四大方案在以太坊 Layer 2 扩容竞赛中的优缺点对比

以太坊二层扩容方案初步部署已经基本成功，剩下的就是完善工作

由于以太坊网络持续拥堵，最近推出了许多第 2 层解决方案以获取市场份额。 以太坊联合创始人 Vitalik Buterin 近日转发了一条推文并评论道：

“以太坊的第 2 层扩展解决方案的初步部署已基本成功，剩下的就是改进工作。”

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后来，他还提到：

挑战在于用户需要使用钱包将他们的硬币存储在 rollup 或 plasma 中，这是一个采用挑战问题，而不是技术挑战。 这需要增强的保护措施，以便用户可以在第 2 层系统中舒适地移动。 如果设计正确，运营商不会消失，资金无法冻结，但设计要考虑到即使 layer 2 消失了，也可以第一时间提取资金。

因此，如果钱包检测到运营商离线，它将提取您的硬币并无缝切换到链上钱包。 特别是 ZK rollups 理论上可以在几分钟内回滚，即使在没有运营商合作的情况下也是如此。

对于以上评论，没有了解过以太坊生态的读者可能对rollup、plasma、ZK rollup这些专业术语比较陌生。 一般来说，这些方案都属于layer 2方案（ZK rollup有点特殊，但也可以认为是layer 2），目的是解决以太坊网络的扩容问题。 据ethgasstation网站统计，目前以太坊网络使用量最大的交易来自Tether的USDT稳定币，其次是一个庞氏骗局项目。 目前稳定币活跃度处于快速增长阶段，以太坊网络的拥堵急需通过二层网络通过主链共享交易。

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OMG网络首胜，Vitalik向Tether CTO推荐rollup方案

例如OMG Network（原OmiseGO）首先宣布在以太坊主网上线V1版本，随后宣布与Bitfinex和Tether的合作计划，将支持使用OMG网络进行USDT转账，以减少确认时间和手续费。

OMG网络采用的方案就是上面提到的plasma方案，是Vitalik和闪电网络作者Joseph Poon在2017年首先提出的以太坊二层扩容方案。但实际上plasma方案存在重大缺陷，相关团队（等离子集团）也退出了解决方案。 只有 OMG 网络坚持开发这个解决方案。

因此，在看到 Tether 决定采用 OMG 网络后，Vitalik 忍不住向 Tether 的 CTO 推荐了 rollup 系列解决方案。

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所谓rollup方案，就是去年出现的一种layer 2扩容方案。 目前分为ZK Rollup和Optimistic rollup两个分支，它们是目前以太坊最有前途的layer 2扩容解决方案。

StarkWare 不使用 ZK Rollup，方案更名为 validium

当然，这里Vitalik提到的StarkWare实际上并没有使用ZK Rollup的方案（虽然之前已经声称使用了ZK Rollup）。 在 Vitalik 的追问下，StarkWare 成员 Avihu Levy 解释了他们的设计：

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这样的设计显然不属于 rollup 的方案，但又不同于 Plasma。 对此，StarkWare 联合创始人 Eli Ben-Sasson 建议将他们的解决方案命名为 validium 以兼容 ZK Rollup，以区分 Optimistic Rollup 和 Plasma 方案。

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四种以太坊 layer 2 解决方案的简单比较

那么，摆在我们面前的以太坊layer 2解决方案突然从2变成了4，对于选择困难症的用户来说，这显然不是什么好事。 那么它们之间有什么区别呢？ 我们简单分析比较一下：

首先，rollup方案与Plasma方案最大的不同在于前者将交易数据放在链上，而Plasma只是在以太坊链上对链外数据进行公证，这会造成数据可用性的问题，这使得 Plasma 的用户体验非常糟糕，而且没有办法做到真正的去信任。

rollup 方案的两个分支 ZK Rollup 和 Optimistic rollup 的区别在于前者使用零知识证明，而后者使用欺诈证明。 在性能方面，ZK Rollup（这里主要指zkSNARKs）对通用智能合约有很强的冲击。 Optimistic rollup 的支持性较差，因此只适合短期内的代币转账和原子互换，这也是它非常适合去中心化交易所（DEX）的原因，而 Optimistic rollup 支持任意智能合约逻辑的实现，所以非常适合复杂的defi应用。

在扩展性方面，ZK Rollup 比 Optimistic rollup 表现更好以太坊的优劣势分析，前者理论上可以达到 Visa 的 2000 tps 水平。

关于安全性，Optimistic Rollup 模型基于两个假设：

1. n个节点中至少有1个诚实节点执行所有Optimistic Rollup交易，并在发出无效状态转换时提交欺诈证明； （也称为 99% 容错共识）

2. Layer 1 网络抗审查能力强；

ZK Rollup 模型基于：

1. Layer 1 网络抗审查能力强；

2. 零知识证明的可信设置（目前一些新的零知识证明算法不需要可信设置）；

在延迟方面，根据路印协议 CTO Steve Guo 的说法，ZK Rollup 远优于 Optimistic Rollup。 只要 zk Rollup 证明提交到链上，就意味着交易终于结算完毕，但 Optimistic Rollup 需要等待很长时间。 挑战期（至少以天为单位），依靠欺诈证明来保证最终性。

总的来说，ZK Rollup 和 Optimistic Rollup 方案各有优缺点。 从简单的ERC-20代币（如USDT）转账交易来看，zk Rollup方案显然更优。

最后说一下StarkWare使用的validium。 简单地说，它关闭了链上数据的可用性，并依赖链下数据可用性解决方案（需要信任）。 优点是可以实现更好的可扩展性。 根据 Loopring 的说法，这样的选择可以将理论 tps 扩大到 10,000 以上。

换句话说，从安全性、可扩展性和去信任化的综合角度来看，zk rollup 方案是目前最好的。

单从可扩展性的角度来看，validium 可能有一些优势，可能是为社交应用准备的（比如 StarkWare 自己提到的 Reddit 社区积分）。

通过上面的简单分析，你会选择哪种Layer 2方案呢？