加密货币中的 Rollups：Layer 2 解决方案初学者指南

如果您曾经尝试在高峰交易时段发送加密货币，并发现自己无休止地等待交易完成，或者更糟糕的是，发现费用超过了您发送的金额，那么您绝对不是一个人。 

随着去中心化应用和区块链金融的日益普及，像以太坊这样的网络面临着越来越大的跟进压力。为了应对这些挑战，开发者们开始寻求名为 Rollups 的创新型 Layer 2 解决方案。

因此，这些工具使区块链能够更快、更便宜地处理更多交易，同时保持强大的安全性。但Rollup究竟是什么？为什么它们对去中心化应用的未来至关重要？让我们一探究竟。

关键精华

• Rollups 是第 2 层解决方案，它将链下交易批量处理并发布到以太坊上，以降低费用并提高速度。

• Rollups 降低了成本和交易时间，使 DeFi 交易、NFT 铸造和区块链游戏更容易实现。

• 两种主要的 Rollups 类型是 Optimistic Rollups（例如 Optimism、Arbitrum）和 ZK-Rollups（例如 zkSync Era、StarkEx）。

• 当前的挑战包括入职复杂性、提款延迟以及不同汇总之间的互操作性有限。

加密货币中的 Rollups 是什么？

Rollups 是一种强大的二层 (L2) 扩容方案，旨在解决以太坊等区块链网络面临的最大挑战之一：可扩展性。随着流行的一层 (L1) 区块链不断发展，它们常常面临网络拥堵、交易速度慢和 Gas 费高昂等问题。

虽然第 1 层解决方案专注于基础区块链本身，但第 2 层解决方案（如汇总）在这些区块链之上工作，以提高性能而不影响安全性。

加密货币中的Rollup 机制的工作原理是在链下（即以太坊主区块链之外）处理多笔交易，然后将这些交易打包或“卷起”成一个压缩的批次。之后，这个批次会作为一笔交易发布回 Layer 1 区块链。

通过这种方式，rollup 可以有效地将 gas 费用分摊给众多用户，从而显著降低每笔交易的成本。更重要的是，由于 rollup 将交易数据发布到以太坊的 Layer 1，因此它们继承了其强大的安全保障。 

任何试图更改或撤销Rollup交易的尝试都需要修改以太坊区块链本身，这几乎是不可能的，因为以太坊具有去中心化的特性。这意味着用户可以在不牺牲以太坊所提供的安全性和可信度的前提下，享受更快、更便宜的交易。

此外，rollup 有多种类型，例如 Optimistic Rollup 和 ZK Rollup，每种类型都使用不同的方法来验证交易。它们对于去中心化金融 (DeFi)、游戏以及其他对高吞吐量和低费用至关重要的应用尤其有价值。

加密货币中的 Rollups 类型

加密货币中主要有两种类型的汇总，它们都处理链下交易以减少第 1 层的拥堵和成本。但是，它们使用不同的方法来验证这些交易的有效性。 

下面让我们更详细地了解一下：

乐观汇总

Optimistic Rollup 是最早也是最受欢迎的 Layer 2 解决方案之一，旨在扩展以太坊和其他区块链网络。Optimistic Rollup 的核心思想非常简单：它假设所有链下处理的交易都是“乐观”有效的。 

因此，这些 rollup 并非立即验证每笔交易，而是将批量交易提交到以太坊主链，无需预先提供证明。由于默认信任交易，Optimistic Rollup 内置了一种名为“欺诈证明”系统的内置安全机制。 

这允许任何人在预定的时间段内对可疑或潜在无效的交易提出质疑。此外，如果欺诈证明有效，rollup 系统将恢复无效交易，从而维护网络的完整性。 

为了阻止虚假挑战或不良行为，挑战者和交易提交者通常都会将以太坊作为抵押品，如果他们行为不诚实，就会损失这些抵押品。Optimism 和 Arbitrum 是最著名的两个 Optimistic Rollup 项目。 

它们相对简单并且与现有的以太坊智能合约兼容，因此受到开发人员和用户的欢迎。

优势

• 只需进行少量修改即可与现有的以太坊智能合约兼容。
• 与 ZK-rollups 相比，前期计算成本较低。

限制：

• 争议期可能会导致最终交易确认时间变慢（在某些情况下长达一周）。
• 需要用户或验证者主动监控以提交欺诈证明。

零知识 (ZK) 汇总

与乐观汇总 (Optimistic Rollups) 不同，零知识汇总 (ZK Rollups) 采用了一种完全不同的交易验证方法。ZK Rollups 不会假设交易有效并等待可能的挑战，而是生成称为零知识证明的加密证明。 

这些零知识证明从数学上保证了每批交易在发布到以太坊主网之前的正确性。此外，它们高效简洁，这意味着它们无需将全部交易数据发布到链上即可提供强大的安全保障。

这减少了数据大小，降低了 Gas 费用，并实现了近乎即时的最终确定性，因为无需等待挑战期。在确认提款和最终确定交易方面，ZK-rollup 通常比 Optimistic Rollup 更快。 

然而，它们的构建也更加复杂，并且需要复杂的加密技术。使用 ZK-rollups 的项目包括 zkSync Era 和 Starkware 的 StarkEx。 

这些项目在需要高吞吐量和隐私的应用中特别受欢迎，例如游戏、支付和 DeFi 平台。

另请阅读：去中心化金融（DeFi）终极指南

优点：

• 由于无需等待争议，因此交易完成速度更快。
• 由于高效的数据压缩和验证，费用可能会降低。
• 以太坊的可扩展性路线图越来越受到支持。

限制：

• 构建和集成更加复杂，特别是对于具有复杂逻辑的智能合约。
• 生态系统和工具仍在增长但进步迅速。

Rollups 在加密货币中的用例

以下是加密货币领域中一些真实的 Rollup 案例，展示了它们如何被积极地用于扩展区块链应用程序：

仲裁 

Arbitrum是按总锁定价值 (TVL) 计算最大的 Rollup 和 Layer 2 区块链。它采用乐观 Rollup 技术，通过在链下批量处理交易并将压缩数据提交到以太坊主网来扩展以太坊。

Arbitrum 提供两条 L2 链：Arbitrum One（兼容 EVM）和 Arbitrum Nova（针对游戏和 NFT 进行了优化）。该解决方案通过以太坊共识机制，在降低费用、提高吞吐量的同时，确保了安全性。

不变的X

Immutable X是一个领先的 NFT 市场，它使用 zk-rollups（特别是 zk-SNARKs）在以太坊上实现快速、经济实惠且可扩展的 NFT 铸造和交易。

与链上以太坊交易相比，这种方法显著降低了交易费用和处理时间，使得 NFT 在游戏、收藏品和数字艺术领域更易于获取和实用。

乐观主义（OP 主网） 

Optimism是 2021 年推出的另一项重要的 Layer 2 解决方案，它利用 Optimistic Rollup 来扩展以太坊。Optimism 支持以太坊的 Solidity 编程语言，并使用以太坊上的单轮欺诈证明来保障安全。Optimism 已成为领先的 Layer 2 解决方案提供商，帮助去中心化应用程序运行得更快、更经济。

基地由 Coinbase 提供

Base 是Coinbase 于 2023 年推出的 Layer 2 扩容解决方案，基于 OP Stack 技术（大多数乐观的 Rollup 都使用这项技术）。

它现在是仅次于 Arbitrum 的第二大 L2 链，为以太坊 dApp 提供可扩展且开发者友好的环境，并降低交易成本

斯塔克网

StarkNet由 StarkWare 开发，是一个 zk-rollup 二层网络，旨在提供以太坊上的低成本、高吞吐量交易。

它提供了一个开发人员友好的环境，将 dApp 迁移到第 2 层，提高了可扩展性和用户体验，同时保持了以太坊的安全性。

为什么 Rollups 对日常加密货币用户很重要

以下是加密货币用户需要加密货币汇总的几个原因：

降低交易费用

以太坊上加密货币用户最大的难题之一就是高昂的 Gas 费用，有时甚至比实际交易费用还要高。这使得小额交易或 NFT 购买变得不划算。 

加密货币中的 Rollups 将多笔交易批量合并，并将它们作为一个整体提交到主链，从而分摊成本。这显著降低了费用。

更快的交易时间

在像以太坊这样拥堵的区块链上，交易可能需要几分钟甚至更长时间才能确认，尤其是在繁忙时段。Rollups 在链下处理交易，并且只将压缩数据上传到链上，从而显著加快了速度。 

这意味着用户可以与去中心化应用（dApp）进行交互，而不会遇到令人沮丧的延迟。例如，像 OpenSea 这样的NFT 平台使用 Arbitrum，使用户能够以比以太坊主网更快的确认速度铸造和交易 NFT，从而提升用户体验。

改进新用户的可访问性

加密货币领域的 Rollups 降低了区块链的准入门槛，使其更加经济实惠且易于使用。这意味着全球更多用户可以参与 DeFi、游戏和 NFT，而无需担心高昂的费用或缓慢的网络响应。

从第 1 层继承的安全性

与一些为了速度而牺牲安全性的扩容方案不同，Rollup 将交易数据发布回以太坊 Layer 1，继承了其强大的安全性。

即使交易发生在链下，这也能确保用户的资金安全。这种平衡对于加密服务的信任至关重要。

加密货币中 Rollups 的局限性

虽然汇总带来了许多好处，但它们也有一些您应该注意的重要限制。 

用户入职和复杂性

尽管 Rollup 有很多好处，但许多加密货币平台都要求用户将资产从以太坊桥接到 Layer 2。这个过程可能会令人困惑，如果用户不小心，有时甚至会带来风险，导致资金损失或失误。钱包兼容性和管理多个账户也增加了复杂性。

Optimistic Rollups 的提现延迟

由于Optimistic Rollup依赖挑战期来检测欺诈行为，将资金提现回以太坊可能需要长达一周的时间。这种延迟是一个痛点，尤其是在市场低迷时期，用户希望快速获取资产。

生态系统碎片化和互操作性问题

加密货币中有几种汇总，包括 Optimism、Arbitrum、zkSync、StarkEx 等。 

然而，如果不先回到 Layer 1，在不同的 Rollup 之间直接转移资产通常很复杂，甚至根本不可能。这种碎片化增加了成本和摩擦，限制了无缝的用户体验。

技术和开发挑战

ZK-rollups 虽然前景广阔，但涉及复杂的加密技术，可能会限制所支持的智能合约类型，不过这种情况正在改善。

此外，Optimistic Rollup 需要主动监控欺诈证明，这可能会使网络维护和安全假设变得复杂。开发者必须谨慎权衡这些利弊。

另请阅读：加密货币交易中的热门算法

结语

随着区块链技术的不断发展，可扩展性仍然是其最紧迫的挑战之一，而加密货币领域的 Rollup 技术已被证明是最有前景的解决方案之一。诸如 Optimistic Rollup 之类的 Rollup 技术已经重塑了我们与去中心化应用（从 DeFi 平台到 NFT 市场）的交互方式。

尽管加密货币仍面临一些局限性，但诸如以太坊即将推出的更新（例如 EIP-4844）和互操作性协议等持续创新，预示着其充满希望的未来。最终，加密货币领域的汇总是使区块链真正惠及所有人、在任何地方的重要一步。

常见问题（FAQ）