以太坊L2擴容方案深度解析：樂觀匯總vs零知識證明

以太坊作爲當前區塊鏈領域最活躍的平台之一，承載着衆多去中心化應用，從去中心化金融到非同質化代幣，生態系統蓬勃發展。然而，這種繁榮也帶來了一些挑戰，如網路擁堵導致的交易費用飆升、處理時間延長和失敗率上升，影響了用戶參與的積極性。

爲解決這些問題並保持主鏈的分布式特性，社區主要採用了L2擴容方案。L2的核心思想是將計算和交易從主網轉移到第二層網路執行，只將最終結果提交到主網。這種方法能夠提高交易效率、降低費用，同時保持主網的安全性。

目前，較爲知名的L2方案包括Rollups和側鏈。Rollups又可細分爲樂觀匯總（Optimistic Rollups）和零知識匯總（Zero-Knowledge Rollups，簡稱ZK-Rollups）。

樂觀匯總將所有交易計算和狀態更新放在L2網路進行，然後將壓縮後的原始數據批量發布到主網。L2節點默認認爲這些交易有效，採用了"無罪推定"的原則。這種模式省去了大量不必要的驗證，顯著提高了交易確認速度和效率。

在交易提交後，驗證者有七天時間可以提交欺詐證明。如果發現問題交易，L1上的智能合約將進行驗證。一旦確認存在問題，該交易所在的批次及後續批次都將回滾，作惡節點將受到懲罰，而驗證者將獲得獎勵。如果七天內沒有收到欺詐證明，所有交易將被確認爲合法。

實際上，"欺詐證明"機制的威懾作用遠大於其實際懲罰效果。目前幾乎沒有節點提交過欺詐證明，更不用說真正證實節點作惡。這是因爲各個項目都經過了充分測試，作惡成本高昂，且潛在的經濟和信譽損失遠超過可能獲得的微小利益。

相比節點作惡，網路波動或軟件bug導致的問題更爲常見。樂觀匯總的主要缺點在於七天挑戰期可能影響資金流轉，以及存在一定的中心化風險。

與樂觀匯總不同，ZK-Rollups在提交數據時需要附帶一個有效性證明。它同樣在鏈下進行交易，但在正式提交前，需要先計算出一個有效性證明。

ZK技術早在區塊鏈出現前就已存在，但其應用範圍受限於現實世界的復雜性。區塊鏈應用ZK技術的優勢在於能夠將復雜性限制在智能合約內，只需驗證區塊鏈上的數據和計算。這種方式只需信任去中心化的智能合約，無需依賴任何中心化組織或個人。

ZK-Rollups的復雜性體現在需要根據交易執行的數據和邏輯，編譯成復雜的邏輯電路圖，然後通過專用證明器進行密碼學計算，生成可快速驗證的結果。這個過程通常需要專用的編譯器和驗證器來完成。

關於L2網路的成本問題，樂觀匯總主要涉及兩部分：一是將壓縮後的交易數據提交到L1時的交易費用；二是L2節點的運營成本。這些成本最終會轉嫁給用戶。值得注意的是，以太坊的EIP-4844方案已大幅降低了L2與主網交互的費用。此外，維護節點需要鎖定大量資金，可能導致投資者錯失其他機會。

ZK-Rollups的主要成本來自於計算資源，生成零知識證明需要大量計算資源和專門的硬件。同時，它也需要承擔將數據提交到鏈上的交易費用。專業硬件的需求可能導致網路更加中心化。

無論是樂觀匯總還是ZK-Rollups，都是以太坊生態應對可擴展性挑戰的重要解決方案。隨着以太坊EIP-4844等升級的落地，L2的數據發布成本已顯著降低，這將進一步釋放兩種方案的潛力。