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。」

以太坊 Layer 2 扩容之争，四大方案优劣势对比

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。

以太坊 Layer 2 扩容之争，四大方案优劣势对比

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。

以太坊 Layer 2 扩容之争，四大方案优劣势对比

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：

以太坊 Layer 2 扩容之争，四大方案优劣势对比

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。

以太坊 Layer 2 扩容之争，四大方案优劣势对比

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？