zkSync2.0兼容EVM打破ZKRollup技術瓶頸_LAYER

L2Beat的數據顯示，zkSync網絡鎖倉的加密資產總額已超過1.4億美元，7日內增幅為38%。zkSync是基于ZKRollup擴容方案實現的以太坊Layer2網絡，目前，它的TVL增幅在眾多Layer2網絡中排名第一，這說明越來越多資金和用戶正在體驗zkSync網絡及其應用。

以太坊主網在正式升級為2.0之前，解決鏈上擁堵的方式之一是構建一個可以在鏈外執行大部分活動的2層網絡，以緩解對主網的計算及存儲壓力，增加以太坊的可擴展性。

在各種構件Layer2網絡的技術中，Rollup逐漸被認為是最優解，因為它能將智能合約的實際計算和存儲在鏈下完成，并將交易數據通過一系列壓縮技巧批量提交并保存在以太坊主網上，無需單一數據一一驗證。如此一來，layer2網絡的安全性不但能由以太坊主網保障，且不破壞網絡的去中心化，還能增加網絡的可擴展性和效率。更重要的是，Rollup可以讓以太坊主網的應用程序便捷地遷移至Layer2。

利用Rollup技術實現Layer2網絡的構建，又因密碼學的驗證算法不同而形成了多種路徑，OptimisticRollup、ZKRollup、ArbitrumRollup成為主流方案。目前，應用各種方案的Layer2網絡均有所建樹，各個流派分別在研發和實踐中發展。

其中，ZKRollup是利用「零知識證明」驗證方式來落實Rollup的擴容方案，被以太坊創始人VitalikButerin視作Layer2的終極之選。

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zkSync網絡近期的TVL激增進一步驗證了ZKRollup的可行性，尤其是今年2月zkSync上線了2.0版本的公共測試網絡以來，支撐它的ZKRollup擴容技術方案也越來越受區塊鏈技術社區關注。

那么，ZKRollup擴容方案究竟是什么？與OptimisticRollup、ArbitrumRollup有何區別？除了zkSync2.0，還有哪些網絡使用了ZKRollup技術？本期DeFi蜂窩將一一解答。

ZKRollup方案概況

簡介

ZKRollup是基于「零知識證明」驗證方式落實Rollup技術的layer2解決方案，「ZK」正是「ZeroKnowledge」的字母簡稱，該方案起源于2018年下半年，最早由區塊鏈技術研究員BarryWhitehat提出。

保留了Rollup技術的原理，ZKRollup可以在鏈下完成復雜計算，生成證明，傳輸回主網進行證明校驗，并存儲部分數據來保證數據可用性,且共享主網的安全性。

ZKRollup的特點正是那個「ZK」部分，「零知識證明」算法能讓證明者在不向驗證者提供任何有用信息的情況下，使驗證者相信某個結果的正確性。

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舉個例子，A要向B證明自己擁有某個房間的鑰匙，假設該房間只能用鑰匙開鎖，而其他任何方法都打不開。這時有2個方法：要么，A把鑰匙出示給B，B用這把鑰匙打開房間的鎖，從而證明A擁有該房間的正確鑰匙；或者B確定該房間內有某一物體，A用自己擁有的鑰匙打開房門，然后把物體拿出來出示給B，從而證明自己確實擁有該房間的鑰匙。

后面的方法就類似于零知識證明。它的優點在于，在整個證明的過程中，B始終不能看到鑰匙的樣子，從而避免了鑰匙的泄露。

「零知識證明」對于強調隱私性的區塊鏈來說是重要的技術手段，比特幣網絡就是應用之一。除了隱私性，技術研究人員也開始將其應用在提升區塊鏈的性能方面，ZKRollup就是其一，它主張，若某個區塊需要大量數據驗證才能完成打包、開啟下一個區塊，不妨由一人驗證并生成證明，而其他人來驗證這個證明無誤即可，這樣就避免了每個人都要花很長時間來驗證一個證明，從而提高數據驗證的效率。

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在ZKRollup方案下，Layer2網絡上的多個交易數據打包之后，會創建一個鏈下計算的「零知識證明」結果，主網驗證者可以快速檢查此證明是否正確。而且，正因為Layer2到Layer1的交易數據能即時驗證，因此，它也能實現Layer2資產轉移到Layer1時可以即時結算。

ZKRollup與其他Rollup方案的區別

ZKRollup是利用Rollup技術構建以太坊Layer2網絡的一種實現方式，另一個主要是OptimisticRollup，二者的區別主要在于使用的驗證算法不同。

OptimisticRollup使用了「欺詐證明」驗證算法，它的前提是驗證者要在Layer2網絡上質押一定數量ETH「押金」，作為「不撒謊」的背書，如此前提下，它假設Layer2網絡的交易均有效，提交到layer1(以太坊主網)的數據都正確，如果有人對任何一筆交易提出異議，這個時候，數據才需要在以太坊主網上進行一一驗證，哪個驗證者提交的數據有問題，就會被網絡判定為欺詐，那么這個驗證人的押金被沒收。

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在這樣的驗證算法原理下，當Layer2上匯總的每批交易提交到Layer1時，會有一個7天的異議提交周期。這也造成用戶從OptimisticRollup方案下的網絡中提取或退出加密資產時，增加了一個7天的等待期。

這不但造成了OptimisticRollup相關網絡的體驗不友好，更麻煩的是，一旦出現異議數據，所有交易數據都要在主網上重新驗證，反而增加了主網負擔。

于是，針對這個痛點，ArbitrumRollup在OptimisticRollup上進行了改善，它主張把異議部分先進行劃塊處理，找出爭議最大的部分，以太坊主網只對爭議部分進行驗證，以此緩解主網的驗證負擔。

除此之外，ArbitrumRollup的進步還在于實現了與EVM的兼容，這就使得應用該技術的layer2網絡可以承載以太坊主網上的應用無縫遷移，于是，不少DeFi應用選擇部署「Arbitrum版」。相較之下，OptimisticRollup擴容方案還沒有做到100%兼容EVM。

可見，ArbitrumRollup方案算是OptimisticRollup的「改進版」。盡管如此，資金從ArbitrumRollup相關網絡的退出時還是需要一個等待期，這個痛點還有待改善。

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而在與EVM的兼容方面，ZKRollup也此前一直難有突破。以太坊創始人VitalikButerin曾在公開演講中表示，ZKRollup由于底層技術較為復雜，想要做到完全兼容以太坊虛擬機可能需要幾年時間，短期內，OptimisticRollup是以太坊擴容方案的可行之選，但長期而言會更傾向于ZKRollup。

V神這么一點評，ZKRollup被認為是以太坊擴容方案的「圣杯」。

令人意外的是，ZKRollup兼容EVM的開發進度比預期快了許多。今年2月份，使用ZKRollup方案的zkSync2.0公測網上線，它兼容了EVM。這意味著，在不久的將來，ZKRollup方案不再被束之高閣，基于它的網絡將迎來應用的遷移。

目前，ZKRollup方案的Layer2落地的主要選手是StarkWare和zkSync。

zkSync不斷升級完成EVM兼容

2019年，MatterLabs團隊開始利用ZKRollup擴容方案開發zkSync網絡。2020年6月，zkSync1.0版本上線，主要聚焦于支付。作為Layer2擴容層，zkSync1.0鏈上的轉賬手續費用極低，處理交易快速，且手續費不僅限于ETH，利用該網絡轉賬的其他以太坊標準資產也能用作手續費，資產進出以太坊主網一般在幾分鐘到幾小時不等。

zkSync官網

目前，用戶可以通過授權以太坊錢包激活zkSync網絡賬戶，ETH、ERC-20標準下的USDT等資產可自由進出該網絡，資產可與其他zkSync賬戶進行轉移。

zkSync1.0由于不兼容EVM，網絡的可用性受到限制，能支持的應用場景非常有限，但由于轉賬費用低，到賬即時，zkSync1.0最主要的應用方向還是支付。

今年2月，zkSync2.0版本的公共測試網上線，實現了EVM兼容，也因此成為首個利用ZKRollup方案并兼容EVM的區塊鏈網絡。

zkSync2.0支持開發人員使用以太坊原生編程語言Solidity在網絡上部署去中心化應用程序，以太坊主網上現有的DeFi應用也可以集成至zkSync2.0網絡上，開發者和用戶都低費用、高效率地使用這個Layer2網絡。

應用代表

去中心化交易應用ZigZag

ZigZag沒有采納DEX常用的自動做市商機制，而是采用去中心化訂單簿模型，這正是ZKRollup技術底層天然的「匯總性」帶來的便利，它允許交易者以最小的滑點和高流動性訂單進行現貨交易，試圖成為中心化交易所在鏈上的替代方案。

Layer2跨鏈橋OrbiterFinance

OrbiterFinance是為Layer2網絡搭建的跨鏈橋，它支持zkSync、Arbitrum、Optimism等Layer2網絡間的資產跨鏈轉移，也支持Layer2和Layer1之間的資產互轉。

StarkWare系統化創建Layer2

StarkWare可以視作一個公司，它創建于2018年，有一套完整的Layer2系統解決方案，特別是它在「零知識證明」基礎上創新出zkSTARK算法，用以進一步增強網絡的擴展性，并將這一算法進行了產品化，形成了StarkNet和StarkEx兩個落地模塊。

StarkWare官網

StarkNet

它是搭建在以太坊上的Layer2網絡，測試網已經于2021年11月上線，支持開發者進行應用部署，用戶可以將交易發送到網絡上，所有交易將定期進行批量處理，生成STARK證明，然后在以太坊主網驗證這些證明。由于驗證所需的計算內容很少，從而提升了鏈上的處理效率。

由于StarkNet還未兼容EVM，因此，它一直沒有獲得以太坊頭部DeFi應用的遷移。目前，該Layer2上主要應用為去中心化交易應用Myswap和一站式交易應用JediSwap

StarkEx

它是一套可擴容引擎技術，專門為以太坊應用提供擴容方案和程序服務，已經用于不少知名去中心化應用，包括去中心化永續合約交易應用dYdX、去中心化交易應用DeversiFi、NFT生態系統ImmutableX。

作為期貨交易平臺，dYdX需要高速結算，StarkEx幫助它大大提高了結算速度，增強了用戶體驗。

DeversiFi是首個采用StarkEx擴容引擎的DEX，它使用的是訂單簿模式，實現方式是鏈下處理交易、鏈上完成結算。以往，鏈上結算的方式對鏈的性能要求較高，Layer1類型的網絡對此存在制約。現在，StarkEx引擎解決了這一點，它為非托管式交易提供了即時結算、高流動性、低滑點等保障。此外，DeversiFi使用了zkSTARK算法的隱私層，很好地保證了用戶的交易隱私。

ImmutableX是以太坊針對NFT資產設置的Layer2擴容方案，它基于StarkEx引擎搭建，該網絡上的資產及交易數據均由以太坊保障，用戶無需擔心安全問題。更重要的是，StarkEx支持提取資產到以太坊鏈上即時到賬，沒有7天的間隔期。目前，卡牌游戲GodsUnchained、戰斗類角色扮演游戲Illuvium(ILV)等已選擇與ImmutableX集成，為用戶提供快速的、0Gas費的交易體驗。

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