全面解讀ZK-Rollup的現狀、前景和痛點_WEB

背景

最近，像Solana和BNBChain這樣受歡迎的第1層(L1)，由于在各自的網絡上同時運行DeFi協議、NFT市場和Web3游戲而導致了網絡中斷。與此類似，以太坊也因網絡擁塞和昂貴的gas費用而不斷受到批評。使得業界逐步意識到L2擴展性解決方案的重要性。

以太坊基金會表示，Rollup是目前解決可擴展性問題的首選的L2解決方案。除了Rollup，還有其他L2解決方案，如側鏈和子網，它們都試圖解決可擴展性三難困境。

特別是，隨著今年早些時候DeFiKingdoms和Crabada子網的部署，Avalanche的L2可擴展性解決方案Subnets最近獲得了相當高的人氣。在某些情況下，子網本質上是側鏈，但子網可以選擇使用來自主網的驗證者。目前，子網和側鏈似乎是Web3游戲的首選的L2擴展解決方案。

在本文中，我們將深入討論Rollup的最新發展和痛點。我們還將分析與自定義鏈(子網或側鏈)相關的Rollup，并看看這些不同的L2解決方案是如何相互疊加的，特別是在GameFi領域。

ZK-Rollup的前景、近期發展和痛點

Rollup將壓縮的鏈下交易捆綁到L1網絡的單個訂單中，這樣可以降低gas費用，并擴大任何給定L1的交易能力。L2執行計算，而L1只需要驗證它們。由此，gas費用被大量交易分攤，數千筆交易將可以被集體完成。

Rollup有兩種不同的變體：OptimisticRollup和零知識Rollup(“ZK-Rollup”)。兩者的驗證方法不同。

OptimisticRollup假設所有交易都是有效的，并且不經驗證就將它們發布到基礎層。然后會在七天的質詢期內修改有爭議的交易。

另一方面，ZK-Rollup創建一個證明，并將其作為有效性證明的一種形式發布到主網。目前，使用ZK-Rollup的交易可以在大約10分鐘內完成。

資料來源：preethikasireddy.com；ethereum.org

從上圖中可以看出，與OptimisticRollup相比，ZK-Rollup似乎將賦予以太坊一個更快、更可擴展的生態系統。

然而，值得注意的是，ZK-Rollup仍然是一種新興的技術形式，缺乏EVM兼容性。盡管zkSync今年早些時候在他們的公共測試網上發布了一個兼容EVM的zkEVM，但是要實現ZK-Rollup的EVM兼容性，還有很長的路要走。如果不這樣做，ZK-Rollup將僅限于代幣轉賬和交換。

CME“美聯儲觀察”：美聯儲5月加息25個基點的概率為81.6%:金色財經報道，據CME“美聯儲觀察”：美聯儲5月維持利率不變的概率為18.4%，加息25個基點的概率為81.6%；到6月維持利率在當前水平的概率為13.1%，累計加息25個基點的概率為63.3%，累計加息50個基點的概率為23.6%。[2023/4/19 14:12:48]

資料來源：l2beat.com

從上圖可以看出，目前OptimisticRollup在TVL方面占據了72%的市場份額。前面提到的缺乏EVM兼容性似乎讓ZK-Rollup處于次要地位，因為這個原因，很多DeFi玩家在擴展到Rollup時選擇退出ZK-Rollup。

隨著OptimisticRollup的成熟，大多數大型DeFi項目已經根據自己的需要采用了這個解決方案。然而，一周的等待時間往往會讓新用戶感到失望。但當考慮到GameFi可擴展性、NFT市場和Web3應用時，ZK-Rollup可能會成為需要更高吞吐量和更低交易費用的網絡的可選解決方案。

ZK-Rollup的全景

資料來源：l2beat.com和協議的網站

截至撰寫本文時，該領域已有超過12個的ZK-Rollup解決方案，底層技術由StarkWare、Loopring、MatterLabs和PolygonHermez開發。

ZK-Rollup中有兩種主要的加密證明方法。Loopring和zkSync采用的技術創建了一個零知識、簡潔、非交互的知識論證(ZK-SNARK)證明，以驗證主網中的大量交易。ZK-SNARK于2012年成為公眾關注的焦點，并被ZK-Rollup的先驅們廣泛采用。

另一方面，零知識、可擴展、透明的知識論證(ZK-STARK)技術相對較新，于2018年由StarkWare發布。ZK-STARK被認為比ZK-SNARK更透明和可擴展。這項前景廣闊的技術最近推動StarkWare的估值達到80億美元，該輪融資由TigerGlobal領投。

StarkWare

StarkWare提供兩種主要的ZK-STARK解決方案：StarkEx和StarkNet。

《中國檢察官》：虛擬貨幣屬于刑法上的“財物” 應予以保護:金色財經報道，《中國檢察官》官方公眾號發文稱，虛擬貨幣作為一種特殊的虛擬財產，符合“財物”特征，應當評價為刑法上的財產犯罪對象。國家對虛擬貨幣相關業務活動采取了更加嚴格的管控政策，否定了虛擬貨幣的“貨幣”屬性，但從未否定虛擬貨幣的“財物”屬性。民事法律行為效力判斷和認定標準與刑法保護“財物”的判斷認定標準并無理論關聯，涉虛擬貨幣合同有效與否，并不能作為否定虛擬貨幣刑法上“財物”屬性的依據，刑事領域肯定虛擬貨幣的“財物”屬性，并不違背法秩序統一性。

在數字經濟背景下，數據、信息等虛擬財產的價值日益凸顯并得到公眾的認同，以數據為載體的虛擬貨幣應該被刑事立法設定的‘財產’概念所覆蓋。

虛擬貨幣的“虛擬”并不是價值的“虛擬”，而只是相對傳統財物的形態差異，在數字化時代，將虛擬貨幣解釋為刑法上的“財物”不超出國民的預測可能性，也不違背法秩序統一性，是符合當下的妥當解釋。[2023/3/22 13:19:02]

StarkEx是為特定應用程序ZK-Rollup設計的Validium解決方案，被衍生品交易平臺dYdX、Web3游戲和NFT市場ImmutableX采用。

Validium是一種可擴展的解決方案，它采用與通用ZK-Rollup相同的有效性證明，但不將數據存儲在主網上。鏈下數據存儲繞過了主網上的交易處理，與通用ZK-Rollup相比，它顯著提高了可擴展性。但是，采用Validium的風險在于，數據可用性管理人員可能會控制用戶的資產，從而引發安全問題。

資料來源：l2beat.com

StarkNet是由StarkWare推出的一個通用Rollup，于今年2月完成了發布。值得一提的是，ImmutableX采用了一個Volition模型，允許用戶在Validium模型或通用ZK-Rollup之間進行選擇。隨著TVL的逐步提升，StarkWare一直致力于將StarkNet的TPS提升到優化水平。

Cairo是StarkNet的編程語言。StarkNet并不支持EVM，在撰寫本文時，Nethermind的Warp團隊正在開發一個Solidity-to-Cairo的轉譯器。

StarkEx的Web3游戲足跡

借助ZK-Rollup的力量，Web3游戲可以顯著降低用戶的交易成本，并避免擁塞。因此，像Sorare,ImmutationX等生態系統都采用了StarkWare的可擴展性解決方案來支持他們平臺上的Web3游戲。

Fantom網絡歷史總交易數已突破4億筆:10月24日消息，據歐科云鏈OKLink多鏈瀏覽器數據顯示，當前Fantom網絡歷史總交易數已突破4億筆，鏈上TVL近12.02億美金。[2022/10/24 16:37:11]

Sorare是一款著名的足球卡牌游戲，在以太坊主網上很受歡迎，他們就是通過采用StarkEx來轉移到L2的。Sorare選擇ZK-Rollup來擴大規模，同時又確保了安全性和去中心化。

ImmutableX是基于以太坊的NFT市場的L2平臺。它通過將計算轉移到鏈下來提供零gas費和即時交易。根據DappRadar，目前有4款活躍的Web3游戲在ImmutableX的幫助下進行NFT交易，GodsUnchained便是其中最突出的一款，它擁有大約5000名用戶和150萬美元的日交易量。

Illuvium是最新一款加入ImmutableX平臺的Web3游戲，在其正式游戲發布之前通過銷售價值超過7200萬美元的數字土地而成為頭條新聞。

總之，在ZK-Rollup中構建游戲可以通過兩種方式完成。第一種方法是通過ImmutableX這樣的解決方案，第二種方法是構建一個獨立的ZK-Rollup，就像Sorare。比較這兩種方法，ImmutableX的解決方案被證明更具成本效益。然而，我們需要注意的是，ImmutableX仍然缺乏采用，而ZK-Rollup到目前為止還沒有在Web3游戲領域獲得吸引力。

Loopring

Loopring是內部開發的ZK-Rollup解決方案。截至撰寫本文時，該協議是TVL最大的通用ZK-Rollup鏈。他們的戰略重點是交易和支付，而它在支持Web3游戲方面的努力只體現在與Gamestop合作建立GamestopNFT市場上。目前該平臺還沒有運行Web3游戲。

MatterLabs(zkSync背后團隊)

MatterLabs是zkSync擴展解決方案背后的團隊。它使用ZK-SNARK，并提供鏈下Validium解決方案zkPorter和鏈上通用RollupzkSync。

ZKSpace是從zkSync分叉出來的，采用了同樣的ZK-SNARK技術來解決可擴展性問題。正如zkSync所指出的，ZKSpace自分叉以來一直是封閉狀態，因此可能存在安全風險。截至撰寫本文時，ZKSpace(以前稱為ZKSwap)擁有協議ZKSpace、ZKSwap和ZKSea(尚未上線)。

MatterLabs于2022年2月在公共測試網上推出了zkEVM，這是第一個與EVM兼容的ZK-Rollup。zkEVM仍在開發中，其旨在運行99%的Solidity合約。這意味著ZK-Rollup將與以太坊主網并行運行，并與OptimisticRollup進行競爭，這是一個重要的里程碑。

哈薩克斯坦制定首部關于數字采礦和加密貨幣的行業法案:金色財經報道，在相關立法倡議下，哈薩克斯坦馬吉利斯（議會下院）制定了哈國首部關于數字法領域的行業法案。該法案對哈薩克斯坦境內的數字采礦進行了法律規范。議員指出，數字采礦的合法化以及對加密貨幣生產商缺乏進一步監管，直接導致了哈薩克斯坦境內能源消費行業出現了一定程度的發展失控。議員強調，“灰色”數字礦企在不受監管的情況下對能源的使用，直接導致了國內電力資源的短缺，并嚴重的影響到了國家能源安全。議員同時指出，合法的加密貨幣采礦業被認為是哈薩克斯坦的大型投資行業，能夠提供穩定的稅收并為國內IT產業的發展做出貢獻。

據議員介紹，根據現行立法，哈薩克斯坦禁止流通無擔保數字資產，即加密貨幣。所有涉及加密貨幣的操作，包括初始項目框架內的采礦和加密交換操作，均僅在國際金融中心進行。[2022/9/29 22:39:52]

MatterLabs目前也在設計一個Validium解決方案—zkPorter。如果MatterLabs打算將Web3游戲吸引到自己的平臺上，zkPorter可能正是它所需要的。然而，MatterLabs似乎仍然專注于構建通用ZK-Rollup。

Polygon

Polygon一直在積極地創建自己的L2可擴展性解決方案。其ZK-Rollup產品包括PolygonHermez(ZK-SNARK)、PolygonZero(ZK-SNARK)和PolygonMiden(ZK-STARK)。Polygon在2021年收購了ZK-Rollup規模化項目Hermez和初創公司Mir，并獲得了構建其ZK-Rollup的專業知識。

截至撰寫本文時，只有PolygonHermez是活躍狀態。它可用作DeFi項目的通用ZK-Rollup，TVL僅為366,000美元。PolygonHermez尚未吸引很多項目，可能是由于缺乏EVM兼容性。然而，Polygon可能已經通過其PoS側鏈或超級網絡戰略瞄準了Web3游戲開發者，且尚未將其重點轉移到ZK-Rollup上。

痛點和簡要總結

對于通用ZK-Rollup來說，一個反復出現的問題在于它們的EVM兼容性。我們注意到，以太坊中的大多數DeFi玩家都選擇了OptimisticRollup或PolygonPoS作為他們的L2擴展解決方案。例如，Curve選擇了Optimism；AaveV3的Polygon，Optimism和Arbitrum；Uniswap已經擴展到Optimism和Polygon。zkEVM正在被MatterLabs測試，Nethermind正在為StarkNet開發一個轉譯器。EVM兼容性方面的任何突破都有可能最終有助于將DeFi項目吸引到ZK-Rollup中。

ProShares推出的做空比特幣的ETF將于6月21日上市:金色財經消息，ProShares推出的做空比特幣的交易所交易基金（ETF）“Short Bitcoin Strategy ETF”將于6月21日上市，管理費用為0.95%。該ETF將不會直接投資或做空比特幣，而是從比特幣期貨合約價格下跌中獲益。[2022/6/18 4:37:02]

另一個問題是ZK-Rollup中缺乏通信。這會導致流動性斷裂和可能引發安全問題的集中排序過程。然而，ImmutableX最新推出的跨Rollup流動性解決方案可能預示著一個流動性更強的Rollup生態系統。

ZK-Rollup還沒有在NFT和Web3游戲領域獲得吸引力，這是有原因的。GodsUnchained在不斷地失去用戶，自從它采用了ImmutableX的解決方案后，它的交易量急劇下降。Sorare在轉入Rollup后也無法在以太坊主網重復其成功。盡管ZK-Rollup在上述例子中沒有取得成功，但相比之下，Avalanche的子網在NFT和Web3游戲中都找到了更堅實的基礎。

Avalanche子網和Polygon

Avalanche子網簡介

Avalanche的主要網絡由三個區塊鏈組成——X、P和C鏈。每條鏈在維護Avalanche的完整性和創建新資產或區塊鏈方面都有不同的用途。

Exchange鏈(X-chain)是Avalanche的默認資產區塊鏈，支持創建新資產、交換和跨子網轉賬。

平臺鏈(P-chain)是元數據區塊鏈，用于協調驗證者，跟蹤活動子網并創建新的子網。

合約鏈(C-chain)是智能合約區塊鏈。它支持創建與EVM兼容的智能合約。

Avalanche使用擴展方法創建子網以進行水平擴展。子網不同于單個區塊鏈，它們之間的關系如下：

子網是區塊鏈上的一組驗證者。

每個區塊鏈只有一個子網(一組驗證者)，而每個子網可以同時維護多個區塊鏈。

每個子網一開始可以有5個驗證者，但是為了網絡健康和安全，建議最好有10個。在Avalanche上創建子網只需要一個AVAX。然而，子網的每個驗證者也需要驗證主網絡——需要2000個AVAX代幣，截至2022年6月9日，其價值約為5萬美元。

子網創建被設計為無需許可，并足夠靈活，這樣就可以滿足不同的用例。例如，私有區塊鏈可能要求只由子網驗證者查看交易；或驗證者必須先經過KYC/AML驗證，然后才能進入子網。

子網上的Web3游戲

子網一直是L2可擴展性的圣杯，尤其是在Web3游戲領域。Avalanche一直在支持和發展它的GameFi生態系統，并在子網中為它們找到一個歸宿。Crabada和DeFiKingdoms是他們的兩個先驅，CastleCrush目前正在開發其測試網。

資料來源：https://cryptodaily.io/how-crabada-is-paving-the-way-for-p2e-games-on-avalanche/

從上表中可以看出，Crabada在Avalanche公司C鏈的gas費用中所占份額最高，為38.93%。然而，與許多Web3游戲類似，Crabada也面臨著主網網絡擁塞的問題，這促使它們轉向自己的鏈，如子網。最近，Crabada從AvalancheC鏈轉移到了他們自己的子網SwimmerNetwork。隨著向SwimmerNetwork的遷移，Crabada玩家的gas費降低了85%，交易時間也大大縮短。

除了較低的gas費用和較高的TPS，還有其他好處可以吸引web3游戲采用子網。通過擁有自己的子網，Web3游戲基本上可以更好地控制區塊鏈的預定參數。他們可以用自己選擇的代幣支付gas費用。現在，Crabada使用$TUS而不是$AVAX作為gas代幣，在網絡擴展過程中燃燒高達80%的gas。銷毀代幣抑制了代幣通脹，提高了代幣效用。

需要注意的是，游戲工作室一直在為整個游戲生態系統構建子網，而不是Crabada或DeFiKingdoms采用的典型的每個子網一個游戲的模型。

Avalanche還表示支持在其子網上創建Web3游戲。在最初計劃的1.9億美元的AvalancheRush啟動了DeFi生態系統之后，接下來的2.9億美元的Multiverse計劃旨在加速生態系統的增長。

Polygon超級網絡和側鏈

來源：多邊形博客/超網

Avalanche子網的競爭對手是Polygonsupernet，這是一種來自PolygonEdge和PolygonPoS的擴展解決方案。正如前面所提到的，Polygon已經在他們的擴展解決方案上非常積極，試圖讓ZK-Rollup與超網和側鏈共存。

Polygonsupernet在Web3游戲領域仍然是一個新事物，并且還沒有過很多的實際應用。然而，超級網絡解決方案被定位為具有更多功能的Avalanche子網的替代方案。Polygonsupernet提供采用權威證明(PoA)或權益證明(PoS)鏈；從一組專業的驗證者中進行選擇，來增強去中心化；以及與Polygon主網共享安全的可能性。

PolygonPoS是Web3游戲的中心，Aavegotchi和CryptoRaiders等游戲在2021年取得了巨大的成功。受歡迎的游戲會帶來大量的交易量和交易問題。與Avalanche中的Crabada類似，SunflowerLand也引發了嚴重的網絡擁堵問題，在峰值時耗掉了Polygon42%的gas。

簡單地說，Polygon的各種擴展解決方案(Rollup和supernets)都還為時過早。托管無數Web3游戲的側鏈PolygonPoS是其中最優質的選擇。然而，PolygonPoS與第1層通用側鏈有更多的相似之處，它擁有自己的一組驗證者，也仍然受到網絡擁塞的困擾。我們認為它的超級網絡更類似于Avalanche的子網。

將自定義鏈與ZK-Rollup進行比較

本質上講，L2的ZK-Rollup和自定義鏈(Avalanche子網和Polygon超級網)都是它們各自L1區塊鏈上的可擴展性問題的解決方案。兩者都有非常不同的技術規范和好處，我們將嘗試分解它們以更好地理解這些差異。

如果我們只關注Web3游戲的技術方面來決定是在L2或Avalanche子網上構建，有人可能會說L2提供了更好的解決方案。然而，L2解決方案仍在開發中，還沒有經過實戰檢驗。由于對自己的鏈的需求，子網似乎在Web3游戲中越來越受歡迎。

一般來說，與DeFi項目相比，Web3游戲不需要與更大的生態系統進行太多互動。他們通常有閉環生態系統，其中他們的代幣和NFT相互支持。

來源：https://myria.com/games/

另一方面，頂級Web3游戲工作室GalaGames或即將發布的Myria更喜歡建立自己的區塊鏈。這兩家工作室的多款游戲在某種程度上相互影響；因此，他們更有可能在同一個區塊鏈上創建游戲。

盡管如此，考慮到目前大多數游戲都是由單個項目團隊制作，游戲之間的合作很少，所以對于小型游戲工作室來說，采用子網而不是建立自己的鏈可能看起來更合理。

除了技術規格之外，Avalanche子網和ZK-Rollup之間的核心區別是，Web3游戲在各個子網或側鏈上的隔離。在這個階段，ImmutableX仍然是一個生態系統，其中web3游戲和NFT可以交互并相互構建，而Avalanche子網被單獨隔離到模塊化區塊鏈中。

項目如何在ZK-Rollup和子網之間進行選擇?

由于缺乏與主網的可組合性，子網和超級網不是為DeFi項目設計的。與EVM兼容的ZK-Rollup適合部署智能合約并同時需要高級別安全性的項目。然而，由于ZK-Rollup的EVM兼容性仍然處于萌芽狀態，對于DeFi項目來說，OptimisticRollup似乎是唯一可用的選擇。

顯然，在Web3游戲中，子網已經成為比ZK-Rollup更好的選擇。正如Avalanche子網的流行所表明的那樣，單游戲/單鏈模型的單獨自定義鏈已經獲得了發展。

ZK-Rollup和Validium可能有比自定義鏈更好的技術規格，但它們仍在開發中。ZK-Rollup可擴展性解決方案不提供單獨的自定義鏈。此外，創建一個單獨的Rollup(如Sorare)需要高昂的成本并體驗過渡痛苦。

另一方面，ImmutableX最近為Web3游戲發布了一個創新的第三層解決方案。有了這種方法，游戲工作室將能夠在不犧牲安全性和可組合性的情況下享受第3層中的超大規模解決方案。第2層和第3層的整合鞏固了跨Rollup解決方案的流動性，并加強了DeFi和Web3游戲之間的交互。雖然它似乎仍處于開發的早期階段，但我們很期待看到ImmutableX提供的其他功能。

綜上所述，StarkWare和ImmutableX在風投中的高估值讓機構投資者在他們身上投入了大量資金。反過來這又增強了人們對ZK-Rollup能夠在以太坊生態系統中發揮作用的信心。此外，Polygon仍然在ZK-Rollup方面很積極。因此，我們可以很明顯的看出ZK-Rollup的潛力還沒有完全釋放出來——我們將密切關注ZK-Rollup在未來如何蓬勃發展。

來源：金色財經

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