三类Rollups横向对比：经典Rollups（Optimistic/ZK Rollups）、Enshrined Rollups、Sovereign Rollups

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区块链的可扩展性是一个关键问题，一直是广泛研究和发展的主题。这个问题的一个有希望的解决方案是rollups的概念，这是一个第二层的扩展解决方案，在链外执行交易，在链上发布数据。这篇文章对经典的rollups进行了全面的分析，包括Optimistic Rollups和ZK Rollups，Enshrined Rollups和Sovereign Rollups，重点是它们的详细信息，优点，缺点，以及它们之间的比较研究。

经典Rollups： 概述

经典rollups，包括Optimistic Rollups和ZK Rollups，是Layer 2解决方案，旨在通过在链外执行交易和在链上发布数据来提高区块链的交易吞吐量。他们依靠底层Layer 1区块链（如以太坊）的安全性来保证数据的可用性和交易的顺序，而计算则在链外进行。这种方法允许每秒处理的交易数量大幅增加，同时保持底层区块链的安全和去中心化属性。

Optimistic Rollups

Optimistic Rollups是以太坊Layer 2结构的一种类型，允许在链外执行智能合约，同时仍然保持以太坊主网提供的高水平安全。它们在所有交易都是正确的假设下运行（因此称为optimistic，”乐观”），并且只在出现争议的情况下运行全部计算。

在Optimistic Rollup中，交易是在一个复制的虚拟机中的链外执行的，它保持着与以太坊主网类似的状态。状态转换被记录下来，并作为“rollup区块”提交给Ethereum主网。这些区块不会被立即接受为有效；相反，它们会受到一个挑战期，在此期间，任何观察者都可以通过提供区块包括无效交易的证明来“挑战”区块的有效性。

优点：

1. 可扩展性： Optimistic Rollups可以处理大约每秒100-200个交易（TPS），比以太坊的15个TPS有很大的改进。
2. 兼容性： 它们与以太坊完全兼容，允许执行复杂的智能合约。
3. 安全性： 它们继承了底层Layer 1区块链的安全性。

缺点：

1. 数据延迟： 在发生争议的情况下，挑战期可能需要一周时间来解决，导致潜在的延误。
2. 复杂性：由于需要欺诈证明，实施Optimistic Rollups可能很复杂。

ZK Rollups

ZK Rollups是另一种Layer 2解决方案，它将多个输入和输出捆绑到一个交易中，使用零知识证明来验证交易的有效性。与Optimistic Rollups不同，ZK Rollups不需要挑战期，因为它们提供即时的最终结果。

在ZK Rollup中，交易被分组，并产生一个单一的“证明”，并由以太坊主网验证。该证明证明了该组中所有交易的有效性，确保只有有效的状态转换被包含在以太坊主网中。零知识证明的使用允许将多个交易压缩成一个证明，大大减少了需要在链上存储的数据量。

优点：

1. 可扩展性： ZK Rollups每秒可以处理数千笔交易，提供比Optimistic Rollups更大的可扩展性。
2. 即时完成： 交易是即时完成的，避免了Optimistic Rollups中与挑战期有关的延迟。
3. 安全性： 像Optimistic Rollups一样，它们也继承了底层Layer 1区块链的安全性。

缺点：

1. 功能有限： ZK Rollups目前支持一组有限的操作，并且与以太坊的智能合约不完全兼容。
2. 复杂性： ZK Rollups背后的技术，特别是零知识证明，很复杂，需要专门的知识来实现。

Optimistic Rollups和ZK Rollups之间的比较

虽然Optimistic Rollups和ZK Rollups的目的都是为了提高以太坊的可扩展性，但它们以不同的方式进行，并有不同的权衡。

1. 可扩展性： ZK Rollups比Optimistic Rollups具有更高的可扩展性，因为它使用了零知识证明，允许将多个交易压缩到一个证明中。
2. 最终性： ZK Rollups提供即时的最终结果，而Optimistic Rollups由于挑战期而有延迟。
3. 兼容性： Optimistic Rollups与Ethereum的智能合约完全兼容，而ZK Rollups目前只支持一组有限的操作。
4. 复杂度： 两种解决方案都很复杂，但ZK Rollups由于使用了零知识证明，所以特别复杂。

Enshrined Rollups

Enshrined Rollups是一种在Layer 1（L1）享有某种共识整合的rollup类型。它们与智能合约rollups形成对比，后者完全生活在Layer 2（L2），在共识之外。共识整合可以以重大权衡为代价，赋予enshrined rollups以超级权力。

术语“enshrined”（“嵌入”）是指rollup的逻辑被嵌入到Layer 1区块链本身的协议中。这意味着rollup的操作受Layer 1区块链的共识规则制约，而不是由一套单独的规则或智能合约决定。

优点：

可扩展性： 通过在链外进行计算并只将结果发布到区块链上，enshrined rollups可以大大增加区块链每秒可以处理的交易数量。

安全性： 由于rollup的操作受Layer 1区块链的共识规则的制约， enshrined rollup继承了Layer 1区块链的安全属性。这意味着，只要Layer 1区块链是安全的，被嵌入的rollup也是安全的。

缺点：

复杂性：enshrined rollups给区块链系统增加了一层复杂性。这可能使他们更难理解和实施，可能会减缓他们的采用。

Sovereign Rollups

Sovereign Rollups是一个较新的概念，结合了Layer 1区块链和rollups的元素。就像经典的rollups，它们在链外执行交易，并在链上发布数据。然而，与传统的rollups不同，它们处理自己的结算，不依赖底层Layer 1区块链的安全进行交易验证。

在Sovereign Rollup中，交易被发布到另一个区块链上（通常用于排序和数据可用性），但Sovereign Rollup的节点负责验证交易。这种方法允许Sovereign Rollups对底层Layer 1区块链有一定程度的独立性（或“sovereignty”，“主权”）。

优点：

1. 独立性： Sovereign Rollups有自己的共识，可以独立于底层Layer 1区块链运行。
2. 灵活性： 他们可以定义自己的交易验证和结算规则。

缺点：

1. 安全性： 由于Sovereign Rollups处理他们自己的结算，他们没有继承底层Layer 1区块链的安全性。
2. 复杂性：由于需要一个单独的共识机制，实施一个Sovereign Rollup可能会很复杂。

经典Rollups、Enshrined Rollups和Sovereign Rollups之间的比较

经典rollups、enshrined rollups和Sovereign Rollups的主要区别在于交易的验证和结算地点。

**验证：**在经典rollups中，交易由底层Layer 1区块链验证，而在enshrined rollups中，rollups的运行受Layer 1区块链的共识规则制约。在Sovereign Rollups中，交易由Sovereign Rollup的节点进行验证。

**结算：**经典rollups和enshrined rollups依靠底层Layer 1区块链进行结算，而Sovereign Rollups处理自己的结算。

**安全性：**经典rollups和enshrined rollups继承了底层Layer 1区块链的安全性，而Sovereign Rollups则没有。

**独立性：**Sovereign Rollups可以独立于底层Layer 1区块链运行，而经典rollups和enshrined rollups则不能。

**复杂性：**所有的解决方案都是复杂的，但由于与Layer 1区块链的共识规则整合，enshrined rollups增加了一层额外的复杂性。

结论

经典rollups、enshrined rollups和Sovereign Rollups，为Layer 1区块链所面临的可扩展性问题提供了有希望的解决方案。虽然经典rollups，包括Optimistic Rollups和ZK Rollups，在交易吞吐量和安全性方面有很大的改进，但它们不是没有代价的，包括复杂性，在Optimistic Rollups的情况下，由于挑战期而可能出现延迟。enshrined rollups虽然提供了类似的好处，但由于其与Layer 1区块链的共识规则整合，增加了额外的复杂性。另一方面，Sovereign Rollups提供了一定程度的独立性和灵活性，这是在经典rollups或enshrined rollups中所没有的，但它们并没有继承Layer 1区块链的安全性。随着这一领域的研究和开发继续进行，看看这些技术如何发展，以及它们将如何塑造区块链可扩展性的未来，将会很有趣。

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