OPT: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？

Synthetix：6月7日Bedrock升级期间，Optimism上所有Synthetix合约将无法访问:5月19日消息，合成资产协议Synthetix发文称，在北京时间6月7日00:00至04:00Optimism主网Bedrock升级期间，Optimism上所有Synthetix合约将无法访问。从5月30日开始，Optimism交易奖励将暂时停止。从北京时间6月5日00:00开始，现有永续合约头寸将关闭，无法开设新头寸。在Bedrock升级前10分钟，即北京时间6月6日23:50，所有永续合约市场将暂停，发行（staker铸造/销毁）将在以太坊与Optimism上暂停，synth交换将在Optimism上暂停，以太坊主网上的所有Synthetix合约都可以访问。之后继续交易奖励将取决于顺利升级与随后恢复交易的情况。在升级期间，Optimism上的所有Synthetix合约将因Optimism停机而无法访问。一旦Bedrock升级完成，所有功能和合约都将解禁并可以访问。[2023/5/20 15:14:41]

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

Optimism：RetroPGF第2轮投票开始，将分配1000万枚OP代币:3月10日消息，以太坊L2网络Optimism在社交媒体宣布，第二轮追溯性公共产品募资（RetroPGF 2）投票已开始，RetroPGF 2将分配1000万枚OP代币来资助支持OP Stack开源代码库开发和使用的公共产品，已被提名的项目将分为三类，包括：基础设施、工具和实用程序、交易。Optimism还推出了RetroPGF 2 Discovery页面，允许用户了解有关本轮提名项目的更多信息。追溯性公共产品资金是Optimism生态系统和超级链发展的关键，通过投资可谓社区提供动力的公共产品，将Optimism打造成全球基础设施。第二轮的投票将在接下来的两周内由71名社区徽章持有者进行。获奖者将于3月底投票结束后公布。

此前去年12月消息，Optimism宣布将在RetroPGF 2中分发1000万枚OP代币资助项目和开发者。[2023/3/10 12:53:47]

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；

Optimism生态NFT市场Quix宣布取消结束运营的计划:金色财经报道，Optimism生态NFT市场Quix发推称，“Quix市场不会关闭。我们还不能透露太多，但是来自Web3游戏领域的一位杰出玩家有一个计划来保持Quix的使命和社区的活力。请继续关注更多公告。”

据此前报道，2022年11月，Optimism生态NFT市场Quix宣布，Optimism基金会将代表Optimism社区使Quix代码开源。这意味着虽然Quix作为一家公司即将结束，但从2023年1月6日开始，其代码将免费供社区使用和构建。Quix正在与Optimism基金会合作，以确保平稳过渡，其团队致力于维持运营到2023年2月28日。[2023/2/28 12:33:54]

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：Arbitrum和Optimism上2/3的地址在以太坊主网上也有使用:8月16日消息，Delphi Digital统计数据显示，目前以太坊二层网络Arbitrum和Optimism上2/3的地址在以太坊主网上也有使用，或由于缺乏CEX的集成，用户进入这些L2的唯一方法是从L1上的使用地址进行跨链。[2022/8/16 12:28:03]

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。

Optimistic推出JavaScript中的合约模拟Smock v2:官方消息，以太坊二层扩容方案Optimistic Ethereum推出JavaScript中的合约模拟Smock v2，无需在Solidity中编写模拟合约。据Optimistic介绍，智能合约测试历来很困难或困惑，必须在Solidity中编写测试代码；必须重新编译测试合约才能改变测试；测试合约和目标合约共享相同的链状态。而Smock v2具有以下功能：伪造任何合约；操作任何合约函数；对调用进行断言；创建由真实合约支持的模拟；在模拟中操作变量等。[2021/8/12 1:50:38]

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：

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

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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