以太坊rollups是第二層擴展解決方案，旨在增加以太坊區塊鏈網絡的可擴展性和吞吐量（或交易速度）。

儘管眾所周知，乙太坊區塊鏈非常安全，但它並不是自然可擴展的。但是，隨著它的不斷發展，需要提高其可擴展性和事務處理能力。為了實現這一目標，開發了乙太坊匯總。

通過將多筆交易打包或捆綁後作為單筆交易提交到以太坊區塊鏈，以太坊 rollups 簡化了以太坊主鏈，增加了以太坊區塊鏈網絡的交易處理速度或吞吐量。

以太坊 Rollups 的類型：樂觀 Rollups 和零知識 Rollups。

樂觀的以太坊Rollups

樂觀的 rollups 是 rollups，它們假定 L2 上的交易是有效的。就像它的名字一樣，它們不驗證 rollup 交易的有效性。它們假設交易是有效的，除非證明相反。

為了確保錯誤交易不會被計算並發送到以太坊主鏈，樂觀 rollups 為用戶提供了一個挑戰期為 7 至 14 天的時間，在此期間他們可以挑戰 rollup 交易的有效性。

如果發生錯誤，已計算的交易將被重新執行，並在以太坊主鏈上更新正確的 rollup 狀態。這還不止 - 負責計算和包含錯誤交易的序列器將收到懲罰。

Arbitrum 是一個 Optimistic Ethereum rollup 的例子。它是一個第二層擴展解決方案，為以太坊區塊鏈網絡提供快速的智能合約交易能力。

它處理並批處理以太坊區塊鏈交易，減少了以太坊區塊鏈的擁擠和交易成本。

由於其壓縮交易的獨特功能，有助於降低燃氣費用，Arbitrum現在被DeFi項目如Sushiswap和Aave用於高效和低成本的DeFi交換。

零知識（ZK）Rollups

零知識以太坊rollups驗證交易的有效性。與樂觀的rollup不同，樂觀的rollup假設rollup交易是有效的，而零知識rollup不假設，而是花時間驗證交易的有效性。

一旦rollup交易被驗證和驗證，零知識rollup將加密證明提交到以太坊主鏈，驗證其有效性。智能合約使roll-up交易的驗證成為可能。

ZK sync是一個主要用於擴展以太坊區塊鏈網絡並提高其吞吐量或交易處理速度的L2解決方案。通過其ZK-rollups，ZKSync可以在以太坊主鏈上處理交易，將它們進行批處理，並在完成後提交回以太坊區塊鏈。Scroll和Starkware是另外兩個知名的零知識rollups。

以太坊Rollups如何工作？離鏈交易和交易批次處理

離鏈交易

由於Rollups是第2層區塊鏈解決方案，它們不在主要的以太坊區塊鏈網絡上處理交易。它們在以太坊網絡外處理交易。

一個被稱為序列器的Rollup實體或組件負責確認Rollup交易，構建L2區塊，並將加密證明提交到主要的以太坊鏈。

交易批次處理

交易批处理包括将多个交易按顺序排列分组的过程。顺序排列者通过从以太坊主链中移除一些交易，然后将它们分组成一笔交易，从而简化了以太坊主链的负担。

一旦交易被批處理，roll-up將使用智能合約將交易數據發送到L1鏈。一旦添加到以太坊L1鏈，單個rollup交易將無法更改或修改。

此外，一些零知識 rollups 也會將摘要或加密證明發佈到以太坊主鏈，驗證提交交易的有效性。

區塊鏈證明機制：欺詐證明和有效性證明

欺詐證明

欺詐證明，又稱為故障證明，是一種區塊鏈證明機制，用於驗證樂觀 Rollups 發布的數據的真實性。

為了防止樂觀的Rollups向以太坊L1鏈提交錯誤數據，欺詐證明機制允許以太坊區塊鏈上的用戶對批量打包的Rollup交易提出質疑。

一旦在批次交易中發現錯誤交易，該交易將被移除並重新執行，之後重新驗證的交易將被提交回批次中。負責包含錯誤交易的順序器也將受到懲罰。

然而，如果在挑戰期間沒有發現任何錯誤交易，那麼狀態更改被樂觀地認為是正確的。

欺詐證明的類型：單輪互動和多輪互動

單輪互動式欺詐證明

單輪互動證明是一種欺詐證明機制，允許挑戰者在不需要與運營商不斷互動或通信的情況下，對rollup交易的真實性或有效性提出異議，因為該交易可以一次性驗證。

OP Stack是利用單輪互動式欺詐證明機制的區塊鏈解決方案的一個示例。OP Stack是一個模塊化、開源的藍圖，用於構建高度可擴展和互操作的區塊鏈。

由Optimism基金會開發，OP Stack允許開發人員創建可以與Optimism超級鏈互操作的區塊鏈。使用單輪互動式欺詐證明系統，OP Stack使得在區塊鏈中預防欺詐變得輕鬆。

多輪互動式欺詐證明

多輪互動證明是一種欺詐證明機制，需要挑戰者與操作者不斷或重複互動。

運營商經常將受到挑戰的 rollup 區塊平均分成兩半，然後進一步分成更小的部分，直到挑戰者發現錯誤。在這個過程中，運營商和挑戰者之間需要不斷溝通。

雖然單輪互動證明是一種更快速驗證交易有效性的方法，但它的費用較高。相反地，雖然時間更長，多輪互動證明對於解決帶有複雜智能合約協議的爭議更具成本效益和效率。

Arbitrum，L2擴展解決方案，採用多輪互動式欺詐證明系統。正如之前討論的那樣，Arbitrum提高了以太坊區塊鏈的吞吐量，壓縮交易並降低了燃氣費用。

欺詐證明是如何工作的？ Merkle Root 驗證

默克爾根驗證

欺詐證明通過驗證 Merkle 根來工作。Merkle 根是用於保護區塊鏈的數據結構。它壓縮了區塊鏈網絡中的數據，使用戶無需下載整個區塊鏈。

為了驗證rollup交易的有效性，欺詐證明機制必須通過單輪或多輪互動證明，比較交易之前和之後的Merkle根的起始狀態和結束狀態。

如果默克爾根的兩個狀態匹配，表示交易有效；否則，交易無效並重新執行。

因此，如果驗證者想要質疑 rollup 交易的有效性，他們只需要提交當前的後狀態根和 Merkle 樹的特定部分，這將用於計算正確的後狀態根。

欺詐證明的好處：計算成本低、簡單、燃氣費用低

• 低計算成本：用於驗證樂觀 Rollup 交易的欺詐證明通常需要較低的計算工作量。它對交易的有效性的假設使其計算密集度較低。
• 簡單：由於防欺詐系統不需要複雜的加密系統，因此它們簡單而靈活。
• 低燃氣費用：低燃氣費用是由於在驗證樂觀的 rollups 的有效性證明時較少的加密需求。

有效性證明

有效性證明，也被稱為零知識證明，是一種用於驗證零知識 rollups 所發布的數據的真實性或有效性的區塊鏈證明機制。

這個有效性包括三個實體：證明者、驗證者和證人。

• 證明者是創建證明的實體。
• 驗證者是驗證者憑證所證明的Rollup交易數據的有效性或準確性的實體。
• 證人是被分享在證明者和驗證者之間的數據。

當證明者和驗證者進行通信時，重要的是要注意，見證人的內容（或共享的信息）不會被揭示。

有效性證明是如何工作的？多項式承諾

多项式承诺

有效性證明依賴於多項式承諾來驗證rollup交易的有效性。在多項式承諾中，要驗證的交易信息被編碼成多項式，這些多項式是數學表達式。

驗證和驗證rollup交易的真實性和正確性的過程要比破解困難得多，因此在防止以太坊區塊鏈網絡中的欺詐方面更加安全和有效。

有效性證明的好處：強大的安全性，更快的完成時間，高可擴充性

• 強大的安全性：有效性證明通常依賴於復雜的密碼學，這使得在一批交易中包含欺詐交易變得非常困難。
• 更快的完成時間：由於無需像欺詐證明系統那樣的挑戰期，交易可以按時完成。
• 高度擴展性：從以太坊主鏈中移除交易並將它們進行批次處理，使得以太坊區塊鏈網路具有高度擴展性。

結論

在以太坊rollups中整合欺詐證明和有效性證明顯著提升了網絡的效率和安全性。開發人員和用戶可以在保持以太坊生態系統完整性的同時利用rollups的優勢。

隨著以太坊區塊鏈的發展，可擴展和安全解決方案的重要性將會不斷增長。以太坊Rollups，由欺詐證明和有效性證明驅動，可能在塑造區塊鏈技術的未來中發揮關鍵作用。