區塊鏈 Rollups 是什麼？它們如何擴展以太坊

以太坊每秒大約可以處理 15 筆交易。這比一條 Starbucks 的結帳隊伍還要少。Rollups 是一種技術，讓以太坊在不犧牲其價值的安全性的情況下，處理每秒數千筆交易。它們的運作方式是將交易執行在鏈外，並將壓縮的證明發回以太坊，將基礎層轉變為結算法院，而不是交易處理器。
摘要

標準敘述認為 Rollups 使以太坊變得更快。這在技術上是正確的，但具有誤導性。以太坊本身並沒有變快。它仍然每 12 秒產生一個區塊。它在基礎層上仍然每秒處理大約 15 筆交易。當 Rollup 部署時，以太坊的共識或執行並沒有改變。
改變的是工作的進行地點。Rollups 將交易執行移出以太坊主網，轉移到一條可以更快處理交易的獨立鏈，因為它不需要數千個驗證者對每個狀態變更達成一致。然後，Rollup 將結果壓縮並發回以太坊，在那裡它們被驗證並永久保存。
大多數解釋使用的類比是法院系統：Rollup 處理日常交易（案件），而以太坊則作為最終上訴法院（法官）。這個類比是有用的，但不完整。更精確的框架是，Rollups 將以太坊從交易處理器轉變為數據可用性和驗證層。基礎鏈停止執行工作，開始檢查工作。
理解這一點的重要性需要了解為什麼以太坊本身會變慢，以及為什麼明顯的解決方案無法奏效。
為什麼以太坊不能簡單地增加其吞吐量

以太坊每秒處理大約 15 筆交易。直觀的解決辦法是增加區塊大小或減少區塊時間，從而允許每個區塊更多的交易或每單位時間更多的區塊。每個嘗試這種方法的第一代區塊鏈項目都發現了同樣的問題：更大的區塊需要更強大的硬體來驗證，這使得較小的節點運營商無法承擔，從而使驗證集中在更少的實體之中，這損害了去中心化。
這就是區塊鏈三難問題。你可以在三個屬性（安全性、去中心化、吞吐量）中優化任意兩個，但改善第三個需要犧牲其中一個。增加以太坊的區塊大小會提高吞吐量，但會以去中心化為代價。減少驗證者數量會提高吞吐量，但會以安全性為代價。
Rollups 通過將執行與驗證分開來迴避三難問題。Rollup 鏈用少量運營商處理執行，實現高吞吐量。以太坊則用其完整的驗證者集處理驗證和數據可用性，保持安全性和去中心化。兩條鏈都不妥協，因為每條鏈都針對不同的功能進行優化。
這不是一個理論上的論點。Solana 選擇優化吞吐量而非可及性，要求驗證者運行價值數千美元的硬體，並處理數百兆字節的區塊。以太坊的驗證者可以在消費者筆記本電腦上運行。Rollup 架構讓以太坊在不需要 Solana 硬體要求的情況下實現 Solana 的吞吐量，通過將執行移到獨立層。
樂觀 Rollups 的運作方式

樂觀 Rollups 的名稱源於其核心假設：交易被假定為有效，除非有證據證明相反。
該過程始於一個序列器，這是一個由 Rollup 團隊運營的節點，負責收集用戶交易、對其進行排序並批量執行。序列器在每批之後生成一個新的 Rollup 狀態，就像以太坊在每個區塊之後生成一個新狀態一樣。

樂觀滾動技術不要求每個驗證者重新執行每一筆交易，而是將批次數據發佈到以太坊，並公佈一個狀態根（執行批次後滾動狀態的加密哈希）。這個狀態根被接受為正確，除非有人對其提出挑戰。

挑戰機制是詐騙證明系統。在挑戰窗口期間，通常為七天，任何人都可以檢查發佈到以太坊的批次數據，並在本地重新執行交易，然後將結果與公佈的狀態根進行比較。如果結果不同，挑戰者將向以太坊上的智能合約提交詐騙證明，該合約會在鏈上重新執行有爭議的交易並確定誰是正確的。

如果詐騙證明顯示序列器公佈了不正確的狀態根，則序列器的抵押品將被削減，不正確的狀態根將被撤回，挑戰者將獲得獎勵。如果在挑戰窗口內沒有人挑戰該狀態根，則它將在以太坊上被最終確定，並成為滾動的權威狀態。

這種設計優雅之處在於它將昂貴的工作（重新執行和驗證）移出關鍵路徑。在正常情況下，當序列器誠實時，根本不會發生鏈上重新執行。運行滾動的成本降低為將壓縮的批次數據發佈到以太坊，這比在基礎層上執行每一筆交易便宜得多。

Arbitrum和Optimism是兩個最大的樂觀滾動技術。Arbitrum使用一種互動式爭議解決協議，將爭議計算縮小到單一指令，然後在鏈上重新執行，從而最小化詐騙證明的鏈上燃料成本。Optimism則使用一種非互動式詐騙證明系統，整個有爭議的交易在單一鏈上步驟中重新執行。

Base是由Coinbase使用OP Stack（Optimism的開源框架）構建的，已成為按交易量計算增長最快的滾動技術，這得益於消費者應用程序和與Coinbase用戶基礎的整合。

ZK滾動技術的運作原理

ZK滾動技術採取相反的方法：它們事先證明正確性，而不是假設它。

在序列器執行一批交易後，證明者生成一個加密有效性證明（通常是zk-SNARK或zk-STARK），數學上證明該批次正確執行。這個證明連同批次數據被發佈到以太坊上的驗證合約。驗證者檢查證明，這在計算上是便宜的，無論批次包含多少交易，所需時間都是恆定的。

優勢在於最終性。沒有七天的挑戰窗口。一旦證明在以太坊上被驗證，該批次就會被最終確定。用戶可以在幾分鐘內將資產從ZK滾動提取到以太坊，而不必等待一周。

缺點是成本。為複雜的交易批次生成有效性證明需要大量計算資源。ZK證明生成是一個數學密集的過程，對於大型批次可能需要幾分鐘，並且需要專用硬體。這個成本在批次中的所有交易之間攤銷，但它增加了每批次的開銷，而樂觀滾動技術則避免了這一點。

ZK滾動技術的建設也更具挑戰性。樂觀滾動技術可以支持與以太坊相同的虛擬機（EVM），只需進行相對較小的修改，這意味著現有的Solidity智能合約幾乎不需要或根本不需要改變。ZK滾動技術歷史上要求開發者使用專門的語言編寫合約，例如Cairo（StarkNet使用的語言），因為EVM的指令集並未設計為高效的零知識證明生成。

這個差距正在縮小。zkSync Era 和 Polygon zkEVM 已經實現了與 EVM 兼容的 ZK Rollups，可以執行標準的 Solidity 合約，儘管兼容性程度有所不同。Scroll，另一個 ZK Rollup，旨在實現完全的 EVM 等價，這意味著在以太坊上部署的合約可以無需任何修改地部署到 Scroll 上。
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Blob 與 Dencun 升級：經濟學的轉變
在 2024 年 3 月之前，Rollups 將其批次數據作為 calldata 發佈在以太坊交易中。Calldata 被每個以太坊節點永久存儲，這使得其成本高昂。在以太坊高峰期，典型的 Rollup 批次在 calldata 費用上花費 500 到 2000 美元。

Dencun 升級引入了 EIP-4844，創建了一種名為 blobs 的新數據類型。Blobs 是附加在以太坊交易上的大型數據塊（每個約 128 KB），但僅暫時存儲，大約 18 天，而不是永久存儲。這使得它們的成本大幅低於 calldata。

影響是立即且可測量的。Arbitrum 的交易費用從平均 0.25 美元降至 0.01 美元以下。Base 的費用降至幾分之一美分。將 Rollup 批次發佈到以太坊的成本下降了超過 90%。

這很重要，因為它改變了 Rollup 採用的經濟方程式。當第二層交易成本為 0.25 美元時，只有交易超過某個價值閾值的用戶才會選擇 Rollup，而不是選擇具有較低基本費用的競爭鏈。當第二層交易成本為 0.001 美元時，競爭鏈的成本優勢基本消失，而以太坊結算的安全性優勢成為決定因素。

Blobs 是邁向完全的 danksharding 的第一步，未來的升級將把每個區塊的 blobs 數量從目前的三個目標增加到 64 個或更多。這一進展的每一步都進一步降低了 Rollup 成本，並增加了以太坊上第二層結算可用的數據吞吐量。

序列器集中化問題
幾乎每個主要的 Rollup 現在都運行著由 Rollup 團隊操作的單一序列器。Arbitrum 的序列器由 Offchain Labs 運行。Optimism 的序列器由 OP Labs 運行。Base 的序列器由 Coinbase 運行。

這種集中化帶來了幾個風險。如果序列器故障，Rollup 將停止。如果序列器審查某些交易，用戶將無法正常與 Rollup 互動。如果序列器重新排序交易以提取 MEV，用戶將支付隱性稅。

Rollup 團隊將這種集中化辯護為臨時措施。通過引入一組輪換的序列器或使用共享序列層來去中心化序列器，是每個主要 Rollup 的路線圖上的計劃。但路線圖並不等同於實際部署。

緩解措施是強制納入。大多數 Rollup 包含一種機制，允許用戶直接向以太坊基礎層提交交易，完全繞過序列器。如果序列器審查了你的交易，你可以通過 Rollup 的鏈上合約強制執行。這個過程比通過序列器慢且更昂貴，但可以防止永久性審查。

強制納入在實際操作中在時間限制和現實世界使用的燃氣成本下實際運作的程度，是 Rollup 之間的一個重要區別。L2BEAT，主要的獨立 Rollup 安全性屬性追蹤器，根據其強制納入機制的成熟度以及其他幾個安全標準對每個 Rollup 進行評級。

碎片化問題
以太坊的 Rollup 策略成功地創造了可擴展的執行環境。它也創造了一個在 Rollup 出現之前不存在的碎片化問題。

一個在 Arbitrum 上擁有資產的用戶無法直接在 Base 上使用這些資產。Optimism 上的一個 DeFi 協議與 zkSync 上的同一協議擁有不同的流動性。在 StarkNet 上鑄造的 NFT 不能在 Scroll 上運行的市場上出售。

每個滾動鏈都是自己的鏈，擁有自己的狀態、通往以太坊的橋接以及自己的應用生態系統。在滾動鏈之間轉移資產需要橋接，這會引入延遲（樂觀滾動鏈提現到以太坊需要七天）、成本（源鏈和目的鏈上的燃料費用）和風險（橋接智能合約的漏洞）。

這不僅僅是一個不便之處。這是一個結構性問題，削弱了使以太坊有價值的網絡效應。如果流動性分散在 30 個滾動鏈上，則沒有任何單一的滾動鏈擁有以太坊主網在其作為主要執行環境時的流動性深度。

解決方案正在開發中。像 Espresso 這樣的共享排序層旨在協調多個滾動鏈之間的交易排序，實現原子跨滾動鏈交易。像 Chainlink CCIP 和 LayerZero 這樣的互操作性協議提供了消息層，使滾動鏈能夠進行通信。ERC-7683，一個跨鏈意圖標準，旨在標準化用戶如何表達跨滾動鏈轉移。

這些解決方案都不夠成熟，無法消除當前的碎片化。滾動鏈生態系統是否會集中在少數主導鏈上，或仍然分散在數十個鏈上，仍然是一個未解的問題，對用戶、開發者和流動性的安置有重大影響。

安全模型在更微妙的方面也有所不同。在樂觀滾動鏈中，安全性依賴於至少一個誠實的驗證者監視鏈並在需要時提交欺詐證據。如果每個驗證者都離線或共謀，無效的狀態轉移可能在挑戰窗口關閉後被最終確定。實際上，多個獨立的驗證者監控每個主要的樂觀滾動鏈，捕捉欺詐的經濟激勵（挑戰者會收到削減的抵押品）使這種攻擊的維持成本高昂。但理論要求比 ZK 滾動鏈弱，後者的數學證明本身保證了正確性，無論誰在監視。

滾動鏈選擇的用戶體驗影響超出了費用和最終性。錢包支持、代幣可用性和應用部署在不同的滾動鏈之間各不相同。將資產橋接到一個 DeFi 協議部署有限的滾動鏈的用戶，可能會發現他們的資本被困在一個生產性用途有限的生態系統中。互操作性問題使這一情況更加複雜：將資產移回以太坊或轉移到不同的滾動鏈會產生額外的橋接費用和時間延遲，這可能會抵消最初吸引用戶到滾動鏈的成本節省。

這篇文章不涵蓋的內容

這篇文章不涵蓋特定滾動鏈虛擬機的內部架構。Arbitrum Nitro、OP Stack 和 StarkNet 的 Cairo VM 之間的差異是顯著的，並影響開發者體驗、性能和安全性特徵。每一個都值得專門分析。

這篇文章不涵蓋 validiums 和 volitions，這些是將數據發佈到單獨的數據可用性層而不是以太坊的滾動鏈變體。這些系統以較低的成本交換了一些以太坊的安全保證，這些權衡是微妙的。

這篇文章不涉及滾動鏈治理的代幣經濟學。ARB、OP、STRK 和 ZK 代幣各自擁有不同的治理、質押和激勵結構。滾動鏈代幣是否為持有者累積價值或主要作為治理工具運作，仍然是一個活躍的辯論，對投資決策有影響。

選擇滾動鏈前的實用檢查

檢查 Rollup 的安全階段。 L2BEAT 根據其證明系統、升級機制和治理的成熟度，將 Rollup 分為三個階段。階段 0 的 Rollup 在很大程度上依賴於對 Rollup 團隊的信任。階段 1 的 Rollup 擁有功能性證明系統，但保留升級密鑰。階段 2 的 Rollup 擁有完全無信任的證明系統，並且中央控制最小。截至 2026 年中，大多數主要的 Rollup 仍然處於階段 0 或階段 1。

了解提款時間。 樂觀 Rollup 提款到以太坊大約需要七天，因為存在詐騙證明挑戰窗口。快速橋接服務可以通過提前提供資金來加速此過程，但會收取費用並引入對手風險。一旦有效性證明被驗證，ZK Rollup 提款可以在幾分鐘內完成。如果您需要快速訪問以太坊主網上的資產，這一差異非常重要。

驗證強制包含機制。 如果序列器故障或審查您的交易，您能否通過鏈上合約強制執行您的交易？檢查 Rollup 是否具有有效的強制包含機制以及延遲時間有多長。沒有強制包含的 Rollup 是一個帶有以太坊品牌的集中鏈。

比較實際交易成本。 Rollup 費用根據 Rollup 的壓縮效率、批次頻率和以太坊 blob 空間的當前價格而異。使用 Rollup 費用追蹤器來比較您計劃使用時各 Rollup 的常見操作（代幣轉移、交換、合約部署）的實際成本，而不是依賴歷史平均值。

檢查生態系統。 如果您需要的應用程序在不同的 Rollup 上，最便宜的 Rollup 也沒有用。驗證您計劃使用的 DeFi 協議、NFT 市場或錢包基礎設施是否已在您選擇的 Rollup 上部署並具備流動性。
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1.

什麼是區塊鏈 Rollup？ {#faq-0}

Rollup 是一種第二層擴展解決方案，能在單獨的鏈上執行交易，並將交易數據或加密證明發回以太坊等第一層區塊鏈。這使得 Rollup 能夠每秒處理數千筆交易，同時依賴以太坊的安全性和數據可用性。Rollup 一詞指的是許多交易在提交到基礎層之前被捲起來形成一個批次的方式。 {#faq-0} 2.

樂觀 Rollup 和 ZK Rollup 之間有什麼區別？ {#faq-1}

樂觀 Rollup 假設交易是有效的，並允許一個挑戰期（通常為七天），在此期間任何人都可以提交詐騙證明，如果他們發現錯誤。ZK Rollup 生成一個數學證明，驗證整個批次在被接受到以太坊之前是否正確執行。實際的區別在於，樂觀 Rollup 擁有較長的提款時間，但更容易構建，而 ZK Rollup 提供更快的最終性，但需要更多的計算資源來生成證明。 {#faq-1} 3.

為什麼樂觀 Rollup 提款需要七天？ {#faq-2}

七天的窗口存在是為了給詐騙證明者足夠的時間來檢測並挑戰序列器提交的無效狀態根。如果提款是即時的，惡意的序列器可能會提交一個虛假的狀態根，將資金提取到以太坊，並在任何人能夠證明詐騙之前消失。七天的延遲確保有足夠的時間來進行驗證遊戲。快速橋接服務可以通過提前提供資金來提供即時提款，但會對此服務收取費用。 {#faq-2} 4.

什麼是 blobs，它們如何降低 Rollup 成本？ {#faq-3}

Blobs 是以太坊在 2024 年 3 月的 Dencun 升級（EIP-4844）中引入的一種新數據類型。在 Blobs 出現之前，rollups 以 calldata 的形式發佈批量數據，這些數據由每個以太坊節點永久存儲，成本昂貴。Blobs 則是暫時存儲（約 18 天），並擁有與常規以太坊交易分開的費用市場。這使得 rollup 的交易成本降低了超過 90%，因為數據存儲——運行 rollup 的主要成本——變得極為便宜。

使用 rollup 是否和直接使用以太坊一樣安全？

Rollup 繼承了以太坊對其發佈到基礎層數據的安全性，但還需要額外的信任假設。序列化者通常是一個集中化的單一操作員，可能會審查交易或下線。以太坊上的 rollup 智能合約可能有由團隊控制的升級密鑰。詐騙證明或有效性證明系統可能仍在開發中。L2BEAT 的階段分類系統對這些特性進行評級。擁有完全去中心化證明系統的 Stage 2 rollup 接近以太坊的安全級別。目前大多數 rollup 不在 Stage 2。

如果 rollup 的序列化者下線會發生什麼？

如果序列化者下線，rollup 上的新交易將無法通過正常渠道處理。然而，大多數 rollup 包含一個強制包含機制，允許用戶直接將交易提交到以太坊上的 rollup 智能合約，繞過序列化者。這比正常操作更慢且更昂貴，但可以防止序列化者故障永久鎖定用戶資金。強制包含機制的質量和可訪問性在不同的 rollup 之間差異顯著。

為什麼會有這麼多不同的 rollup？

rollup 框架是模組化和開源的，這使得啟動新的 rollup 相對容易。OP Stack（來自 Optimism）和 Arbitrum Orbit 都允許開發者部署具有預構建基礎設施的自定義 rollup。不同的 rollup 針對不同的用例進行優化：有些針對 DeFi，有些針對遊戲，有些針對企業應用。然而，rollup 的激增造成了碎片化問題，包括流動性分裂、橋接複雜性和用戶困惑。

我應該使用哪個 rollup？

最佳的 rollup 取決於你想做什麼。對於擁有最深流動性的 DeFi，Arbitrum 目前領先。對於與 Coinbase 集成的消費者應用，Base 是主導。對於優先考慮快速最終性且不希望有七天提現延遲的應用，像 zkSync Era 或 StarkNet 的 ZK rollups 值得考慮。在投入大量資產之前，請比較當前交易成本，檢查所需的應用是否已部署，並在 L2BEAT 上驗證 rollup 的安全階段。

免責聲明：本文僅供資訊和教育用途，不構成財務、投資或法律建議。加密貨幣市場波動性大，風險顯著。在做出投資決策之前，請務必進行自己的研究。