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什么是 Rollups？离链执行，链上结算

Rollups是一种特定的第二层扩展架构，其中交易在主链之外执行，但其数据和证明会被发布回主链。这个名字来源于将许多交易“滚动”到一个单一的批次中，该批次在第一层上结算。

关键创新在于将执行与结算分开。当由rollup操作员在链外执行时，执行速度快且成本低。以太坊上的结算成本高，但通过将成千上万的交易批量处理为单一结算，这笔费用可以在批量中的所有交易之间分摊。

数据可用性至关重要：交易数据（尽管不是执行）必须发布到以太坊，以便任何人都可以重建rollup的状态并验证其完整性。这个数据可用性要求是rollups的安全属性所在，而与之相对的侧链则不向以太坊发布数据。

乐观汇总在链下处理交易并将状态根（汇总状态的加密摘要）提交给以太坊。它们被称为“乐观”的，因为它们假设交易是有效的，除非被质疑。

挑战机制是欺诈证据系统。在状态更新发布后，有大约七天的窗口期，在此期间，任何参与者都可以提交欺诈证据，证明状态转换是无效的。如果提交了有效的欺诈证据，欺诈性更新将被撤销，提议者将失去保证金。

在实践中，几乎不需要欺诈证明，因为操作者有强烈的经济激励保持诚实。该机制起到了威慑作用。

七天的挑战期是用户面临的主要限制。原生撤回到以太坊主网需要等待这一段时间。第三方桥接协议通过自己提供流动性并替用户等待挑战期来提供即时退出。

零知识汇聚采取根本不同的方法。它们不是假设有效性并允许挑战，而是生成一个加密证明（有效性证明或ZK-SNARK/STARK），数学上保证批次中的每一笔交易都根据汇聚的规则正确执行。

该证明由以太坊主网上的智能合约进行验证。如果证明验证通过，状态更新被接受并立即生效。没有挑战期，因为不再扩展信任。数学要么证明有效性，要么不证明。

生成ZK证明计算密集，这在历史上使得ZK汇聚的运营成本更高且更难构建。ZK证明系统和专用硬件的进步显著减少了证明生成的时间和成本。到2026年，ZK汇聚可以高效处理高交易量，几乎实现即时最终性。

乐观卷和 ZK 卷的安全性在很大程度上依赖于数据可用性：即交易数据公开可获取的保证，以便任何人都可以验证卷的状态。

如果卷操作员将状态根发布到以太坊，但隐瞒底层交易数据，用户无法验证状态是否正确或重建他们的余额。这种数据隐瞒攻击将危害卷的安全性。

以太坊的 EIP-4844 于 2024 年实施，推出了一种称为 blobs 的新数据存储机制，显著降低了将卷数据发布到以太坊的成本。相较于 calldata，blobs 提供了更便宜的数据可用性，直接降低了所有主要卷的二层交易费用。

以太坊的完整数据可用性路线图称为 danksharding，进一步增加了 blob 容量并降低成本，继续实现降低 L2 交易成本的目标，因为以太坊自身的容量在增长。

理解汇总如何与其他区块链扩容方法进行比较是值得的。

像原始的Polygon PoS链这样的侧链独立运行，拥有自己的共识机制，仅使用以太坊进行桥接。它们速度更快且成本更低，但不继承以太坊的安全性。侧链可能会被攻破，而不影响以太坊。

状态通道，像比特币的闪电网络，允许参与者进行链外交易，只有打开和关闭通道的状态在链上结算。它们在特定的点对点支付用例中非常高效，但不支持通用智能合约的执行。

Validiums将证明提交到以太坊，但将数据存储在链外，提供比汇总更低的成本，但数据可用性保障较弱。它们适合于特定的高吞吐量应用，如游戏，其中绝对的数据可用性保障不那么关键。

汇总为通用智能合约的执行提供了最佳的安全性和可扩展性组合，这就是它们成为以太坊选择的扩展策略的原因。

Rollups 代表了一种技术优雅的解决方案，旨在解决分布式系统中的最棘手问题之一：如何在不牺牲基础层的安全性和去中心化的情况下扩展交易吞吐量。

乐观架构和 ZK 架构之间的选择涉及关于最终速度、证明生成复杂性和 EVM 兼容性的真正权衡，所有这些在技术成熟的过程中不断演变。

对于用户来说，内部机制的影响远远不及结果：快速、便宜的交易能够在现存最安全的区块链上结算。对于开发者和研究人员而言，理解 rollup 机制对于构建和评估下一代区块链应用至关重要。

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