Rollup 生態衍生出了一眾頗具想像力的設計理論以及混合演變。
原文：A snapshot of the current rollup ecosystem
作者： Alex Beckett
編譯： Amber
原用標題（譯後）： Rollup 生態速覽：Optimistic Rollup 和 zk Rollup 之外還有哪些新型設計？
自 2019 年初概念誕生以來，Rollup 已經取得了長足的進步。現如今市場上出現了兩個主要的競爭者，並基於此衍生出了一眾頗具想像力的設計理論以及混合演變。本文將盤點截止 2022 年中 Rollup 生態的發展現狀。
Optimistic Rollup
由於通用的 Optimistic Rollup 佔據了先發優勢，因此爭取到了大多數的 Rollup 應用，其中的 Arbitrum 和 Optimism 也堪稱「Rollup 標杆」。
按 TVL 排序，目前 Rollup 應用中 Arbitrum 排名第一，鎖倉金額達到了 24 億美元。儘管已經在主網上運行了一年之久，但係統上仍有許多尚待測試的環節。目前開發 Arbitrum 的主體 Offchain Labs 運營著一個唯一的中央排序器，雖然交互式欺詐證明是靈活的，但中央排序器是唯一可以提交爭議以產生欺詐證明的白名單實體。從用戶的角度來看，儘管整個系統逐步去中心化的趨勢是可預期的，但他們仍然需要給予系統大量的信任。
協議的新一代升級 Nitro 已經在 Devnet 上線，Nitro 將徹底改變現有的架構，用 WASM-Geth 組合取代定制的 Arbitrum 虛擬機。Arbitrum 的交互式欺詐證明將在 WASM 上運行，節點將有一個與 Geth 相當的代碼庫，再加上一些特定的 Rollup 優化。總而言之，Nitro 將帶來重大的優化，在提高性能的同時提供更好的 EVM 兼容性。
Optimism 是第二大 Optimistic Rollup，在所有 Rollup 中按 TVL 排名第三，坐擁 4.69 億美元鎖倉資金。Optimism PBC 運行的情況與 Arbitrum 類似，都是單一的中心化排序器。然而，Optimism PBC 已經找到了一種方法，通過使用排序器的利潤來為網絡提供回報，以此激勵生態發展。第一輪共有 100 萬美元的資金捐贈給了 58 個公共產品。雖然中心化的設計在區塊鏈這個「去中心化本源」的世界中很難產生積極影響，但是 Optimism 做出的嘗試看似已經最大程度上緩解了這一問題。
目前 Optimism 的設計中缺乏欺詐證明，儘管逐步去中心化和必要的安全升級是可以預期的。然而，幾乎所有的 Rollup 都有即時或延遲的可升級性，所以 Rollup 的安全性最終取決於多簽設計的升級。即將到來的 Bedrock 升級將把 Optimism 的架構轉變為與 Arbitrium 類似的架構。目前的 Optimism 虛擬機將被替換為 MIPS-Geth 組合，其中節點等效於普通的以太坊 Geth 節點。新增功能還包含交互式欺詐證明，這是對其原有非交互式欺詐證明的升級。Bedrock 將是 Optimism 的又一個里程碑，將為系統增添很多功能和改進。
此外，Optimism 還實現了一個飛躍，即進行了非精英治理的實驗。決策被分成兩部分，分別是代幣治理和用戶治理。其中代幣治理即以代幣為投票憑證，而用戶治理則是一人一票制。在這樣一個系統中，最困難的點在於投票身份分配，需要最大限度地減少虛假攻擊。如果一個用戶可以獲得一個以上的投票人身份，他就可以對「政府」造成比普通用戶更多的影響。樂觀派指出，他們將使用不可轉讓的 NFT 來代表公民身份，但是個人交換私鑰以獲得更多投票權的威脅仍然存在。
Fuel 是 OptimismRollup 領域的另一個值得關注的競爭者，它採取了與 Arbitrum 和 Optimism 截然不同的方法。Fuel Labs 正在為 Fuel V2 建立一個定制的虛擬機，使用基於 Rust 的編程語言。雖然與 EVM 兼容的 Rollup 對於 Ethereum 開發生態系統的 Rollup 特別有用，但定制的 VM 更容易實現性能最大化，因為它們不必遵守許多既定的標準。
筆者最喜歡 Fuel V2 的部分是並行交易處理能力，一旦數據量達到了相當的量級後，實施並行處理的 Rollup 將比那些沒有實施並行處理的 Rollup 更有優勢。值得注意的是，Fuel V1 主網以太坊上的第一個 Optimistic Rollup，並且仍然是唯一一個擁有無權限排序器和欺詐證明的 Rollup。
對於 Fuel 來說，Optimistic Rollup 是遠遠優於 zk-Rollups 的。一是 Optimistic Rollup 具備完全的、不受限制的可組合性：zk-Rollups 在通過 zk circuits 組合智能合約方面存在先天劣勢。唯一具有普遍可組合性的 zk-Rollup 是 StarkNet，不過其目前有許可的智能合約部署和橋樑可以支持的 TVL 數量的上限。所有其他 zk-Rollups 都是特定的應用，或者只做代幣轉移。
另一點是因為 EVM 兼容性：zk circuits 與 EVM 中標準的某些類型的密碼學有固有的兼容性問題，這使得 zkEVM 成為一項極具挑戰性的任務。Optimistic Rollups 已經在主網上運行了一段時間的 EVM 兼容性，升級後有望進一步實現等效性。
zk-Rollup
過去一段時間以來，以太坊社區已經達成共識，即 zk-Rollups 是可擴展的 Rollups 的最終狀態。因此，與 Optimistic Rollup 相比，似乎有更多的 zk-Rollup 在積極開發中，其中許多計劃在未來兩年內推出。
StarkNet 是目前主網上唯一一個通用的、可組合的 zk-Rollup。然而，該系統仍處於早期的阿爾法階段，有多種限制。StarkNet 和 Ethereum 之間的橋存在限制，上限未來會逐漸增加。StarkNet 上的智能合約部署也是白名單模式。我認為這主要是為了減少智能合約錯誤發生的風險，因為很可能沒有足夠的審計人員來審計開發者想要部署的所有合約——StarkWare 暫時承擔這個角色是合理的。可審計性是新的自定義語言的普遍缺點之一，而 zk 系統的複雜性只會使其更加複雜。
zkSync 是另一個主要的「zk-Rollup」競爭者，最近的測試網上線標誌著 zkEVM 在實時測試網中的第一個實例的推出。然而，隨著 zkPorter 的加入，zkSync 2.0 不再僅僅是一個升級版。它將使用戶能夠在 zkPorter 和 Ethereum 之間選擇發布其交易數據。雖然以太坊正在通過 danksharding 升級數據吞吐量，但 volition 是一個偉大的中間地帶，為用戶提供了更好的選擇。
雖然大多數 zk-Rollups 都優先考慮可擴展性，但隱私是 zk-Rollups 可以實現的另一個重要方面。Aztec 目前正通過他們的隱私代幣轉移 zk-Rollup（zk.money）在隱私領域處於領先地位，他們也是筆者所知的唯一以隱私為重點的以太坊 Rollup。Aztec 預計將很快推出其下一個迭代，Aztec connect，它使用戶能夠隱私訪問 Ethereum DeFi。這與使用 Tornado.cash 之類的應用相比是一個很大的進步，因為 Tornado.cash 的隱私只能通過混幣來實現，而不能直接「隱藏」交易。
zk-Rollups 已經非常複雜了，再加上隱私問題就更複雜了。zk-Rollups 有可能永遠不會達到隱私可組合智能合約的狀態。正因為如此，隱私可能會通過特定的應用鏈出現，無論是通過 zk-Rollups 還是 zk-Rollup 之上的 Validiums。
其他各種各樣的 zk-Rollups 也已經在逐漸顯露頭角，包括 Scroll 和 Polygon 的各種項目。zk-Rollups 之間的一個很大的區別是使用自定義虛擬機或 zkEVM 執行環境的區別。它的優點和缺點與 Optimistic Rollup 類似。然而，zk-Rollups 在實現 zkEVM 方面有更多內在的複雜性。正因為如此，有一個非常有力的案例可以證明採用自定義虛擬機和語言的路線，如 StarkNet 和 Cairo。
Sovereign Rollup
Rollup 類別中的最後兩個目前還僅僅存在於理論之中。Sovereign Rollup 與常見的 Rollup 的區別在於它有一個分叉選擇規則，允許它獨立於其基礎層進行分叉。相反，一個普通的 Rollup 會將其分叉選擇權委託給它的結算層，因為它需要確保 Rollup 的正確性。
Sovereign Rollup 在像 Celestia 這樣的 DA 層上最為突出，在那裡，Rollup 交易的正確性不由 DA 層來保證。正因為如此，像 Celestia 這樣的 Rollup 交易是默認的 Sovereign 交易，因為他們必須通過欺詐/ 有效性證明和分叉選擇來確保自己的交易正確性。這不應該被誤認為是共識，Celestia 提供的共識是關於交易排序的協議。
對於樂觀的 Sovereign Rollup，交易被認為是正確的，所以 Rollup 節點只需要從 Celestia 下載塊數據。zk-Sovereign Rollup 通過有效性證明來確保正確性，這些證明將通過 p2p 網絡在 Rollup 節點之間分發。
Sovereign Rollup 的重要性正體現在他們的分叉能力上，這使得 Rollup 能夠真正獨立於其基礎層。
結算 Rollup
結算層是一種專門為結算而建立的 Sovereign Rollup 體。重要的是，結算層是任何與 Rollup 具備雙向信任最小化橋樑的區塊鏈。該橋樑使代幣可以在 Rollup 層和結算層之間雙向轉移。信任最小化是橋樑的一個屬性，其中通信只依賴於通過驗證數據可用性和欺詐/ 有效性證明的誠實少數人假設。
和任何結算層一樣，結算 Rollup 的目的是為「Rollup」提供一個環境，以驗證證明、解決爭端和橋接代幣。雖然，從技術上講，在結算之上的「Rollup」是混合型的，因為它們通過結算 Rollup 所處的數據可用性層使用鏈外 DA，這使它們成為一個驗證層或一個樂觀的驗證層。
混合型
Validium
Validium 是一種混合型的 zk-Rollup，交易數據在鏈外發布，這意味著除了用於驗證有效性證明的結算層之外，還依賴外部環境。StarkEx 是唯一已經上線的驗證體的實例。StarkEx 是一個特定應用的驗證器，目前支持三個應用：Immutable X、Sorare 和 DeversiFi。StarkEx 還支持 zk-Rollup 模式，該模式被當下 TVL 第二大的 Rollup 應用 DyDx 使用。
StarkEx 使用了一個數據可用性委員會（DAC），該委員會由一組受信任的各方組成，為 StarkEx 的驗證體提供數據可用性。雖然將數據可用性委託給一個許可委員會降低了安全性，但它使 StarkEx 的驗證人能夠提供比 zk-Rollups 更便宜的交易。成本降低是可能的，因為向以太坊發布數據是很昂貴的，而這也是造成 Rollup 交易費用的主要可變成本。
附帶 DAC 的 Validium 的一些安全問題可以通過使用外部數據可用性層來減少。安全性的主要增加來自於區塊鏈提供的加密經濟安全，節點可以因為不誠實的活動而被監禁和砍掉。這種實施的有效性是對「Rollup」的成本- 安全權衡的一個有趣實驗。
Optimistic Validium
與 Validium 一樣，Optimistic Validium 也是一種混合的 Optimistic Rollup，其中交易數據被發佈到鏈外。對於這種特定的混合體應該被稱為什麼，還沒有達成普遍共識。
Metis 是目前唯一的 Optimistic Validium 實例。需要注意的是，Optimistic Validium 的安全度相比其對應的 Validium 更弱一些，因為數據的可用性是生成欺詐證明和成功解決爭端所必需的。如果發生了糾紛，而有關狀態轉換的數據不可用，那麼欺詐證明就不能證明欺詐。正因為如此，如果鏈外數據可用性提供者未能提供數據，資金就會從 Optimistic Validium 中被盜。
Volition
通過 zk-Rollup 和 Validium 的結合，還有一種混合型 Rollup，即 Volition。Volition 讓用戶可以選擇鏈上或鏈下的數據可用性。這種選擇是在個人交易層面上做出的，鏈外數據代表更便宜的費用和更低的安全性，而鏈上數據則導致更高的費用和更高的安全性。這給了用戶由個別系統提供的選擇自由，而不是明確地尋找適合用戶的成本- 安全偏好的鏈路。
目前，zkSync 2.0 是唯一公開宣布的開發中的 Volition。在 zkSync 2.0 中，鏈上數據由以太坊提供，而鏈下數據則由他們自己的專用 PoS 鏈提供，稱為 zkPorter。不過由於目前缺乏細節信息的披露，因此只能猜測未來 StarkWare 將為 StarkEx 或 StarkNet 提供一個用戶自定義的選項。
Adamantium
Adamantium 是一種每個人都要親自向網絡提供自己數據的 Validium。個人的交易數據由個人存儲（鏈外），並且他們必須保持在線以證明每個區塊的數據可用性。如果用戶不在線，或者未能證明，那麼他們的資金就會自動撤回到鏈上的結算層。雖然 StarkWare 提出了 Adamantium 的設計，但目前還沒有任何團隊在這方面取得了更多進展。而未來這種假設如若能夠順利落地，那麼對於那些希望對自己的安全進行更多個人控制的用戶或實體來說，可能會非常有吸引力。
Enshrined Rollup
Enshrined Rollup 是一個由現有區塊鏈一部分組成的 Rollup。簡單地說，它是一個執行分片。在以太坊 2.0 提案和其他類似的分片區塊鏈中看到的 Enshrined Rollup 和執行分片之間的區別是，執行分片被提議為單片。全局驗證器組將被分割成委員會，並分配給一個特定的分片，作為驗證器組。執行分片將作為一個獨立的區塊鏈，有自己的執行、共識和數據可用性，但它將檢查點返回到「信標鏈」，類似於側鏈檢查點回到他們選擇的鏈。理論上，一個以太坊的 Rollup 將只做執行，並使用信標鏈來驗證數據可用性和欺詐/ 有效性證明。
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