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以太坊作为当前最活跃的区块链平台之一，承载着大量去中心化应用（dApps），从去中心化金融（DeFi）到非同质化代币（NFT），其生态系统非常繁荣。然而，链上交易的繁荣也伴随着一些固有挑战，例如网络拥堵导致的高额交易费用、延长的交易时间以及更高的失败率，这些问题严重影响了用户的参与体验。
为了解决这些问题，同时保持主链的分布式特性，社区主要采用Layer 2（L2）扩容方案。L2的核心原理是将计算和交易从主网（即Layer 1，L1）转移到第二层网络执行，仅将最终的交易结果提交到主网。这种方式不仅能提高交易效率并降低费用，还能继承主网的安全性。
目前，较为知名的L2方案包括Rollups和侧链。而Rollups又细分为Optimistic Rollups和Zero-Knowledge Rollups（ZK-Rollups）。
Optimistic Rollups将所有交易计算和状态更新放在L2网络上进行，从而加快交易速度并减少交易费用。随后，它会将交易的原始数据批量压缩后发布到主网，以此确保交易的有效性。在提交时，L2节点默认认为这些交易都是有效的，不包含恶意行为——这类似于现实世界的法律原则：“如果没有人能证明你有罪，那你就应被认为是无罪的。”这种模式省去了大量不必要的验证过程，显著提升了交易确认速度和效率。
在交易被提交后，验证者如果发现某笔交易存在问题，可以在七天内提交一个“欺诈证明”。该证明将交由L1上的智能合约验证。由于验证者只需验证指定的交易，因此能够快速判断交易是否存在问题。如果确实存在恶意交易，则该交易所在的Batch及其后续的所有Batch都将回滚至恶意交易执行前的状态，作恶节点将受到惩罚（没收质押金），而验证者则会获得奖励。
如果在七天内未收到任何节点提交的欺诈证明，则所有交易将被区块链网络确认合法。
“欺诈证明”这一设计实际上起到了强大的威慑作用。它的存在本身比其实际执行更为重要，就像神话故事中的达摩克利斯之剑，其威慑力远大于实际战斗力。截至目前，几乎从未有过节点提交欺诈证明，更不用说成功证明节点作恶。原因包括：项目经过充分测试、惩罚严重导致作恶成本高，以及作恶带来的经济和信用损失远高于收益。
然而，Op-Rollups的主要缺点在于长达七天的挑战期可能引发资金流转问题，以及潜在的中心化风险。
与Optimistic Rollups不同，ZK-Rollups在将数据提交到链上时，除了压缩后的数据本身外，还需附带一个有效性证明。这意味着，ZK-Rollups同样将交易放在链下进行，并将交易打包提交到主网，但在正式提交之前，需要先在链下计算出一个有效性证明。
ZK技术的概念早在区块链诞生之前就已存在，但由于现实世界复杂性限制了其应用场景，通常需要依赖中心化的验证者。而在区块链中，ZK技术的优势在于能够将复杂性收敛到智能合约内，用户只需信任去中心化的智能合约即可，无需锚定任何中心化的组织或个人。
ZK-Rollups的复杂性在于，它需要根据交易执行时的数据和逻辑，编译成一条复杂的逻辑电路图，并使用专用的证明器通过密码学计算生成一个能够被快速验证的结果。这一过程需要耗费一定时间，并且通常需要专用的编译器和验证器。
那么，Layer 2网络旨在降低用户在L1交互的成本，它们自身的成本如何？
对于Optimistic Rollups，其成本主要包括两部分：一是将压缩后的交易数据提交到L1时支付的交易费用；二是L2节点的运营成本（如硬件及利润）。这些成本最终都会转嫁给用户。
好消息是以太坊的EIP-4844提案大幅降低了L2与主网交互的费用。
此外，维护节点需要将大量资金锁仓，这部分资金无法用于其他目的，可能导致投资者错失机会并造成间接损失。
ZK-Rollups的成本则主要来自于计算成本，生成零知识证明需要占用大量计算资源，并部署专门的硬件。同样，它也需要承担将数据提交到链上的交易费用。专业硬件的高昂成本也让普通用户望而却步，进一步增加了网络中心化的风险。
无论是Optimistic Rollups还是ZK-Rollups，它们都为以太坊生态应对可扩展性挑战提供了关键解决方案。随着以太坊EIP-4844等升级落地，L2的数据发布成本已大幅降低，这将进一步释放两种方案的潜力。
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