PTI:Optimistic Rollups的勝負手

Vitalik在2021年曾說：

Ingeneral,myownviewisthatintheshortterm,optimisticrollupsarelikelytowinoutforgeneral-purposeEVMcomputationandZKrollupsarelikelytowinoutforsimplepayments,exchangeandotherapplication-specificusecases,?butinthemediumtolongtermZKrollupswillwinoutinallusecasesasZK-SNARKtechnologyimproves.

現在名聲最響的ZKRollups項目都還沒有發幣，比如zkSync、StarkEX、StarkNet、Aztec等，而OptimisticRollup的絕代雙驕中Optimism的代幣已經在各大主流交易所流通交易，而且最近隨著加息落地、ETH2.0臨近、OP空投的拋壓盤消化殆盡等各方面因素影響，OP價格也有不錯的表現。面對這強勢的幣價表現，許多人不由得就會想問：OP到底哪里不如ZK？

超45萬地址參與Optimism Quests活動，累計為Optimism引入超38萬新地址:1月18日消息，Optimism Quests第一季活動已于1月17日結束，據Dune Analytics數據，共有456,722個地址參與Optimism Quests活動，NFT總鑄造數量為341.9萬枚，平均每個地址鑄造7.49枚NFT。此外，此次奧德賽活動累計為Optimism引入超38萬新地址。[2023/1/18 11:18:09]

我先列一下OptimisiticRollup與ZKRollup的幾個最關鍵的區別：

第一，安全性，ZKRollup優于OptimisticRollup。zkRollup提交給L1的新狀態隨附了Proofs，可繼承L1的安全保證；而OptimisticRollup提交給L1的新狀態沒有隨附證明，當TVL增長到一定量時，礦工可能被賄賂從而導致錯誤發生后的欺詐證明不被納入區塊中，繼而發生被盜風險；

算法穩定幣UXD在Optimism Devnet上推出:8月25日消息，算法穩定幣協議UXD Protocol宣布，已經在Optimism Devnet上推出UXD。用戶可以在optimism.uxd.fi上使用ETH鑄造、贖回UXD。

此外，UXD與Perpetual Protocol達成合作，支持使用ETH永續合約來創建Delta中性頭寸。[2022/8/25 12:47:20]

第二，拓展性，ZKRollup優于OptimisticRollup。Optimistic的實際吞吐量上限為500TPS，而ZK超過2000TPS，StarkEx甚至可達到9000TPS；

第三，可驗證最終性，ZKRollup優于OptimisticRollup。zkRollup的最終確定性時間很短，比如zkSync是10分鐘；而OptimisticRollup的最終確定性時間最少為一周。兩者相比資本效率相差很大；

Optimism觸及1.97美元后回落，24小時漲幅22.81%:7月30日消息，據行情數據顯示，Optimism（OP）于今晨觸及1.97美元后回落，現報價1.84美元，24小時漲幅22.81%。[2022/7/30 2:47:37]

第四，EVM兼容性，OptimisticRollup優于ZKRollup。OptimisticRollup兼容EVM，他們可以非常快速、便捷地將現有的EthereumLayer1上的各種Dapps吸引過去，所以目前OptimisticRollup系列的Layer2項目的TVL排名靠前。不過，隨著zkVM的研發，OptimisticRollup的這個優勢也將被削弱。

要搞清楚為什么Optimistic安全性不如ZK、資本效率低，需要了解OptimisticRollup的工作原理，接下來以ArbitrumRollup為例：

OptionRoom宣布ROOM將于2月5日21:30上線Uniswap:波卡生態預言機和預測協議OptionRoom發推稱，ROOM將于UTC時間2月5日13:30（北京時間2月5日21:30）上線Uniswap，同時提醒用戶注意甄別虛假代幣，等待官方發布合約地址公告。[2021/2/4 18:51:04]

ArbitrumRollup是一種OptimisticRollup。

其基本架構如下圖：

Arbitrum是作為Ethereum的Layer2協議，EthBirdge是Arbitrum鏈中正在發生的事情的最終權威來源，也需要維護鏈的Inbox/Outbox。Aribtrum的執行環境是AVM，AVM的設計起點是EVM，在許多方面都沒有改變，所以Arbitrum支持EVM編寫或編譯的程序。OffchainLabs給Arbitrum編寫的操作系統是ArbOS，ArbOS為智能合約提供了與EVM兼容的執行環境，所以ArbOS這個操作系統中可以運行EVM兼容的Dapps，也就意味著Ethereum鏈上的各種Dapps可以直接遷移過來。

比特幣核心開發者Peter Todd指責Optimism開發者在以太坊主網上測試錯誤:以太坊二層擴容解決方案Optimism開發者發推表示，Optimistic虛擬機（OVM）依賴于其在6個月之前分叉的Geth版本，之后我們在分叉版本上發現了一個錯誤，但不清楚根本原因，直到昨晚，我們意識到該錯誤實際上存在于geth舊版本中，可能會導致尚未升級的節點不同步。由于在ethernodes.org上發現幾乎所有節點都進行了升級，因此我們決定測試該錯誤，但我們犯了一個錯誤，沒有考慮到未升級的少數節點。從這件事中學到的教訓是，永遠不要低估一個人的行為在去中心化網絡中所產生的影響。目前Geth團隊正在就如何使用開源軟件的獨特需求進行討論。對此，比特幣核心開發者PeterTodd發推稱，“結果證明所謂的以太坊分叉是由開發人員自己觸發的，開發人員為找出一個錯誤而在主網上進行測試。無論如何，這表明‘多實現方式’有多么瘋狂。”[2020/11/12 12:24:28]

Arbitrum在ArbitrumRollup鏈上發生的所有交易都是記錄在Rollup鏈上的。在Arbitrum上執行交易也需要ETHGasFee，但比Layer1上更便宜很多。提交到Ethereum鏈上的是原始交易數據，合約的計算執行和存儲是在ArbitrumRollup鏈上。優化交易壓縮以最大限度地減少需要在Ethereum鏈上發布的內容，對于Layer2降低成本和提高吞吐量至關重要。對于不攜帶自己的Calldata的簡單轉賬交易，基準測試表明：Arbitrum允許每秒最多4500筆轉賬交易。

如何達成共識？

ArbitrumRollup是一種樂觀的Rollup，也就是說先默認大家都是誠實的，所以在發布斷言時，不要求隨附證明其有效性。而是采取欺詐證明的機制來確保Layer2網絡的正確共識。

Arbitrum的欺詐證明：當斷言在鏈上發布時，做出該斷言的驗證者會發布保證金，并且有一個時間窗口，如果他們認為這是錯誤的，任何人都可以發布自己的保證金并質疑斷言。在挑戰窗口期，斷言者和挑戰者可以來回交互協議，鏈上合約充當協議的裁判。最后，裁判確定一方提出了虛假索賠，沒收保證金來懲罰該方。

那么Arbitrum究竟是怎么解決挑戰期內的爭議的？

核心是交互式證明。這其實是一種對爭議做細化剖析，來尋找關鍵爭議點，并通過Layer1Referee來判斷的方案。

舉例說明：假設Alice提交了一個斷言，而Bob不同意并發起了挑戰。如果Alice的聲明涵蓋了N個執行步驟，則她發布兩個大小為N/2的聲明，它們結合起來產生她的初始N步聲明，然后Bob選擇Alice的N/2步聲明中的一個來挑戰。現在爭議的規模已經減少了一半。這個過程繼續進行，在每個階段將爭議減半，直到他們對一個執行步驟產生分歧。將爭議縮小到一個步驟時，L1裁判才需要通過查看指令實際執行的操作以及Alice關于它的聲明是否正確來解決爭議。

Arbitrum采用的交互式證明與EthereumLayer1采用的重新執行交易相比，區別在于：重新執行交易是需要模擬整個交易的執行，而交互式證明是讓Alice和Bob兩個人自己把爭議縮小到一個步驟，從而使得L1裁判只需要模擬1個交易的執行。Arbitrum和Optimism的區別也體現在爭議的解決上，Optimism是把整個有問題的交易都通過EVM運行。

由上可知，OptimisticRollups之所以安全性不如ZK、資本效率低，關鍵在于證明機制不同。

回歸到擴容的初心，相對于以太坊L1的性能，OptimisticRollup其實已經實現了擴容的主要目的，而且因為OptimisticRollups有EVM兼容的優點，發展情況還不錯。在Layer2項目的TVL排行榜上，OptimisticRollups的絕代雙驕Arbitrum和Optimism分別以2.48B和1.04B的TVL位列前2。Arbirum生態入駐了21種分類的249個應用協議，Optimism生態也有179個項目。

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