今年 DeFi 交易塞爆以太坊網路一度讓 gas 費用暴漲持續一段時間，加上以太坊 2.0 好像遙遙無期，勾起了用戶對 Layer 2 擴容方案的興趣。其中 Optimistic Rollups（OR）屬於詐欺證明類型的 Layer 2 方案，本文分別由流動性提供者和用戶的角度來分析。本文源自於 StarkWare 部落格文章〈The Optimistic Rollup Dilemma〉，由專欄作者 以太坊愛好者 編譯、撰寫及整理。
（知識補充：乾貨｜深入理解 OVM (Optimistic Rollup)：兼容 EVM、以太坊Layer 2擴容方案大躍進）
三句話講完
- 我們認為，流動性提供者會更喜歡 ZKR-Uniswap（構建在 ZK-Rollup 上的 Uniswap），而非 OR-Uniswap（構建在 Optimistic Rollup 的 Uniswap），因為前者的資本效率更高。
- 若想提高 OR 的資本效率，需要縮短其挑戰期（Dispute Time Delay，DTD），從而降低對 Layer 1 發動「詐欺+ 審查」攻擊的成本。
- 從根本上來說，這是 OR 在資本效率和安全性之間的兩難困境：提高資本效率一定會降低安全性。
背景
近幾個月來，以太坊上的 gas 價格上漲引起了人們對可擴展性解決方案的興趣，尤其是 Layer 2可擴展性方案。這類方案大致可分為兩類：有效性證明 vs. 詐欺證明。我們之前在〈Validity Proofs vs. Fraud Proofs〉和〈Validity Proofs vs. Fraud Proofs Strike Back〉這兩篇文章中比較過這兩類方案。
有效性證明類方案包括 ZK-Rollups（提供鏈上數據可用性）和 Validium（僅保證鏈下數據可用性）。以太坊主網上已經部署了類似的系統，包括我們自己的 StarkEx。
詐欺證明類方案包括 Optimistic Rollups（OR），其中一些方案即將在公共測試網上線。OR 是最新一代詐欺證明設計，其前輩是閃電網路和 Plasma。對於那些深受以太坊擁堵之苦的去中心化應用程式開發者來說，OR 是很有吸引力的，因為這類方案能夠保持 Solidity 程式碼不變，並將去中心化應用程式遷移至成本較低且具有可擴展性的 OR 上。
OR 背後的基本概念：只將交易數據發送到主鏈上。
計算和狀態存儲不再發生在主鏈上，而是轉移 Rollup 上，由 Rollup 上的區塊生產者和驗證者來執行計算工作。該方案假設至少有一位用戶會及時【在挑戰期（DTD）內】發現詐欺並向主鏈報告，從而確保系統的完整性。
當一個 OP 區塊（譯者註：也就是發到以太坊區塊鏈上的一批 OP 交易數據）的挑戰期結束以後，該塊也就被公認具有終局性了。
延伸閱讀：解析｜ZeroSwap：引入 Layer 2 ，基於 ZK-Rollup 的去中心化交易所
分析
接下來，我們將從流動性提供者和用戶的角度來分析 OR。
假設有一個與 Uniswap 一樣大的應用程式，可以輕而易舉地通過移植現有的 Solidity 程式碼來無縫遷移到 OR 上。讓我們從流動性提供者和用戶的角度來分析 OR。
流動性提供者
如上文所述，OR 會定義一個挑戰期，以便發現並報告詐欺行為。取款的等待時間必須長於 DTD ，否則該系統很容易就會因為失竊而失去償債能力。
出於安全的考慮，延長 DTD 會比較好，從而提高下述這種攻擊的成本：
OR 驗證者發現詐欺，並將 fraud_detected 交易發送至內存池。這時，OR 驗證者已經履行了職責：發現並「報告」了詐欺。但是，只有將 fraud_detected 交易上鏈，這個告狀才是有效的。
假設在 DTD期間，攻擊者租用足夠多的算力（目前成本約為每小時 30 萬美元）來挖礦，將包含 fraud_detected 交易的區塊替換掉。此舉可視為對 fraud_detected 交易的無聲攻擊。
為什麼說它是無聲的？因為從無辜旁觀者的角度來看，整個網路似乎平安無事。如果沒能將包含詐欺證明的交易上鏈，當然不會發生交易回滾。
為了證明我們的觀點：資本效率和安全性之間存在權衡關係，我們接下來會說明其由來和影響。
假設 DTD 有一周的時間（有人提議過將 DTD 設為 4.5 小時；一些人認為時間過短帶來的風險太高）。根據我們的分析，無論 DTD 是 1 天還是兩週，都只是安全性和資本效率之間的權衡曲線上兩個不同的點而已。
根據 DTD 時長的不同，攻擊者需要承擔的成本也在 100 至 1,000 萬美元之間。攻擊者承擔的成本並不直接取決於其所追求的利益，如果 OR 持有數十億美元的資產，那麼攻擊成本高達數百萬美元也不能阻止他們。
由於流動性提供者的行為，機會成本對去中心化應用程式的影響很大。這段時間來，我們已經看到流動性從 Uniswap 流向 SushiSwap，又回到 Uniswap 上。
延伸閱讀：Uni反擊Sushiswap成功！4個挖礦資金池24小時內累積「7.5億美元」
將 OR-Uniswap（構建在 OR 上的 Uniswap）與 ZKR-Uniswap（構建在 ZK-Rollup 上的 Uniswap 分叉）進行對比。流動性提供者現在可以選擇將資金放在 OR-Uniswap 上鎖定一周時間，或放在 ZKR-Uniswap 上鎖定 30 分鐘（證明生成周期）。ZKR-Uniswap 有一個基本優勢。從長期來看，代幣經濟或其它激勵機制難以打敗這種優勢。
經常有人問我們：快速取款（Fast Withdrawal）能解決這一問題嗎？能夠在 OR 和 ZK-Rollup 之間創造公平的競爭環境嗎？
不能。快速取款只會通過縮短取款時間來改善用戶體驗，不會提高資本效率，必須在 Layer 1 智能合約中鎖定足夠多的資金來支持整個 DTD 期間的取款。
另外，快速取款只能用於同質化資產，遇上非同質化資產（NFT）就沒有用。即使對於同質化資產來說，需求量越大，機會成本越高。事實上，當很多人都想交易供不應求的同質化資產時，機會成本非常高。
不妨想像一下，整個 DeFi 領域的用戶都想交易 YFI 時，提前鎖定足夠支付一周取款額度的 YFI 需要多少成本。在這樣收益率暴漲的時候，如果要你鎖定 YFI，你希望獲得多少回報？
有些人可能會說，流動性提供者不足為慮，因為整個 DeFi 領域會集中到同一個 OR 上，降低用戶的取款頻率和交易成本。
請注意，這一假設的前提是，沒有任何去中心化應用程式運行在 OR 以外的地方，包括 Layer 1 和 ZK-Rollup 等。
我們認為，即使在這一場景下，隨著 OR 的吞吐量增加，安全性也會下降。為什麼？讓我們從用戶（Alice）的角度來思考。
延伸閱讀：Coin Metrics：數據分析 DeFi 怎麼助推以太坊的關鍵發展？
用戶
- 信任：Alice 可能會相信 OR，或者更具體來說，至少有一方會驗證 OR 的當前狀態。
這就意味著，從 Alice 的角度來說，OR 在本質上是一個可信系統。可信系統以驚人的規模運作，通常是高價值企業（例如，Coinbase、幣安和傳統銀行）的基礎。這些企業在努力不辜負信任，因為它們的聲譽越來越好。
- 不信任：Alice 可以親自驗證 OR 的狀態。
遺憾的是，驗證 OR 的成本與 OR 的吞吐量成正比。例如，如果 OR 將以太坊的可擴展性提高 20 倍，驗證成本也會提高 20 倍。久而久之，只有少數富人才能負擔得起高吞吐量 OR 的驗證成本。
就今天來看，這種擔憂也不是杞人憂天。目前，驗證以太坊是一種利他行為。一些人認為，當前以太坊的驗證成本之高，已經到了會損害去中心化的地步。因為受成本的影響，驗證以太坊完整性的網路參與者正在減少。換言之，去中心化程度降低和安全性降低才是真正的問題。
結論
OR 面臨兩難困境：它無法達到 ZK-Rollup 那樣的資本效率，因為這會降低其安全性。這是 OR 的固有問題，而非設計細節問題。因此，在選擇是運行在 OR 還是 ZK-Rollup 上時，任何應用程式都會更傾向於後者，因為後者會吸引流動性提供者。
感謝 Dan Robinson 對本文初稿的建議。
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