易都是有效的，並且預設情況下不執行任何計算。一旦交易在鏈下執行完成，Rollups會將批次（包含交易資料）提交到乙太坊上。

如果存在無效交易，就會進入挑戰期（通常為一周），任何人都可以挑戰交易。挑戰交易需要生成欺詐證明。成功的欺詐證明將觸發有爭議交易的重新執行，並相應地更新Rollups的狀態。

通過經濟激勵實現有效性：負責錯誤交易的順序生成者將受到懲罰，協議通過加密經濟激勵得到保障。
延遲：如果沒有任何交易被挑戰，那麼一旦挑戰期結束，批次中的資料就被認為是有效的。雖然可以在未經確認的Rollups塊上繼續構建，但如果基於先前發佈的無效交易，就存在交易被撤銷的風險。
在鏈上發佈數據：在鏈上發佈的資料包含交易的全部資料。
EVM相容性：Optimistic Rollups完全相容乙太坊虛擬機器（EVM），這使得它們可以使用原生的乙太坊工具來在其上構建。

此外，由於沒有涉及任何計算，Optimistic Rollups上的交易非常快速。而在乙太坊上的交易最終確認速度比較慢，因為需要等待挑戰期結束。例如，用戶必須等待挑戰期結束後才能提取他們的資金。

Validity Rollups

Validity Rollups是一種零知識Rollup，將交易打包並在鏈下處理。然後，鏈下Prover為批次處理中交易的有效性創建一個有效性證明。有效性證明是一種密碼學保證，即Rollup提議的狀態更改確實是執行某批交易的結果。在完成鏈下過程後，系統繼續進行鏈上過程：Rollup運營商發佈摘要，描述批次處理中的所有交易的更改摘要和有效性證明。有效性證明非常容易驗證，驗證是在鏈上進行的。

有效性數學：雖然樂觀Rollups預設假設交易有效，並只在挑戰時驗證它們，但有效性Rollups使用數學證明自動確保交易的完整性和協定的安全性。這允許快速確定性。例如，在有效性Rollup中沒有提款的延遲，因為一旦驗證有效性證明，退出交易就會執行。
在鏈上發佈數據：有效性證明保證批次處理中的所有交易都是有效的，並且無需查看所有交易的所有資訊。這帶來經濟效益，因為提交到鏈上的狀態更新僅包含所有交易的最終餘額。
EVM相容性：ZK Rollups預設情況下不相容EVM，但是使用Warp和Kakarot，可以在Starknet上為有效性Rollup編譯器。此外，即使在計算便宜的鏈下執行，生成有效性證明也需要大量的計算工作和時間。

對於某些零知識Rollup的另一個批評點是使用SNARK證明，這需要信任假設並使用不受量子電腦攻擊的橢圓曲線密碼術。