隨著 Ethereum 網絡在可擴展性方面遇到挑戰，二層（Layer 2）擴容方案中有兩個有趣的技術走到最前線：樂觀 Rollups 與零知識（ZK）Rollups。透過將交易於鏈外處理，這些技術旨在降低費用、提升吞吐量，減輕主網的擁塞問題。它們在 Layer 2 領域的崛起，很大程度上給開發者及投資人帶來多元討論與選擇。
隨著去中心化金融（DeFi）及非同質化代幣（NFT）的興起，以太坊網絡承受前所未有的壓力。Etherscan 數據顯示高峰時期 gas 價格曾瘋狂飆升，令一般用戶難以負擔，反映出擴容方案的迫切性。
以太坊聯合創辦人 Vitalik Buterin 在 Layer 2 方案的部落格文章中指出：「Rollups 是目前短中期（甚至長期）唯一完全無需信任的以太坊可擴展方案。」
得到 Buterin 的認可後，Rollups 已成為以太坊發展藍圖上的重要支柱。
不論是樂觀 Rollups 或 ZK-Rollups，大家都把大量交易打包上傳到以太坊主網，不過在安全性和驗證方法上則有所不同。建設或投資以太坊生態的持份者，首先必須明白它們的分別。
本文將深入介紹 Rollup 的運作原理，比較樂觀 Rollups 與 ZK-Rollups 的特色、優劣，並探討其現實及未來應用。有助讀者全方位掌握這些技術，以及它們如何影響以太坊未來。
什麼是 Rollups？
Rollups 本質上是 Layer 2 擴容技術，將交易於鏈外處理，再把壓縮後的數據回傳主網，提高類似以太坊等區塊鏈系統的吞吐量。目標是減輕主鏈的計算與儲存負擔，在不損害安全性的前提下提升可擴展性。
Rollups 會把多筆交易合併成一個批次（batch），即所謂「打包」。這批交易會先在鏈外處理，然後新的狀態再被寫回主鏈。理論上，Rollup 交易的處理速度可遠高於以太坊主網。
EIP-4844（又稱 Proto-Danksharding）令 Rollups 受到更多關注，因其有望進一步降低數據成本，令 Rollups 更高效。這類提案使 Rollups 成為以太坊擴容策略的核心。
Rollup 亦充分利用到以太坊主網的安全性。只要將交易數據或證明寫回主網，用戶即使遇到 Layer 2 被攻擊仍可享有以太坊本身的安全保證，是 Rollups 區別於側鏈或部份 Layer 2 技術的關鍵。
ConsenSys 分析指，Rollups 有潛力將以太坊每秒處理約15筆，提升到每秒數千筆，對 DEX、遊戲平台、頻繁交易等用途極具吸引力。
Rollups 也可與以太坊智能合約無縫對接，開發者可創建複雜應用而不會過份負擔主網。這種兼容性有助 Rollups 普及於多種場景。
但 Rollups 亦面臨挑戰。譬如資料可用性、與現有以太坊工具的兼容，以及推動用戶和開發者適應新技術等問題。另外，要確保系統去中心化、避免單點故障亦是長遠要解決的挑戰。
什麼是樂觀 Rollups？
樂觀 Rollups 的運作假設所有交易預設正確，因此稱為「樂觀」。只有在指定挑戰期內有人提交欺詐證明時，系統才會進行驗證計算。這種假設能夠大幅提升可擴展性，因為一般情況毋須逐筆驗證。
樂觀 Rollups 核心設有挑戰期，任何人都可以提交證據質疑某筆交易的真確性。若真有欺詐情況，系統會將該交易回滾，並懲罰惡意行為者。這保安機制倚靠博弈論激勵參與者維護公平。
樂觀 Rollups 適用於 EVM，現有以太坊智能合約可無縫移植到這類 Layer 2，很適合開發者省時轉移現有應用。
主流項目包括 Optimism。該團隊聲稱方案可令 gas 費用較主網低10至100倍不等。
另一熱門項目 Arbitrum（由 Offchain Labs 開發）因功能強大、對開發者友好亦獲熱烈關注。
樂觀 Rollups 亦有缺點，例如提款回主網時，需等待數小時至一星期的挑戰期。如需要資金即時流動或遇上困難。現時已有快速提款或流動性供應解決方案，但相對增加系統複雜度。
此外，樂觀 Rollups 的安全性依賴假設必有一名誠實參與者在需要時會提交欺詐證明。雖然此制度理論上穩妥，若出現共謀或誠實參與者缺席則有風險。
雖然以上有挑戰，樂觀 Rollups 仍獲廣泛採納。例如全球最大 DEX 之一 Uniswap 已在 Optimism 上線，方便用戶低手續費、高效率交易，提升平台可及性。
什麼是零知識 Rollups？
零知識 Rollups（ZK-Rollups）則用密碼學證明來驗證交易。其重點在於通過 SNARK／STARK 這類零知識證明，只需提交簡短證明即可確認交易無誤，無需額外細節，無須挑戰期。
在 ZK-Rollup 案例，全部交易會鏈外處理，再與有效性證明一起提交到以太坊主網。主網的合約只需驗證該證明，即可肯定狀態轉變正確。用戶提款基本即時完成，這對不少場景是優勢。
ZK-Rollups 安全性極高，每批交易均帶有效性證明，毋須依靠博弈誘因或誠實參與者，完全靠密碼學保證。
主要項目有由 Matter Labs 開發的 ZKSync 及 StarkWare 的 StarkEx，它們已展示出在擴展性及效率上的重大進展。以 zkSync 為例，號稱在保持高安全標準下可節省高達 100 倍 gas。
ZK-Rollups 一大挑戰是計算大量消耗。產生零知識證明需極高運算資源，要全面支援複雜智能合約尚有難度。目前較適合做換幣和簡單資產轉帳，但隨技術進步，已趨漸可配合複雜操作。
另外，ZK-Rollups 並未完全支援 EVM。開發者或需重寫合約，甚至切換專門語言，才能兼容零知識證明。現時如 zkEVM 等專案正嘗試令 ZK-Rollup 支援 EVM。
儘管尚有瓶頸，即時最終性及密碼學安全優勢，令 ZK-Rollups 對需要高速、安全的場景具吸引力。技術成熟後，功能有望更廣。
樂觀 Rollups 與 ZK-Rollups 對比
兩者都靠鏈外處理交易來擴展以太坊，但基礎機制迥異，導致權衡點不同。
驗證安全
樂觀 Rollups 依靠欺詐證明及挑戰期來確保交易有效性，只要有人及時舉報即可回滾無效交易；ZK-Rollups 則以密碼學證明主網每批交易正確，無需再依賴博弈理論。
據 Electric Capital 報告：「ZK-Rollups 由於不依賴博弈假設，安全性更強。」
提款延遲
樂觀 Rollups 因有挑戰期，提款需等待，最長可達一週。流動性供應商雖可紓緩，但令系統更複雜。ZK-Rollups 則可即時……
withdrawals because the validity proofs ensure that the state is correct.
提款因為有效性證明確保咗狀態係正確嘅。
EVM Compatibility
Optimistic Rollups are generally more EVM-compatible, allowing developers to deploy existing Ethereum smart contracts with minimal changes. ZK-Rollups have historically struggled with EVM compatibility due to the computational intensity of generating proofs for complex operations. However, advancements like zkEVM are aiming to close this gap.
性能同可擴展性
ZK-Rollups 可以提供更高嘅吞吐量同更低嘅費用，特別係對於簡單交易嚟講，因為有效性證明令到交易數據更有效壓縮。Optimistic Rollups 可能由於需要欺詐證明而有更高嘅開銷。
複雜性同開發工作量
實現 ZK-Rollups 比較複雜，因為其中涉及高級密碼學。呢樣會拖慢開發進度，同時增加出錯風險。Optimistic Rollups 相對簡單實現，所以應用部署得比較快。
生態系統採用情況
兩種 rollups 都獲得咗顯著採用。Optimistic Rollups 而家因為 EVM 兼容性，有更多 DeFi 應用。隨住針對 EVM 兼容性嘅解決方案成熟，ZK-Rollups 正急起直追。根據 Dune Analytics 數據，兩者鎖倉總值（TVL）都持續上升，反映市場對其信任同採用程度越嚟越高。
法規考量
ZK-Rollups 用嘅密碼學令佢哋具備更好嘅私隱功能，係法規合規層面上可能係一把雙刃劍。Optimistic Rollups 則透明度較高，可能更符合監管期望。
Optimistic Rollups 同 ZK-Rollups 嘅應用案例
Optimistic Rollups 嘅 EVM 兼容性令佢哋特別適合複雜智能合約應用。所以好適合用喺 DeFi 平台、NFT 市場同其他需要複雜邏輯嘅應用。例如 Synthetix（一個衍生品流動性系統）就同 Optimism 合作，降低交易費用同提升可擴展性。用戶透過呢個集成，可以更快、更順暢噉買賣合成資產。
如果對交易速度同安全性有極高要求，ZK-Rollups 就大派用場。佢哋即時確認交易加上高吞吐量，特別適合支付應用、現貨交易嘅分佈式交易所、以及遊戲平台。例如 Layer 2 協議 Loopring 就用 ZK-Rollups 打造咗一個分佈式交易所，提供快速同低費用交易。Loopring 嘅數據顯示，用戶可以以主網絡費用 0.1% 咁低費率進行交易，令人易於接觸。
ZK-Rollups 亦漸漸流行於注重私隱同身份驗證嘅應用。零知識證明容許用戶證明某啲特徵，而唔需要洩露私人資訊——呢個能力好受重視，特別係合規同保障用戶私隱方面。
好似 zkSync 等項目，都希望喺 ZK-Rollups 上實現智能合約，令過往局限於 Optimistic Rollups 嘅應用場景變得可行。隨住呢啲技術發展，將來兩者功能界線可能會模糊，俾開發者更多自由。
總結
Optimistic Rollups 同 ZK-Rollups 之間嘅競賽，標誌住以太坊為擴展性所作嘅健康進步。兩種技術各有優點，亦都對網絡處理日益增長嘅需求至關重要。
Optimistic Rollups 因為 EVM 兼容性高同容易實現，而喺 DeFi 領域大受歡迎。ZK-Rollups 則提供更強安全保障同即時最終性，係密碼學創新嘅突破。
隨住以太坊生態系統發展，兩者很可能會並存，各自服務唔同場景同需求。由於佢哋發展會大大影響分佈式應用未來走向，開發者、投資者同用戶都應該持續關注同保持認知。
「短期內，Rollup 係唯一真正去信任嘅擴容方案；長遠嚟講，Rollup 亦係以太坊生態不可或缺嘅一部份。」Vitalik Buterin 係咁歸納現時情況。
Optimistic Rollups 同 ZK-Rollups 嘅發展，正正體現咗呢個願景：以太坊網絡會變得更可擴展、更高效。