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查看食譜 樂觀型與 ZK Rollups:L2 區塊鏈擴容技術解析 |Quicknode已通過 SOC 2 Type II 認證 · ISO 27001
答案>了解第二層網路與 Rollup 技術>樂觀捲積與 ZK 捲積的比較 簡而言之:樂觀型 Rollup 與 ZK Rollup 在第二層(Layer 2)的擴展方式截然不同。樂觀型 Rollup 會將狀態更新發佈至第一層(Layer 1),並假設這些更新有效,除非有人在為期七天的欺詐證明窗口期間對其提出異議。ZK Rollup 則會為每次更新附加一個加密有效性證明,由第一層立即驗證,因此沒有異議期。 樂觀 Rollup 目前更為簡單、與 EVM 相容性更高,且技術更為成熟。ZK Rollup 則提供更快的最終確定性、near 即時提領,以及更佳的長期效率。其代價在於證明生成更為困難,且歷史上與 EVM 的相容性較弱,不過這方面的差距正在迅速縮小。請根據您更重視的因素來選擇:是當前的相容性與成熟度,還是更快的最終確定性與面向未來的設計。
簡單的解釋
試想兩種機場安檢系統。
樂觀的做法就像美國運輸安全管理局(TSA)的「PreCheck」計畫。該計畫假定乘客值得信賴,因此能快速通過安檢,但事後會透過隨機抽查來發現問題。若有人被查出攜帶違禁物品,整個流程便會被逆轉。
ZK 方法就像一台全身掃描儀。每位乘客在通過之前都會經過檢查,因此你可以立即、且以數學上的確定性得知,一切正常。
兩者雖以不同方式達成相同目標(安全性),但 PreCheck(樂觀驗證)速度較快且較為簡單,但在獲得完全授權前會有一段延遲;而掃描器(零知識驗證)則能即時驗證,但需要更先進的技術。
樂觀 Rollup 的運作原理
在樂觀式匯總中,排序器會在 L2 上執行交易,並將產生的狀態更新發佈至 L1。關鍵在於「樂觀」二字:系統假設該更新是正確的,並在未立即驗證的情況下繼續進行。正是這種假設使其運作迅速且成本低廉,因為 L1 無需重新執行或驗證每筆交易。
安全性源自於爭議處理流程。更新發布後,會有一段挑戰期,在Arbitrum 和Optimism 上通常為 7 天。在此期間,任何認為該更新有誤的人士均可提交「欺詐證明」。欺詐證明用以顯示,執行交易所得到的結果與排序器所聲稱的結果不同。若該證明有效,錯誤的更新將被撤銷,而誠信有問題的排序器則會受到懲罰。
實際上,這意味著提領需等待 7 天。若要將資產從樂觀捲積(optimistic rollup)轉回 L1,您必須等待挑戰窗口關閉後,提領才會最終完成。第三方跨鏈橋透過預先提供流動性來提供更快的提領服務,但協議層面的結算仍需 7 天。
Arbitrum, 按 TVL 計算的最大 L2 層
Optimism,該系統為Base 、Mode 、Zora 及其他區塊鏈所使用的 OP Stack 提供動力
Base,由 Coinbase 營運
ZK Rollups 的運作原理
在 ZK Rollup 中,排序器會在 L2 上執行交易,並產生一份加密有效性證明(即零知識證明,例如 ZK-SNARK 或 ZK-STARK)。該證明從數學上證明了狀態變更的計算結果正確無誤。此證明會連同狀態更新一併發佈至 L1。隨後,L1 上的智慧合約會在鏈上驗證該證明,此過程既快速又經濟(僅需數十萬 Gas)。
由於證明能確保更新正確無誤,因此無需設置挑戰時窗。一旦 L1 驗證了證明,狀態即告確定。從 ZK Rollup 提現至 L1 的過程可在數分鐘至數小時內完成——這僅需生成並提交證明所需的時間,而非 7 天。
生成 ZK 證明需要大量的運算資源和專用硬體。
驗證會增加批次最終確定前的延遲。
要實現與 EVM 的完全相容性相當困難,因為 EVM 的設計之初並未將零知識證明納入考量。
早期的 ZK Rollup 迫使開發者必須使用自訂語言重新編寫合約。現代的 zkEVM(zkSync Era、Polygon zkEVM、Scroll )現已支援 Solidity,但相容性程度各不相同。
主要的 ZK Rollup 方案包括zkSync Era、StarkNet (該方案採用 Cairo 而非 Solidity)、Scroll 以及Polygon zkEVM。
在兩者之間做出選擇
目前具備最高程度的 EVM 相容性
接通規模最大的 L2 生態系統與流動性
最簡便的開發者體驗,只需稍作修改即可部署現有的 Solidity 合約
你可以接受 7 天的提款週期,或者使用「橋接」機制來加速資金撤出
快速的 L1 最終確定性與near —— 即時提領
基於數學而非經濟誘因的更強大安全保障
隨著零知識證明技術的改進,長期效率將有所提升
而且您的equipe 現已支援當前的 zkEVM 相容性
實際上,對於許多應用程式而言,這個選擇的重要性正日益降低。這兩種類型都在持續改進,而 L2 平台正朝著共同標準與互通性邁進。許多團隊會同時在多個 L2 平台上部署應用程式。
樂觀型 Rollup 與 ZK Rollup 之間的主要差異是什麼?
這兩種 Rollup 類型皆在鏈下執行交易,並將資料回傳至Ethereum ,但它們證明正確性的方式卻截然不同。樂觀型 Rollup 假設交易均為有效,並仰賴「欺詐證明窗口」來偵測作弊行為;而 ZK Rollup 則透過加密證明預先驗證有效性,因此第一層(Layer 1)能立即信任每批交易。如表格所示,這項設計選擇會影響交易最終性、提領速度、成本及相容性。
維度 | 樂觀型 Rollup | ZK Rollups |
|---|
驗證方法 | 欺詐證明(假設有效) | 有效性證明(證明有效) |
回退至 L1 | 約 7 天 | 分鐘到小時 |
安全性模型 | 經濟型、以挑戰為導向 | 基於數學的加密技術 |
EVM 相容性 | 今天非常熱 | 正在改善中,具體情況因 zkEVM 而異 |
證明費用 | Low,無需產生校樣 | 更高層級,證明生成相當耗時 |
範例 | Arbitrum,Optimism,Base | zkSync Era,StarkNet ,Scroll |
樂觀捲積與 ZK 捲積,哪一種的最終性更快?
ZK Rollup 能更快達到第一層(Layer 1)的最終確定性。由於有效性證明可確保批次正確無誤,因此一旦Ethereum 驗證該證明,狀態便會立即確定,通常只需數分鐘至數小時。儘管在第二層(L2)上交易看似瞬間完成,但樂觀型 Rollup 必須等待約 7 天的挑戰期結束,提現交易才能在第一層(L1)上完全確定。這直接源於各系統處理區塊鏈最終確定性的方式。
ZK Rollup 的安全性是否比樂觀 Rollup 更高?
這兩種方案提供不同類型的安全性,而非單純地「更高」或「更低」。ZK Rollup 的安全性源自加密技術:有效的證明即表示狀態變更正確無誤。樂觀型 Rollup 的安全性則源自經濟激勵機制,以及「至少有一方誠實參與者會在挑戰時段內提交欺詐證明」的假設。只要建構得當,這兩種方案均被視為安全的。此外,兩者目前仍依賴排序器,各開發團隊正致力於將其去中心化。
Rollup 是否能提升區塊鏈的吞吐量?
是的。Rollups 是當今Ethereum 實現擴展的主要方式。它們將大量 L2 交易批次彙整為單次 L1 提交,藉此提升吞吐量並降低每筆交易的成本。無論是樂觀 Rollups 還是 ZK Rollups,每秒處理的交易量都遠超過單靠 Layer 1 所能處理的數量。因此,在兩者之間做出選擇時,通常並非取決於純粹的處理容量,而是取決於交易最終性、成本以及相容性。關於這兩項指標的差異,請參閱「吞吐量與延遲」的說明。
Quicknode 如何同時支援這兩種類型
Quicknode 為樂觀型與 ZK Rollup 均提供完整的 RPC 支援。Arbitrum 、Optimism 、Base 、zkSync 、StarkNet 、Scroll 以及Polygon 中的 zkEVM 皆運行於相同的Quicknode 平台上,並具備相同的開發者體驗、服務水準協議 (SLA) 及工具集。Quicknode Streams 支援這兩種 Rollup 類型資料的串流傳輸,且增強的 API 方法在兩者上皆可運作。
常見問題
樂觀型 Rollup 的成本是否比 ZK Rollup 更低?
樂觀型 Rollup 可避免生成加密證明所產生的成本,因此其證明開銷較低。零知識(ZK)Rollup 雖需耗費更多運算資源來產生有效性證明,但能以更緊湊的形式將資料上傳至第一層。實際手續費取決於特定網路及資料成本,隨著Ethereum 資料可用性的提升,這兩種類型的成本均已大幅降低。
為什麼樂觀型 Rollup 設有 7 天的提領等待期?
7 天窗口期是挑戰期,在此期間任何人皆可針對不正確的狀態更新提交欺詐證明。向第 1 層的提現僅在該窗口期結束後才會最終確認,以確保有足夠的時間偵測並撤銷欺詐行為。第三方橋接器可預先提供流動性以加速退出,但底層協議的結算仍需等待該窗口期結束。
什麼是 zkEVM?
zkEVM 是一種與Ethereum 虛擬機(EVM)相容的 ZK Rollup 虛擬機,讓開發者能在享受有效性證明優勢的同時,部署標準的 Solidity 合約。諸如zkSync Era、Polygon zkEVM 以及Scroll 等實作方案,提供了不同程度的 EVM 等效性,且與樂觀 Rollup 之間的相容性差距正持續縮小。
是否可以在這兩種 Rollup 類型上使用相同的 dApp 程式碼?
通常是這樣。樂觀型 Rollup 與 EVM 高度相容,因此現有的 Solidity 合約通常只需進行極少量的修改即可部署。現代的 zkEVM 也支援 Solidity,儘管某些 ZK Rollup(例如StarkNet )會使用像 Cairo 這樣的自訂語言。許多團隊會將同一款應用程式部署在這兩種類型的多個 L2 上。
我應該基於哪種 Rollup 類型來建構?
若要實現最高的 EVM 相容性、擁有當前最大的生態系統,以及部署現有合約的最簡便途徑,請選擇樂觀型 Rollup;當快速最終性、near 即時提領以及加密安全性至關重要時,請選擇 ZK Rollup。由於兩大生態系統正朝著共同標準匯聚,許多應用程式會同時部署於這兩者之上。
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