概述

注：這一比較涵蓋了兩種廣泛使用的Rollup機制的一般信息，這兩種機制用於擴展（通常基於EVM）區塊鏈，並比較和對比波卡如何實現可擴展性。

Layer2網絡通過從Layer1網絡卸載大部分計算，被認爲是區塊鏈可伸縮性的前進方向，因而受到歡迎。

Layer2解決方案利用Layer1網絡的安全性和功能構建一個額外的層，通常更快，減少費用並解決其他平台特定問題。在許多情況下，Layer2解決方案側重於有效且具有成本效益地利用特定區塊鏈上的區塊空間。

Rollups是一種Layer2擴展解決方案。在最基本的水平上，Rollup Layer2解決方案負責通過批處理它們來“Rollup”交易，然後將它們發布到Layer1鏈中，通常通過定序器的網絡。該機制可以在單個Rollup中包含數千筆交易。

波卡在本地級別（即不使用Layer2擴展解決方案）實施此功能，允許中繼鏈和各自的平行鏈共享安全性和可擴展性。共享安全性是一個類似於基於EVM的樂觀的（Optimistic）和零知識的（Zero Knowledge）Rollups的概念。盡管如此，波卡沒有作爲Layer2實現，而是通過平行鏈協議保證其每個平行鏈的本地安全性和可擴展性。波卡將從平行鏈的數據協調處理爲聚合的代表性狀態，這有點類似於Layer2 Rollup。

Optimistic Rollups

Optimistic Rollups是一種交互式的Layer1區塊鏈擴展方法。它們假設每個提議的交易默認都是有效的。

爲了防止可能的無效交易，Optimistic Rollups引入了一個挑战期，在此期間參與者可以質疑可疑的Rollup。採用欺詐證明方案來允許提交多個欺詐證明。這些證明可以使Rollup變得有效或無效。在挑战期間，如果沒有提出挑战（且需要的證明已經就位），狀態更改則可能會被提出爭議、解決或包括在內。

雖然Optimistic Rollups提供了可擴展性，但它們的方法既有優點又有缺點。

優點

• 它們不受狀態更改類型的限制——任何狀態更改都可以包含在內，這意味着現有應用程序不必考慮它。

• 它們可以並行化以實現可擴展性。

• 大量數據可以適應單個Rollup（例如在以太坊中，單個狀態轉換中可以容納數萬筆交易）。

缺點

• 交易審查和中心化是令人擔憂的問題，其中定序器/Layer2節點可能會被攻破。

• 挑战期可能需要大量時間才能通過，從而增加Rollup時間到Layer1網絡最終確定的時間。

• 由於包含其父網絡的任何狀態更改的通用性質，Optimistic Rollups可能會遇到在以太坊上的gas限制或導致的網絡擁塞。

• Optimistic Rollups經常在以太坊生態系統中使用。Optimistic EVM-based Rollups解決方案的示例包括：

Optimisim

Arbitrum

Unipig

Zero-knowledge Rollups

Zero-knowledge Rollups（常稱爲ZK Rollups）是一種利用零知識證明計算特定狀態變化集的有效性的非交互式方法。相對於基於欺詐證明的Optimistic Rollups，ZK Rollups依賴於ZK證明這種形式的加密驗證。

由於加密驗證處理了確保Rollup是有效的細微差別，因此Zero-knowledge Rollups在最終確定方面顯著更快。但是，由於其復雜性和難以實現到資源受限環境中，ZK Rollups通常會受到性能問題的困擾。由於計算开銷，圖靈完備性也很難實現，因此它們在區塊空間方面的泛化能力降低了。然而，它們在解決Optimistic Rollups的一些問題和解決安全可擴展性方面具有良好的前景。

優點

• 只需要少量數據可用性。通常來講證明（proof）就足以確保有效性。

• 可以被無需信任地得到證明。

• 由於證明立即可用，最終確定性也是瞬時的。

• 總體上，其具有良好的前景，因爲它們還未成熟。

缺點

• 面臨其他Layer2解決方案關於Layer2運營方中心化的問題。

• 計算成本高，ZK電路難以實現。

• 擁堵的可能性仍然是一個因素，因爲數據量可能仍然是問題。

波卡原生共享安全性

雖然Rollups被認爲是Layer2協議的解決方案，但波卡通過其平行鏈協議本身就包括了這一功能。平行鏈協議是波卡處理網絡分片的方式，旨在實現提供安全性、可擴展性和可用性的組合目標。

它使平行鏈能夠驗證它們的集體狀態並相互通信。平行鏈與Optimistic和ZK Rollups有相似之處，這反映在波卡處理平行鏈狀態的有效性和可用性的方式上。Collator是波卡體系結構的關鍵部分，原則上類似於定序器，因爲Collator使用有效性證明（PoV）功能傳遞數據，以確保活性並與中繼鏈進行通信。

每個分片或平行鏈都配備一個獨特的狀態轉換函數（STF），該函數確保與中繼鏈的通信保持有效。每個STF都是用Wasm編寫的Runtime。如果任何狀態轉換函數編譯爲WASM並遵守平行鏈協議，則它是有效的。

每個STF都運行一份有效性證明。與非交互的ZK Rollups不同，該證明（批准協議）是交互的。此外，與ZK Rollups不同的是，創建具有圖靈完備邏輯的平行鏈並不困難。每個平行鏈也是一個成熟的狀態機（通常以區塊鏈的形式）。與Optimistic Rollups類似，平行鏈協議也有可能發生爭議和解決可能有害的Parablock（代表平行鏈的區塊）的情況，在這種情況下，如果發現不良的Parablock，則將削減（Slash）驗證者。

優點

• 協議級分片、共享安全和互操作性。

• 每個分片在开發方面具有低門檻，因爲任何編譯爲Wasm的內容都是有效目標。

• 快速確定性（通常在波卡上不到一分鐘）。

• 數據可用性內置於驗證者和像糾錯編碼（erasure coding，詳情請參見：

• https://wiki.polkadot.network/docs/learn-parachains-protocol#erasure-codes）這樣的機制中。

• 沒有Layer2意味着對定序器或其他L2運營方產生的中心化問題的風險較小。

缺點

• 在Wasm中執行代碼可能成爲性能瓶頸，因爲它比進行本地調用要慢。

• 中繼鏈對包含平行鏈狀態轉換數據的PoV（有效性證明）區塊的大小和權重設定了硬限制。

鄭重聲明：本文版權歸原作者所有，轉載文章僅為傳播信息之目的，不構成任何投資建議，如有侵權行為，請第一時間聯絡我們修改或刪除，多謝。