以太坊Layer 2是链下执行层，通过Optimistic Rollup（欺诈证明）和zk-Rollup（零知识证明）提升吞吐量、降低成本；Arbitrum与Optimism路径不同，zkSync与Starknet则分别基于zk-SNARK和zk-STARK实现。
一、以太坊Layer 2的基本定义
以太坊Layer 2是构建在主网之上的链下执行层，通过将交易计算与状态更新移至链下完成，仅将压缩后的数据或证明提交至主链验证，从而提升吞吐量并降低费用。
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二、Optimistic Rollup机制原理与特征
该方案默认所有链下交易有效，依赖欺诈证明机制在争议发生时启动链上验证。主链智能合约仅需存储状态根与挑战窗口期所需数据，大幅节省Gas消耗。
1、用户将交易批量提交至Layer 2排序器节点；
2、排序器生成状态根快照并发布至以太坊主链；
3、任何观察者可在挑战期内提交欺诈证明，触发单轮链上执行轨迹比对；
4、若证明成立，对应批次状态被回滚，恶意排序器被罚没质押资产。
三、zk-Rollup机制原理与特征
该方案要求每批交易附带零知识证明（zk-SNARK或zk-STARK），主链合约仅验证证明有效性，无需重放交易逻辑，实现即时最终性与强密码学保障。
1、Layer 2执行引擎对一批交易进行状态转换计算；
2、系统生成对应状态变更的零知识证明；
3、证明与新旧状态根一同提交至以太坊验证合约；
4、合约调用预编译验证函数确认证明合规性，通过则更新主链状态根。
四、Arbitrum与Optimism技术路径差异
Arbitrum采用多轮交互式欺诈证明，利用二分搜索定位争议指令位置，显著压低链上验证Gas开销；Optimism则使用单轮完整轨迹提交，实现更简洁的协议设计但链上成本更高。
1、Arbitrum Nitro升级后支持EVM等效性增强，兼容大部分未经修改的Solidity合约；
2、Optimism Bedrock引入模块化架构，分离排序器与验证器角色，提升抗审查能力；
3、二者均部署标准桥接合约，允许用户在L1与L2间双向转移资产；
4、Arbitrum对高频调用类DApp优化明显，Optimism在DeFi协议迁移适配度上更成熟。
五、zkSync与Starknet的零知识实现对比
zkSync Era基于zk-SNARK，使用自研虚拟机兼容EVM语义，支持智能合约部署；Starknet采用Cairo语言与zk-STARK，强调图灵完备性与递归证明能力，但需开发者学习新开发范式。
1、zkSync Era允许Solidity合约通过编译器转译部署，降低迁移门槛；
2、Starknet要求使用Cairo编写合约，并依赖其专用工具链完成编译与部署；
3、zkSync提供即时提款通道，资金可在证明验证后几分钟内提取；
4、Starknet提款需等待证明上链及主链确认，平均耗时约3–6小时。
