Optimisitic Rollup 到底哪里不如 ZK Rollup?

原用标题:《OptimisticRollups的胜负手》

作者:IOBCCapital

Vitalik在2021年曾说:

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

现在名声最响的ZKRollups项目都还没有发币,比如zkSync、StarkEX、StarkNet、Aztec?等,而OptimisticRollup的绝代双骄中Optimism的代币已经在各大主流交易所流通交易,而且最近随着加息落地、ETH2.0临近、OP空投的抛压盘消化殆尽等各方面因素影响,OP价格也有不错的表现。面对这强势的币价表现,许多人不由得就会想问:OP到底哪里不如ZK?

Coinbase Wallet现已集成Optimism:金色财经报道,以太坊L2网络Optimism在社交媒体上宣布,Coinbase Wallet现已集成Optimism,Coinbase Wallet将Optimism网络上的 ETH 换成 USDC、DAI、USDT 或 WBTC,Optimism 的交易费用相对较低(比Layer 1以太坊低 10 倍),用户将获得 2 OP 作为奖励。[2023/3/10 12:52:47]

我先列一下OptimisiticRollup与ZKRollup的几个最关键的区别:

第一,安全性,ZKRollup优于OptimisticRollup。zkRollup提交给L1的新状态随附了Proofs,可继承L1的安全保证;而OptimisticRollup提交给L1的新状态没有随附证明,当TVL增长到一定量时,矿工可能被贿赂从而导致错误发生后的欺诈证明不被纳入区块中,继而发生被盗风险;

第二,拓展性,ZKRollup优于OptimisticRollup。Optimistic的实际吞吐量上限为500TPS,而ZK超过2000TPS,StarkEx甚至可达到9000TPS;

数据:Optimism上AMM协议Velodrome TVL突破1亿美元:1月20日消息,据Defillama数据显示,Optimism 上 AMM 协议 Velodrome TVL 达 1.01 亿美元,创下自 2022 年 8 月份以来的新高。[2023/1/20 11:23:50]

第三,可验证最终性,ZKRollup优于OptimisticRollup。zkRollup的最终确定性时间很短,比如zkSync是10分钟;而OptimisticRollup的最终确定性时间最少为一周。两者相比资本效率相差很大;

第四,EVM兼容性,OptimisticRollup优于ZKRollup。OptimisticRollup兼容EVM,他们可以非常快速、便捷地将现有的EthereumLayer1上的各种Dapps吸引过去,所以目前OptimisticRollup系列的Layer2项目的TVL排名靠前。不过,随着zkVM的研发,OptimisticRollup的这个优势也将被削弱。

Optimism计划12月13日公开演练将Goerli网络迁移至Bedrock:12月6日消息,Optimism宣布计划在北京时间12月13日2:00公开演练将Optimism Goerli迁移到Bedrock。Optimism对现有的L1 Goerli和Optimism Goerli网络进行分叉,将在两个网络上运行完整的端到端迁移,这大约需要一个小时。预演结束后,分叉的Optimism Goerli网络将升级为Bedrock。此次迁移演练主要针对基础设施提供商和运行节点。

据此前报道,今年5月,Optimism宣布推出去中心化Rollup基础架构Bedrock,该架构尽可能重用以太坊的代码、基础设施和设计模式,并表示“EVM等效”已是过去时,Bedrock带来的是“以太坊等效”。

Optimism表示,Bedrock将作为交互式故障证明系统Cannon的基础架构进行发布,其优势包括交易费用降低、最大吞吐量提升、节点同步速度提高。[2022/12/6 21:26:18]

要搞清楚为什么Optimistic安全性不如ZK、资本效率低,需要了解OptimisticRollup的工作原理,接下来以ArbitrumRollup为例:

Optimism生态去中心化永续合约协议Pika Protocol公布OP代币分配计划:金色财经消息,Optimism生态去中心化永续合约协议Pika Protocol公布OP代币分配计划,其中将用15万枚OP奖励给协议原有支持者(30%)和未来交易者(70%);将60万枚代币用作流动性激励,其中20%给早期支持者,80%给未来用户;15万枚OP用作赠款,早期贡献者占比10%,未来奖励占比90%。其中早期支持者的4.5万枚(15万枚的30%)OP奖励已于2022年7月16日完成快照,所有在该日期之前支付至少10美元交易费的交易者都有资格获得,且每支付1 USDC费用将奖励0.306枚OP,大于1000 USDC的交易者每人则将获得306枚OP奖励。[2022/8/30 12:56:54]

ArbitrumRollup是一种OptimisticRollup。其基本架构如下图:

YouTube频道TopTenz借Coinbase首席执行官名义进行:YouTube上拥有163万订阅者的频道TopTenz,今日一直循环播放Coinbase首席执行官Brian Armstrong回答观众问题的镜头以冒充直播,诱导用户发送比特币付款并声称可换取5000 BTC赠品。到目前为止,子已获取近7.2 BTC。(Cointelegraph)[2020/4/6]

Arbitrum是作为Ethereum的Layer2协议,EthBirdge是Arbitrum链中正在发生的事情的最终权威来源,也需要维护链的Inbox/Outbox。Aribtrum的执行环境是AVM,AVM的设计起点是EVM,在许多方面都没有改变,所以Arbitrum支持EVM编写或编译的程序。OffchainLabs给Arbitrum编写的操作系统是ArbOS,ArbOS为智能合约提供了与EVM兼容的执行环境,所以ArbOS这个操作系统中可以运行EVM兼容的Dapps,也就意味着Ethereum链上的各种Dapps可以直接迁移过来。

Arbitrum在ArbitrumRollup链上发生的所有交易都是记录在Rollup链上的。在Arbitrum上执行交易也需要ETHGasFee,但比Layer1上更便宜很多。提交到Ethereum链上的是原始交易数据,合约的计算执行和存储是在ArbitrumRollup链上。优化交易压缩以最大限度地减少需要在Ethereum链上发布的内容,对于Layer2降低成本和提高吞吐量至关重要。对于不携带自己的Calldata的简单转账交易,基准测试表明:Arbitrum允许每秒最多4500笔转账交易。

如何达成共识?

ArbitrumRollup是一种乐观的Rollup,也就是说先默认大家都是诚实的,所以在发布断言时,不要求随附证明其有效性。而是采取欺诈证明的机制来确保Layer2网络的正确共识。

Arbitrum的欺诈证明:当断言在链上发布时,做出该断言的验证者会发布保证金,并且有一个时间窗口,如果他们认为这是错误的,任何人都可以发布自己的保证金并质疑断言。在挑战窗口期,断言者和挑战者可以来回交互协议,链上合约充当协议的裁判。最后,裁判确定一方提出了虚假索赔,没收保证金来惩罚该方。

那么Arbitrum究竟是怎么解决挑战期内的争议的?

核心是交互式证明。这其实是一种对争议做细化剖析,来寻找关键争议点,并通过Layer1Referee来判断的方案。

举例说明:假设Alice提交了一个断言,而Bob不同意并发起了挑战。如果Alice的声明涵盖了N个执行步骤,则她发布两个大小为N/2的声明,它们结合起来产生她的初始N步声明,然后Bob选择Alice的N/2步声明中的一个来挑战。现在争议的规模已经减少了一半。这个过程继续进行,在每个阶段将争议减半,直到他们对一个执行步骤产生分歧。将争议缩小到一个步骤时,L1裁判才需要通过查看指令实际执行的操作以及Alice关于它的声明是否正确来解决争议。

Arbitrum采用的交互式证明与EthereumLayer1采用的重新执行交易相比,区别在于:重新执行交易是需要模拟整个交易的执行,而交互式证明是让Alice和Bob两个人自己把争议缩小到一个步骤,从而使得L1裁判只需要模拟1个交易的执行。Arbitrum和Optimism的区别也体现在争议的解决上,Optimism是把整个有问题的交易都通过EVM运行。

由上可知,OptimisticRollups之所以安全性不如ZK、资本效率低,关键在于证明机制不同。

回归到扩容的初心,相对于以太坊L1的性能,OptimisticRollup其实已经实现了扩容的主要目的,而且因为OptimisticRollups有EVM兼容的优点,发展情况还不错。在Layer2项目的TVL排行榜上,OptimisticRollups的绝代双骄Arbitrum和Optimism分别以2.48B和1.04B的TVL位列前2。Arbirum生态入驻了21种分类的249个应用协议,Optimism生态也有179个项目。

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