有意思的是，「Rollup」这个名字一开始没受到重视。2019 年的 1 月，Matter Labs 推出了名为「Plasma Ignis」的技术，因为在此之前 Layer 2 的主流技术是 Plasma，所以他们以「零知识证明版本的 Plasma」作为研究方向。但从技术角度来说，这其实不能算是 Plasma 的一类，更像是 Rollup。后来该团队全面放弃了 Plasma Ignis 这个名字，转而采用 ZK Rollup 作为技术的方向，后续也推出了他们自己基于 ZK Rollup 的技术实现方案 ZK Sync，还进行了更多的深度定制和优化。

Matter Labs 联合创始人 Alex Gluchowski 在 2019 年 1 月份发的推特。

由于早期 ZK Rollup 的概念中，主要的缺点是生成 SNAKR 证明过程较长，而且也未能支持通用型的智能合约，所以 Fuel Labs 联合创始人、以太坊二层扩容方案的长期研究者 John Adler 在 2019 年 6 月提出了另一个方案，称为 Optimistic Rollup。该方案吸收了 ZK Rollup 对于数据可用性的优势，以及 Plasma 的惩罚机制，由于去除了零知识证明，所以可以更方便地支持通用型的智能合约。

Optimistic 意思是「乐观的」，所以在该方案中，不是通过 SNARK 处理后再将数据聚合到链上，而是默认「乐观」相信节点会将最新且准确的数据发布到链上，否则其他人在验证后，如果发现有问题可以发起挑战，成功后节点会受到惩罚。

所以整体来看，Rollup 的技术相比较 Plasma，最关键的是解决了数据可用性的问题，所有交易数据都是在以太坊链上的，安全性也能和以太坊主链相同级别。

那既然同样都是把交易发布在链上，为什么 Rollup 比普通的转账的吞吐量更高，成本更低呢?

因为在构建 Rollup 类交易的时候，大量的普通转账行为可以通过某些技巧进行压缩，最终在通过零知识证明 SNARK 处理后，虽然 SNARK 生成过程较长且资源消耗(Gas)较大，但分摊到每一笔交易中就微不足道了。在 Vitalik Buterin 的初始提案中有具体的数据可以参考，虽然后续有各种不同的实现和差别。

在他的方案中，单笔交易的构成类似于：

相比普通链上交易所需要的 2.1 万的 Gas 费用来说，以上这种单笔交易由于缩减了体积(比如，以太坊地址是 20 bytes，以上这个仅需 3 bytes)，所以总共仅需 892 Gas。

但是由于 SNARK 证明的计算资源消耗较多，约 600k Gas，以及运行合约所需约 50k Gas，所以这也就意味着，必须要批量处理很多交易，才可以分摊这几百 k 的间接成本。

以太坊单个区块 Gas 上限以 8M 计算的话，如果以纯 ETH 交易来说，吞吐量约为：8M /21k/15秒≈25tps

而该方案中的吞吐量约为：(8M - 600k - 50k)/ 892 / 15 秒 ≈ 550 tps

这就是 Rollup 既能保证 Layer 1 数据的可获得性，也能大幅减少数据需求并减少单笔交易的成本的主要原因。

除了上述提到的 Rollup 方案研发团队之外，不少应用层的项目也看到了 Rollup 的优势，宣布将研究或集成 Rollup 技术。从目前公开的项目来看，选择 Optimistic Rollup 的项目更多一些，包括去中心化交易所、DeFi 协议、匿名服务等，很可能是因为项目方考虑到 Optimistic Rollup 的优势为支持通用智能合约，以及不会像 ZK Rollup 需要花费很多时间生成 SNARK 证明，毕竟在没有优化方案之前，可能会影响应用的使用体验。

宣布采用 ZK Rollup 方案的项目目前并不多，但是路印 Loopring 的去中心化交易所是当前 Rollup 项目中开发进度最快的一个，早在 2 月底就已经上线以太坊主网，开始了公开测试。虽然后来也遇到了前端页面的非致命漏洞，但是他们的经验会为后续很多其他即将采用 ZK Rollup 的项目提供参考和指导意义。

到底可以减少多少链上的交易成本呢?路印给出了重要的实战数据，在他们采用的方案中，批量处理 4096 笔交易时，单笔交易只需要 375 Gas。也就是在正常的 Gas 费用下，每次交易成本为 0.09 分人民币(注意单位)，换句话说，100 万笔交易的成本大约为 900 元。

但曾经研发 Plasma 技术的团队 LeapDAO 却认为 Rollup 技术不是万灵药。在他们进行了具体的数据分析后，为大家提供了很多值得参考的数据。根据他们的估算，整体而言 Rollup 可以为以太坊网络提升略超过 10 倍的吞吐量，因为相比 Plasma 还是牺牲了很多成本的。

除了两个最流行的 Rollup 衍生版本外，还有一些以太坊二层扩容方案也采用了 Rollup 这个名字，比较常见的两个是 SKALE Labs 提出的 BLS-Rollup 和 Offchain Labs 的 Arbitrum Rollup。

不过 Optimistic Rollup 的提出者 John Adler 认为，BLS-Rollup 不算是通常意义上的 Rollup，更像是一种批处理技术。而 Arbitrum Rollup 在 2018 年发布论文和 2019 年发布白皮书时都未提及 Rollup，他们在今年初上线测试网时才称之为 Arbitrum Rollup。

ZK Rollup 进展

ZK Rollup 技术研发中最重要的公司是 Matter Labs 和 iden3.两者均已推出测试网。但他们产品的定位略有差异，Matter Labs 更像是通用型解决方案，而 iden3 是专用型解决方案。

Matter Labs 推出的是一套完整的通用型解决方案，叫做 ZK Sync。该方案考虑到了 ZK Rollup 存在的一些缺点，提出了相应的机制优化，比如之前提及的，生成 SNARK 证明耗时较长，以及较难支持通用智能合约。Matter Lab 联合创始人兼首席执行官 Alex Gluchowski 表示，「在伊斯坦布尔升级之后，ZK Sync 将处于非常有利的位置，可轻松地达到每秒数千的交易量」。

为了实现通用智能合约这一需求，Matter Labs 还推出了零知识证明智能编程语言及框架 Zinc，在今年 2 月推出了首个版本 v0.1 Alpha。Matter Labs 表示，Zinc 是用于创建安全的零知识证明线路以及基于其运行程序的智能编程语言和执行环境，Zinc 遵循 Rust 原理，并基于简化的 Rust 语法，精通 Rust、C++、Solidity 等语言的开发者可在一天内快速上手。

而 iden3 研究 ZK Rollup 的初衷则是为了他们原本项目考虑的。iden3 这个名字，可以想象成是 identity(身份)的 3.0.感受一下，是不是类似于「Web3」?所以 iden3 团队专注的是为数字世界提供一种开源的身份管理系统，利用零知识证明 zk-SNARK 提升隐私特性，而 Rollup 则可以增加身份认证系统和应用层在链上交互行为中交易吞吐量。

而从应用层来说，路印 Loopring 和 AZTEC 分别解决了用户链上交易和隐私的需求。路印 Loopring 的去中心化交易所是当前 Rollup 项目中开发进度最快的一个，早在 2 月底就已经上线以太坊主网，开始了公开测试。

AZTEC 是一个隐私技术解决方案，在今年 2 月就上线了以太坊主网，但是他们还在考虑采用 Rollup 技术，以显著降低以太坊网络中隐私交易的成本。他们原本在隐私技术中就采用了零知识证明 ZK，扩容方案选择的是 ZK Rollup，所以他们给新的这套方案取名为 ZK ZK Rollup，或 ZK² Rollup。

第一个 ZK 是利用 SNARK 技术中的「简洁性」(succinctness)提升网络的可扩展性，将多笔交易合并为一笔以减少交易成本，第二个 ZK 是利用 SNARK 作为隐私技术，将合并前的每一笔普通交易升级为隐私交易。

Optimistic Rollup 进展

Optimistic Rollup 技术中最重要的公司是 Fuel Labs、Optimism (前 Plasma Group)和 NutBerry，他们研发的是通用型的 Optimistic Rollup 解决方案。相比 ZK Rollup，由于去除了复杂的零知识证明这类复杂的密码学技术，所以支持通用的智能合约会更容易一些。

Optimistic Rollup 虽然比 Plasma 增加了数据可用性的优点，但也直接吸纳了之前 Plasma 的成果，除了都用同一套博弈和惩罚机制之外，Optimism 团队表示，这两个方案可以共享很多基础设施和代码。另外，他们认为对于一个成熟的 Layer 2 生态系统，Rollup、Plasma 和状态通道应该是可以在同一个客户端(智能钱包)内一起工作的。

其实在 Plasma Group 对外公开放弃 Plasma 技术之前的 2019 年年底，就组建了一家新公司 Optimism，专注于实施 Optimistic Rollup，该公司目前已经从加密风险基金 Paradigm和设计公司 IDEO 旗下的 IDEO CoLab Ventures筹集了 350 万美元种子轮融资。

新募集的资金主要用于实施 Optimistic Rollup 解决方案和基于该解决方案构建应用程序。尽管这是一家商业公司，但该研究小组表示，希望继续为开源项目做贡献，并与公众分享自己的研究成果。

为了支持以太坊的智能合约，Optimism 已经发布了虚拟机 Optimistic Virtual Machine (OVM) 的 Alpha 版本。OVM 是嵌入在以太坊虚拟机(EVM)中的副本，允许开发者使用 Optimistic Rollup 时，可使用和 EVM 相同的开发者工具集和智能合约语言。

刚开始，Optimistic Rollup 被称为「最小可行合并共识」(Minimal Viable Merged Consensus)，在 John Adler 于去年 6 月提出了这个概念后，就成立了 Fuel Labs，以实行他们的扩容方案。

Fuel Labs 将开发一条无需信任的以太坊侧链 Fuel，专门针对以太坊链上的支付进行设计，在伊斯坦布尔升级之前，保守估计能将以太坊 ERC-20 代币交易成本降低至原来的五分之一。

今年 1 月，Fuel Labs 基于 Optimistic Rollup 的以太坊侧链 Fuel 的公开测试网上线，代码也已开源。值得注意的是，他们测试网的合约就已经支持所有的 ERC-20 代币了，毕竟 ERC-20 本就是一种智能合约。

后来在 3 月，他们宣布推出一门新的以太坊底层语言 Yul+，作为对 Yul 的实验性升级，为 Yul (以太坊虚拟机的一种低级中间语言)添加了各种 QoL 功能。Yul 是由 Solidity 开发者编写的一门旨在进一步优化编译目标的低级中间语言，简单且具有实用的低级语法，让开发人员比 Solidity 更接近原始以太坊虚拟机(EVM)，同时具有优化 gas 费使用效率的潜力。

NutBerry 相比上述两个影响力更小一些，但他们的目标是开发一个基于 Optimistic Rollup 的 Layer 2 解决方案，且支持具有状态(stateful)的智能合约。该项目最早被发布在以太坊研究论坛，其中描述了该项目将分为四个里程碑：支持 ERC-20 标准、支持 ERC-721 标准、支持无状态智能合约、支持具有状态的智能合约(也就是可以储存数据的智能合约)。NutBerry 已于今年 2 月发布了第二个测试网，已支持 ERC-712 (Ethereum typed structured data hashing and signing)。

Optimistic Rollup 的应用层产品相对较多一些，可能是因为支持智能合约更简单，所以对于这些 DeFi、DEX 或隐私服务这些需要智能合约处理逻辑的应用来说，更方便一些。

这些应用将会在后续的一两个季度内逐步上线，不用多久就能体验到了。

其他 Rollup

虽然其他几个 Rollup 解决方案和上述的这些项目不太一样，但是他们都以 Rollup 命名，所以本文也做相关的整理和收集：

BLS-Rollup，可以参考 SKALE Labs 的介绍：https://ethresear.ch/t/the-optimal-snark-less-on-chain-scaling-solution/4790

Arbitrum Rollup，可以参考 Offchain Labs 的介绍：https://medium.com/offchainlabs/how-arbitrum-rollup-works-39788e1ed73f

另外还有一个基于账户的匿名 Rollup 项目：https://ethresear.ch/t/account-based-anonymous-rollup/6657

为了以太坊链上应用生态的发展，扩容是一个持续且重要的话题，毕竟，离以太坊 2.0 最终形态至少还有 2-3 年的时间。在此之前，DApp、DeFi、游戏等各种链上应用生态是无法规模化的，计算资源将成为重要的瓶颈，任何一个强势的DApp都可能迅速将链上的计算资源占满。以 3 月 12 日为例，Maker 协议因以太坊价格暴跌而发起的抵押品拍卖清算流程，就是因为整体网络拥堵而产生了巨额损失。

曾经最重要的扩容方案 Plasma，在实现过程中遭遇一些问题之后，开发者社区将更多精力转移至 Rollup，因为它解决了前辈在开发过程中发现的「数据可用性」问题。虽然有一些取舍，但还是比以太坊 Layer 1 效率高上几十数百倍。而衍生出两个最重要的分支 ZK Rollup 和 Optimistic Rollup ，分别选择了不同的挑战以确保安全性：是研究困难的零知识证明密码学技术，还是寻找出一套安全且照顾用户体验的博弈机制。

不过，那些上百倍的提升目前还是理论值，或许是实验室环境下的最优情况，在此之前还有很多的研发工作和配套的优化。只有这些方案被实现，并且被应用集成且大规模采用之后，才能知道真实的性能，或是否有其他的弱点和问题。

毕竟实践才能出真知。Rollup 不是第一个扩容方案，也不会是最后一个。虽然我们都知道目标在哪里，但是实现的路径依旧是曲折的。

(120BTC.com)讯：以太坊共同创办人Vitalik今日在2022年韩国区块链周(KBW 2022)上发表主题演讲表示，加密货币支付将再度变得合理，因为有了Layer2 Rollup方案后，交易成本将很快降至零点几美分。

布特林提及，让交易成本缩小到零点几美分的最后一个障碍，是区块链数据压缩，而目前正在进行的扎实工作，包括Optimism针对以太坊的Layer2扩容解决方案，该解决方案是藉由引入零字节压缩，来降低区块链交易中数据的大小和成本。

布特林指出：因此，如今有了Rollup技术，交易手续费通常在0.25美元之间，有时是0.10美元，在未来，随着我所说的Rollup技术有了所有方面的效率改进，交易成本可望降至0.05美元，甚至可能低到剩0.02美元，更便宜，更实惠，这将彻底改变游戏规则。