以太坊Layer 2 扩容之争，四大方案优劣势对比

随着以太坊网络的持续拥堵，众多layer 2解决方案在近期扎堆上线以争取市场份额，对此以太坊联合创始人Vitalik Buterin于近日转发了一条推文，并评论称：

“以太坊的layer 2扩容解决方案的初步部署基本成功，剩下的便是改进工作。”

此后，他还提到称：

“面临的挑战是，用户需要用到钱包，将他们的币存放在rollup或plasma中，这是一个采用挑战问题，而不是技术挑战。这需要加强保障，这样用户就能够舒适地在layer 2系统中活动。如果设计正确的话，运营商不会消失，也无法冻结资金，但设计要考虑到，即便layer 2消失了，你也可以尽快地提取出资金。

因此，如果钱包检测到运营商离线，它会提取你的币并无缝切换为链上钱包。特别是ZK rollup理论上可以允许在几分钟内撤回，即使是在运营商不合作的情况下。

”

对于上面的评论，没有了解过以太坊生态的读者，可能会对rollup、plasma、ZK rollup这些专业名词感到陌生，总的来说，这些方案都属于layer 2解决方案（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，根据ethgasstation网站的数据统计显示，当前占以太坊网络使用量最大的交易源自Tether的USDT稳定币，其次则是一个庞氏骗局项目。而目前稳定币的活动正处于高速增长的阶段，因此以太坊网络的拥堵情况，急需要通过layer 2网络为主链分担交易。

OMG网络先声夺人，Vitalik向Tether CTO推荐rollup解决方案

比如OMG网络（原OmiseGO）先是宣布 V1版本上线以太坊主网，随后公布了和Bitfinex及Tether的合作计划，后者将支持使用OMG网络进行USDT的转账，以减少确认时间和手续费。

而OMG网络使用的方案，正是上面提到的plasma方案，这是由Vitalik和闪电网络作者Joseph Poon在2017年首次提出的一种以太坊layer 2扩容方案。但实际上，plasma解决方案存在着较大的缺陷，相关的团队（例如Plasma Group）也已从该解决方案中撤离，唯独OMG网络在坚持开发这种方案。

因此，在看到Tether决定采用OMG网络后，Vitalik忍不住向Tether CTO推荐起了rollup家族的解决方案。

所谓rollup解决方案，是去年开始兴起的一类layer 2扩容方案，目前主要分为了ZK Rollup和Optimistic rollup这两个分支，而它们也是当前最有希望的以太坊layer 2扩容方案。

StarkWare并非采用ZK Rollup，方案重命名为validium

当然，这里Vitalik所提到的StarkWare，实际上它并没有采用ZK Rollup解决方案（尽管其此前一直自称是用ZK Rollup），在Vitalik的追问下，StarkWare成员Avihu Levy解释了他们的设计：

而这样的设计，显然并不属于rollup解决方案，但它与Plasma又有不同，对此，StarkWare联合创始人Eli Ben-Sasson便建议将他们的方案命名为validium，以和ZK Rollup、Optimistic Rollup及Plasma方案进行区分。

四大以太坊layer 2解决方案的简单对比

好了，摆在我们面前的以太坊layer 2 解决方案，一下从2个变成了4个，对于有选择困难症的用户而言，这显然不是什么好事，那它们到底有何不同呢？下面我们来简单分析并对比下：

首先rollup方案和Plasma方案的最大不同，在于前者将交易的数据放到链上，而Plasma只是把链外的数据在以太坊链上进行一个公证，这会引发一个数据可用性的问题，这使得Plasma的用户体验很糟，也没有办法真正做到无需信任。

而rollup方案的两个分支，ZK Rollup和Optimistic rollup，它们的区别主要是前者使用了零知识证明，后者使用了欺诈证明，在表现上，ZK Rollup（这里主要指zkSNARK）对通用型智能合约的支持较差，因此短期只适合代币的转移和原子互换，这也是它非常适合去中心化交易所（DEX）的原因，而Optimistic rollup则支持任意智能合约逻辑的实现，因此非常适合复杂的defi应用。

而在可扩展性方面，ZK Rollup表现则要优于Optimistic rollup，前者理论上最高可达到Visa的2000 tps级别。

而关于安全性，Optimistic Rollup 模型基于两个假设：

1. 至少n个节点中有1个诚实节点执行所有 Optimistic Rollup 交易，并且在无效状态转换发布时提交欺诈证明；（也称为99%容错共识）
2. Layer 1 网络有强大的抗审查性；

ZK Rollup 模型则基于：

1. Layer 1 网络有强大的抗审查性；
2. 零知识证明的可信设置（目前一些新的零知识证明算法已无需可信设置）；

而在延迟方面，根据Loopring CTO Steve Guo的说法，ZK Rollup是要远远优于Optimistic Rollup的，zk Rollup只要证明递交上链就意味着交易已最终结算，但Optimistic Rollup则需要等待一段很长的挑战期（至少以天为单位），依赖于欺诈证明来保证最终结算性。

总的来说，ZK Rollup和Optimistic Rollup方案各有自己的权衡，如果单从简单的ERC-20代币（例如USDT）传输交易来看，zk Rollup方案明显要更胜一筹。

最后说说StarkWare所采用的validium，简单说，它是关掉了链上数据的可用性，而依赖于链外数据可用性解决方案（需要信任），好处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扩展到1万以上。

也就是说，从安全性、可扩展性和无需信任的综合角度来看，zk rollup方案是目前最优的。

而单从可扩展性的角度来看，validium可能会有一些优势，这或许是瞄准社交应用而准备的（例如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解决方案呢？

参考资料：

1、一文读懂ZK Rollup和Optimistic Rollup: 以太坊重要的扩展方向 https://www.8btc.com/media/550159

2、https://twitter.com/VitalikButerin/status/1267455602764251138