歐易OKEx研究院：以太坊中場戰事---Rollup的實與虛_ROLL:以太坊幣美元最新行情走勢圖

自以太坊誕生以來，其低下的交易處理能力，導致以太坊網絡時常發生堵塞，且 Gas 費用高漲，嚴重地限制了以太坊生態的發展。為此，以太坊擴容問題一直被市場所關注，在 DeFi 大爆發的背景下，側鏈、狀態通道、Plasma 等 Layer 2 擴容方案都無法滿足市場的要求， Rollup 成為了時代的寵兒。

當然，Rollup 并不是一種純粹的 Layer 2 方案，而是更像 Layer 1 和 Layer 2 的混合體：數據在鏈下進行計算并打包壓縮，隨后鏈上進行存儲。此外，為了解決數據的真實性和有效性，保障資產安全，Rollup 推出了使用「有效性證明」的 ZK-Rollup，以及沿用 Plasma「欺詐證明」的 Optimistic Rollup。

綜合而言，ZK-Rollup 和 Optimistic Rollup 各有優劣，ZK-Rollup 適用于支付、交易等非合約領域，成本低且速度快；而 Optimistic Rollup 因為 OVM 的存在，目前適用于智能合約應用領域；但隨著 ZK-Rollup 類項目推出圖靈完備的 EVM，未來 ZK-Rollup 可能會取代 Optimistic Rollup。

但是，Rollup 的擴容上限取決于區塊 Gas 消耗量的上限，因此只能成為以太坊在未來短中期的擴容方案，以解決 DeFi 生態的燃眉之急，從長期看，要根本性地解決以太坊擴展性問題，還仰仗以太坊 2.0 分片技術的順利實現。

不過值得注意的是，Rollup 協議可以捕獲價值，在經濟上具有可持續性。可以預見的是，Rollup 項目發行的代幣將具有巨大的投資潛力。

經過近兩年的蟄伏，以太坊的 Rollup 擴容方案終于走到了要開花結果的黎明前夕：今年 2 月，Optimism 宣布完成了 A 輪融資，并將于三月上線主網；來自 Matter Labs 的 ZkSync，其主網也于去年上線，并將在今年推出支持圖靈完備的智能合約；此外，另一個受行業矚目的 Rollup 方案---Arbitrum，也將于今年上線主網。

表 1. Rollup 方案進展情況，資料來源：歐易 OKEx 研究院

歐易OKEx將于今日15:00開放SUN/USDT市場交易:官方消息，根據SUN官方公告，SUN代幣將進行1000倍拆分，歐易OKEx支持并已經完成SUN拆分1000倍的方案，并將于7月5日15:00開放SUN/USDT的市場交易。[2021/7/5 0:27:45]

在 Rollup 夜盡天明之時，市場也對其充滿了期待與追捧。但從實際情況看，很多投資者和以太坊用戶對 Rollup 的認知并不清晰，不過在總體上達成了共識：Rollup 很重要，是以太坊的未來。

這句話的前半部分是對的，Rollup 對當前的以太坊而言，確實是重要的；但后半部分卻是不準確的，Rollup 并不是以太坊的未來。更切確地說，Rollup 只代表了以太坊的中短期擴容方案，是以太坊解決網絡擁堵問題的中場戰事，從長期看，要根本性地解決以太坊擴展性問題，還仰仗以太坊 2.0 分片技術的順利實現。

想要正確地理解、預測 Rollup 的未來，把握其中的財富機會，我們還需要從 Rollup 的歷史脈絡、原理機制方面進行剖析。

自以太坊誕生以來，其低效的性能就不斷受到市場的病垢：以太坊網絡的 TPS （交易處理能力）約為 15 筆 / 秒，而 Visa 網絡則是 2000 筆 / 秒，雙十一期間支付寶更是達到 50 萬筆 / 秒。低下的交易處理能力，導致以太坊網絡時常發生堵塞，且 Gas 費用高漲，尤其是在 2017 年的大牛市，以及自 2020 年興起的 DeFi （去中心化金融）浪潮期間這一現象尤為突出，嚴重地限制了以太坊生態的進一步發展。

圖 1. 以太坊網絡日均交易筆數和 Gas 消耗量變化，資料來源：Etherscan，歐易 OKEx 研究院

解決區塊鏈網絡的擁堵，提升公鏈的可擴展性，逐漸成為行業關注的重點。各種區塊鏈的擴容方案也紛至沓來，主要包括兩大類：

鏈上擴容方案，也叫 Layer 1 方案，主要通過提高區塊鏈本身的交易容量來實現擴容。常見的 Layer1 方案有增大區塊容量（如 BCH 使用 32M 容量的大區塊），隔離見證（BTC，將數字簽名與交易數據分開，改變原區塊結構以實現擴容），分片技術（以太坊 2.0，將主鏈的狀態和歷史記錄劃分到不同分片上實現擴容）。

歐易OKEx旗下Block Dream Fund加入Polkastarter委員會:4月8日消息，Polkastarter官方宣布歐易OKEx旗下Block Dream Fund正式加入Polkastarter委員會。據悉，Polkastarter委員會成員將參與入駐平臺項目的篩選以及平臺自身的發展，其愿景是在委員會成員的支持下挖掘波卡生態領域中有潛力的優質項目，助力波卡生態發展。

Block Dream Fund由歐易OKEx于2021年推出，據了解，歐易OKEx已向Block Dream Fund分配了1億美元，用于獎勵有才華的企業家和采用區塊鏈技術進行創新的杰出項目。[2021/4/8 19:57:57]

鏈下擴容方案，也叫 Layer2 方案，主要通過第二層協議在鏈下執行大部分交易，以降低成本提高效率。目前主流的 Layer2 方案包括狀態通道、側鏈、Plasma。

圖 2. 區塊鏈擴容主要方案，資料來源：歐易 OKEx 研究院

在以太坊發展早期，人們普遍認為側鏈（Sidechain）技術是解決區塊鏈擴容問題的最佳方案。所謂側鏈，即平行于主鏈的另一條獨立的區塊鏈，通過將部分交易以托管的方式轉移到側鏈，以此實現主鏈擴容，但這帶來兩個嚴重問題：首先，側鏈上的資金安全得不到保障，一旦黑客控制住了某條側鏈，就可以將側鏈上的資金盜走；其次，側鏈不能保證數據的可得性，只要黑客控制了側鏈，就可以拒絕分享底層交易數據，對主鏈安全性造成重大打擊。

圖 3. 側鏈技術方案原理，資料來源：歐易 OKEx 研究院

為了解決側鏈存在的問題，并實現以太坊擴容，以太坊創始人 Vitalik 在 2017 年推出了名為「Plasma」的 Layer 2 擴容方案。Plasma 的特別之處在于設計了一套欺詐證明機制：Plasma 將特定的底層數據發送給用戶自己進行保管，解決了數據可得性問題；此外，Plasma 有一個「退出期」設計，即便黑客取得側鏈的控制權并嘗試取款時，任何用戶都可以在「退出期」內提交證據來進行挑戰，如果挑戰成功，任何人都不能提取這筆資產，并且運營方也將被罰款，由此保證了數據的真實、有效和準確性，解決了資金安全性問題，。

歐易OKEx將于今日17:00上線ANC等杠桿交易、余幣寶及永續合約:據官方公告，歐易OKEx將于今日17:00在網頁端、APP端及API正式上線ANC、SC、CRO、LAMB的杠桿交易、余幣寶及ANCUSDT、SCUSDT、CROUSDT、XEMUSDT永續合約。[2021/4/8 19:57:27]

然而，Plasma 解決了側鏈的問題，卻產生了新的問題：首先，用戶必須每兩周上線一次，以實現對 Plasma 鏈的監控，否則錯過了「退出期」，黑客就可以取出資產；其次，用戶必須自己保存底層交易數據，以保證數據的可獲得性，但卻給用戶帶來巨大的存儲成本。因此，Plasma 對用戶并不友好，體驗極差。在 2018 年的大熊市背景下，曾經被以太坊社區基于厚望的 Plasma 方案也逐漸被拋棄。

事實上，即便沒有 2018 年的大牛市，Plasma 也難以適應以太坊生態的發展---從 2019 年開始，DeFi 逐漸興起，以 Uniswap 為代表的 AMM 更是成為其中的佼佼者。對于 Uniwap 上的流動性提供者（LP）而言，其存放在交易池中的資產，很容易發生改變，不可能滿足 Plasma 方案中對 LP 每次交易時都進行挑戰驗證的要求。事實上，大量的 DeFi 協議都可以在不經用戶同意下改變賬戶狀態，因此 Plasma 在 DeFi 時代是注定沒落的。

圖 4. Layer 2 擴容方案的演化發展，資料來源：歐易 OKEx 研究院

同樣地，狀態通道也存在側鏈和 Plasma 面臨的問題：狀態通道不能代表那些邏輯上沒有明確所有者的對象 (如 Uniswap)，需要對象都是明確的資產所有者。

因此，在 DeFi 對于以太坊生態越來越重要的今天，無論是狀態通道、側鏈，還是 Plasma，都無法滿足以太坊的現實需求。與其說是 V 神對 Rollup 起到了決定性的推動作用，不如說是時代選擇了 Rollup。那么 Rollup 的特殊之處在哪呢？

在解析 Rollup 之前，我們不妨了解 Plasma 的擴容方式：在鏈下，由 Plasma 運營者將等待批量處理的交易匯總起來，生成一個梅克爾樹（Merkle Tree），樹中每個葉子可以代表一筆交易資產的信息，如果沒有交易，則葉子值為 0。隨后，Plasma 將梅克爾樹的樹根發送給主鏈上鏈，同時將梅克爾樹的分支發送給用戶保管。

歐易OKEx上線Perpetual Protocol 現已開放充值:3月10日，歐易OKEx官方公告宣布上線Perpetual Protocol (PERP)，現已開放充值，PERP/USDT市場將于今日17:00開放交易，并于3月11日18:00開放PERP提現。

公開資料顯示，Perpetual Protocol是一個使用虛擬化自動做市商(vAMM)的去中心化永續合約平臺，能夠支持任何資產。更多詳情見官網公告。[2021/3/10 18:32:07]

因此，主鏈實際上只保存了梅克爾樹根的哈希值，而通過梅克爾樹根的引索，可以找到分支葉子中的具體交易信息，但這些具體的交易信息，而是由用戶在鏈下存儲，因此節省了鏈上區塊大量的空間，實現了主鏈的擴容。

圖 5. Plasma 擴容原理，資料來源：Plasma 白皮書，歐易 OKEx 研究院

但正如前面所言，由用戶在鏈下保存具體的交易信息，在數據可用性上打了折扣，也不適用于 DeFi 應用。為此，以太坊社區提出了一種新方案：將交易數據壓縮并放在鏈上，這就是 Rollup （聚合）方案。

具體而言，Rollup 將交易數據進行壓縮編制成梅克爾樹，并存儲在鏈上；同時在智能合約中保存梅克爾樹的樹根（狀態根）。Rollup 的運營方可以將發布一批匯總交易（Batch），該交易即壓縮過的交易集合，而且包含之前的狀態根和新狀態根 (處理交易之后的新梅克爾樹根)。智能合約會對狀態根進行檢查并更新，由此實現資產的轉移。

當然，從上我們可以看出，Rollup 并不是一種純粹的 Layer 2 方案，而是更像 Layer 1 和 Layer 2 的混合體：數據在鏈下進行計算打包，但在鏈上進行存儲。因此將 Rollup 稱為半鏈下擴容或 semi-layer 2 方案更為合適。

圖 6. Rollup 擴容原理，資料來源：Vitalik. An Incomplete Guide to Rollups，歐易 OKEx 研究院

歐易OKEx已完成XMR錢包升級:歐易OKEx已完成XMR錢包升級，將于2021年3月5日11:00 (HKT) 開放XMR的充提。[2021/3/5 18:17:35]

用一個形象的比喻，現在我們要保存很多電影，Plasma 類似于我們將電影存儲在電腦上，然后只在 U 盤上保存一個目錄文件，根據這個目錄文件的指引，我們可以方便地找到任何一部電影在電腦中的位置；而 Rollup 的方法則是先將電影進行壓縮，隨后再全部保存到 U 盤中。這樣一來，我們就可以在 U 盤中存儲更多的電影。

那么 Rollup 是如何實現壓縮的呢？---主要是對交易的參數進行壓縮，主要包括 Nonce，Gasprice，Gas，To，Value，Signature，如下表所示：

表 2. Rollup 壓縮方式，資料來源：Vitalik. An Incomplete Guide to Rollups，歐易 OKEx 研究院

在過去，一筆交易需要占用 112 字節的存儲空間，現在只需要 12 字節的空間，一個字節大約花費 16 Gas；而在以太坊上，Gas 上限是 1250 萬，我們假設 Rollup 需要花費 50 萬 Gas，那么在 Rollup 上，其交易處理能力是：

（區塊 Gas 消耗量上限 – Rollup Gas 消耗量）/ 每字節的 Gas 消耗量 / 一筆交易字節數 / 出塊時間 =（12,500,000 – 500,000）/ 16 / 12 /14= 4464 筆 / 秒

目前在以太坊上進行一次轉賬需要消耗約 21,000 Gas，這意味著如果全部用來轉賬，那么以太坊的最大交易處理能力為：區塊 Gas 消耗量上限 / 單筆轉賬 Gas 消耗量 / 出塊時間 = 12,500,000 / 21,000 /13 = 45 筆 / 秒

這意味著 Rollup 在轉賬場景下降以太坊的 TPS 提升了 100 倍。同樣地，根據 Vitalik 的計算，在 ERC20 轉賬、Uniswap 運用場景，可實現同條件下以太坊 TPS 擴展 100-400 倍。

前面的分析一直很順利，但我們忽略了一個與側鏈技術類似的重要問題：如何防止 Rollup 運營方偽造數據進行盜取資產呢？以太坊社區提出了兩個方案：使用「有效性證明」的 ZK-Rollup，以及沿用 Plasma「欺詐證明」的 Optimistic Rollup。

首先我們看實現有效性證明 ZK-Rollup 方案。ZK-Rollup 即采用 ZK-SNARK （簡明的非交互式零知識證明，zero-knowledge succinct non-interactive argument of knowledge）來保證交易的安全性。

" 零知識證明（ZKP）" 是由 S.Goldwasser、S.Micali 及 C.Rackoff 在 20 世紀 80 年代初提出，指證明者能在不向驗證者提供任何有用的信息的情況下，使驗證者相信某個論斷是正確的。

一個經典的例子：有一個缺口的環形長廊 ，出口和入口距離非常近（在目距之內），但走廊中間某處有一道只能用鑰匙打開的門，Alice 要向 Bob 證明自己擁有該門的鑰匙。采用零知識證明，則 Bob 看著 Alice 從入口進入走廊，然后又從出口走出走廊，這時 Bob 沒有得到任何關于這個鑰匙的信息，但是完全可以證明 Alice 擁有鑰匙。

圖 7. 零知識證明案例，資料來源：歐易 OKEx 研究院

從上我們可以看出，ZKP 具有計算的不對稱性。在 ZK-Rollup 的方案中，由 Rollup 運營方投入大量資源以執行 ZK-SNARK 計算并放在匯總交易（batch）中，而智能合約（驗證方）可快速低成本低證明交易安全性。因此 ZK-Rollup 有諸多好處：能在保護隱私的同時簡潔快速地驗證數據的真實有效性；但其缺點是計算量大，技術難度高且難以支持虛擬機。

在前面的 Plasma 方案中，我們已經介紹過其設計的「欺詐證明」機制，可實現交易數據的真實、有效和準確性，保證了資產的安全。Optimistic Rollups 正是沿用了該機制：這類 Rollup 會追蹤所有歷史狀態根以及每個 batch 的哈希值。如果任何人發現某個 batch 的后狀態根不正確，都可以向區塊鏈發布一個證明，證明該 batch 計算錯誤。智能合約會對證明進行驗證，并且對該 batch 及其之后的 batches 進行回滾。

Optimistic 選擇了 Plasma 的欺詐證明機制，即意味著有像 Plasma 一樣漫長的「退出期」（約一周時間），這極大地降低了資金的利用效率，但好消息是，隨著 DeFi 生態的成熟，可以有大量的流動性提供者為用戶在「退出期」內提供資金，可有效解決資金利用抵消的問題。此外最重要的是，Optimistic Rollup 也繼承了 Plasma 的 OVM，這意味著可在 Optimistic Rollup 網絡部署兼容以太坊 EVM 的智能合約，這一點對 DeFi 尤為重要。

表 3. ZK-Rollup 和 Optimistic Rollup 性能對比，資料來源：Vitalik. An Incomplete Guide to Rollups，歐易 OKEx 研究院

從上面我們可以看出，相較于其他 Layer2 方案，Rollup 能更好地保證數據的安全性和數據的可得性，然而 Rollup 真的是以太坊的未來嗎？

并不是，從 Rollup 的擴容方案可以看出：區塊 Gas 消耗量的上限即是 Rollup 方案的上限。這類似于早高峰時乘坐地鐵，為了使地鐵車廂（區塊）能裝更多的人，我們可是再擠更多的人進車廂（壓縮）。然而，再怎么壓縮，也是有上限的。在未來隨著區塊鏈應用的不斷發展，我們僅僅會為了最多擴容 100 倍而滿足嗎？所以從長期看，以太坊擴容的未來還是取決于以太坊 2.0 分片技術的順利實現。

然而，根據以太坊官方的規劃，以太坊 2.0 分片的實現可能要等到 2030 年了。但即便在目前，由于 DeFi 的大熱，以太坊早已擁擠不堪，Gas 費高企。幾年前的狀態通道、Plasma 等 Layer 2 方案無法滿足 DeFi 的要求，分片技術又是一個遙遠的目標。正是「往者不可諫，來者也不可追」，Rollup 自然而然成為了在短中期應對以太坊擴容方案的最佳方案，成為邁向以太坊 2.0 的中場接力手。

當然，Vitalik 主推 Rollup 的另一個原因在于：Rollup 協議可以捕獲價值，在經濟上具有可持續性。

先談經濟價值，Rollup 可以緩解以太坊的擁堵，降低 Gas 費。節約出來的成本，其中的部分就可以轉化為 Rollup 協議的收入（如收費和 MEV 的方式），并具有經濟上的可持續性。

那么 Rollup 為什么可以捕獲價值呢？這與 Rollup 的特殊性有關：數據放在主鏈上，僅僅是在鏈下進行數據計算。這種介于 Layer1 和 Layer2 的混合方案，使得 Rollup 成為主鏈上一個特殊 Dapp 應用，因此 Rollup 項目是可以在主鏈上發行基于該 Rollup 協議的代幣，能通過代幣來捕獲協議的價值。

可以預見的是，在未來幾個月 Rollup 大爆發后，將會有眾多 Rollup 發行項目代幣，那些愿意將協議經濟價值附著在代幣上的項目，其代幣將具有很大的投資潛力。

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