Zk Rollup如何成為Layer2終極贏家？-ODAILY_STA

通常來說，實現網絡安全和去中心化的同時，提高可擴展性是不可能的。這一挑戰被稱為三重困境，已被證明是區塊鏈架構中最難解決的問題之一。要知道網絡的去中心化和安全與分布式賬本的節點數量有關——節點越多，區塊鏈越去中心化和安全——但犧牲了可擴展性，即區塊鏈每秒能處理的交易數量。在繁忙期間，由于每個節點都要驗證交易，因此可擴展性會受到影響。

在過渡到權益證明之前，以太坊網絡平均處理15-45筆交易每秒，坦率來講，尚不足以為大多數以太坊用戶創造良好的體驗，他們有時面臨網絡擁堵、高費用和長時間等待。這些問題的解決方案是進一步增強網絡可擴展性。

我們認為，ZK-Rollup可以通過提高可擴展性為區塊鏈技術，尤其是以太坊帶來重大進步。這可以提供更好的用戶體驗，并增加該領域的興趣，從而進一步令新項目吸引新的用戶和支持者。這種指數級的正反饋循環可能是下一次加密牛市的核心。

區塊鏈網絡如何擴展

通常來說，可以通過網絡層面或通過二層擴展解決方案來擴展區塊鏈。

對于網絡層面的擴展，這些解決方案可以從增加塊大小到以太坊廣受關注的分片，后者允許并行和同時處理大量交易。這些解決方案可能是有效的，但不容易實現。

第二種，更簡單的擴展區塊鏈的方法是采用各種擴展解決方案。這些方案可以從創建側鏈到Plasma鏈，再到StateChannels，以及LightningNetwork所采用的方案。

Matter Labs團隊推出模塊化工具包ZK Stack:金色財經報道，Matter Labs團隊宣布推出ZK Stack，這是一個模塊化工具包，用于在以太坊Layer 2解決方案zkSync Era之上構建超鏈網絡。開發人員表示，ZK Stack將給予開發者完全的主權。從選擇數據可用性模式開始，到使用您自己的實用代幣來分散排序器結束。該開源框架與EVM兼容、經過實戰測試且面向未來。[2023/6/27 22:03:06]

但最有前途的擴展解決方案可能是Rollups，特別是OptimisticRollups和ZK-Rollups，這些解決方案是將二層交易打包并發送到以太坊主網的解決方案。

和OptimisticRollup一樣，ZKRollup提供了一種可行的方案來解決傳統L1面臨的可擴展性挑戰。通過將大量交易離線打包處理并使用零知識證明在主鏈上處理，它們提供了更高的吞吐量和更低的交易費用，而無需像OptimisticRollup一樣面臨長時間的挑戰期限。相比OP系Rollup動輒7天的提現等待期，ZK系Rollup可以實現半小時內完成安全的提現。

ZK-Rollup的工作原理

ZK-Rollup是一種基于以太坊的Layer2協議，可以實現高效率、低成本的交易。

zkSync推出用于構建定制zkRollup的模塊化開源框架ZK Stack:6月26日消息，zkSync 宣布推出用于構建定制 zkRollup 的模塊化開源框架 ZK Stack。ZK Stack 將賦予開發人員完全的自主權，從選擇數據可用性模式到使用項目自己的 Token 去中心化排序器。[2023/6/26 22:01:16]

在ZK-Rollup中，智能合約狀態機被稱為智能合約，是一種自我執行的編程合約。當我們需要更新Layer1的狀態時，ZK-Rollup節點會向以太坊提交一個有效性證明，并顯示交易的最終狀態。這是因為EVM是確定性的，意味著我們可以確定執行智能合約的最終結果。

因此，ZK-Rollup相比于OptimisticRollup具有效率優勢，因為它們只需要將有效性證明提交到Layer1。相比之下，optimisticrollup需要將所有交易數據提交到Layer1，并等待網絡進行“挑戰”，這需要更長的時間。

對于L2到L1的通信，ZK-Rollup協議的速度會更快，因為它們只需要證明一批交易的有效性，而不需要等待其他人驗證這些交易。這樣可以獲得更高效和更有效的協議，主要體現在以下方面：

更好的可擴展性和更高效率

可擴展性是實現ZK-Rollup的關鍵動機。以太坊和其他區塊鏈的性能問題在于帶寬不足，無法支持如此多的用戶和交易，使得處理過程非常低效。ZK-rollup技術可以改善這一點。

ZK Rollup擴容方案StarkNet Alpha上線以太坊主網:11月29日消息，StarkWare推出的以太坊Rollup擴容方案StarkNet Alpha今日上線以太坊主網。StarkNet是一個無需許可的以太坊L2網絡去中心化Rollup擴容方案。StarkNet允許任何dApp實現其計算規模，而不會影響可組合性和安全性，它依賴于安全和具可擴展性的加密證明系統——STARK。StarkNet建立在Cairo編程語言之上，Cairo和STARK均由 StarkWare內部開發，并為生產級應用程序提供支持。除其他功能外，StarkNet Alpha支持通用計算智能合約，支持與其他StarkNet合約以及通過 L1<>L2 消息與L1合約的可組合性。StarkNet Alpha在Rollup模式下運行，所有狀態差異數據都在鏈上發送。

StarkNet Alpha上線以太坊主網意味著開發者可以在StarkNet上部署他們的合約，用戶可以向這些合約發送交易，每個StarkNet區塊都在鏈上被證明和驗證，應用程序獲得無限擴展并保持L1安全性。這是一個Alpha版本，該網絡仍在開發中。團隊不斷添加功能、修復錯誤并對其進行改進。在接下來的幾周和幾個月內，團隊將在以下功能上升級Alpha：合約升級機制；收費機制；添加系統調用（get_block_number、get_block_timestamp 等）。[2021/11/30 12:39:57]

更好的安全性

Balancer聯合創始人：100%專注于以太坊 擴展方案Zk Rollups最有前途:10月28日，Balancer聯合創始人兼CTO Mike McDonald發推闡述其對Balancer以及擴容解決方案的看法。他表示，重要的是要明確我們100％專注于以太坊。 盡管Balancer已經為一些第三方提供了小額贈款，幫助他們在其他L1網絡上實施Balancer協議，但這只是處于研究目的，所有的內部努力仍在以太坊上。與此同時他還表示，Zk Rollups是最有前途的擴展方案，并且也是Balancer目前在內部探索的唯一的擴展路徑。 話雖如此，但從L2演示應用邁向具有有意義的資金鎖定狀態的共存的L2仍然需要大量時間和持續開發。[2020/10/28]

有效性證明充當了一種過濾器，嚴格將給定批次中的有效交易推送出來。這使我們能夠在數學上證明它們的正確性，而不是概率性的、可變的置信度。

更低的交易成本

在鏈下處理交易和計算，只需向Layer1提交摘要數據和有效性證明，使交易和計算成本更低。這為更多的用戶和應用程序打開了大門，最終加速了向Web3的轉變。

ZK-Rollup競爭激烈

如今，OptimisticRollup和ZKRollup是最受歡迎的兩種Rollup。雖然OptimisticRollup以速度、良好的兼容性著稱，但在提款方面存在一些限制。相比之下，ZKRollup具有卓越的速度和安全性，成為區塊鏈平臺的理想解決方案。

ZK Labs將對PlotX進行智能合約安全審計:調研機構CryptoDiffer發推特稱，ZKLabs將在PlotX主網上線前對其進行智能合約安全審計。ZKLabs將會驗證PlotX智能合約的安全性，然后將由PlotX社區開發人員重構。據此前報道，DeFi預測市場平臺PlotX更新用戶界面，允許用戶查看包括預測接受與否、處理進程、獎勵分配等各個階段的進展，以及可以同時使用PLOT代幣以及ETH來購買預測頭寸，旨在為啟動主網做準備。部分新的用戶界面功能將很快PlotX測試版中實現，不過完整的功能將在PlotX的主網版本中實現。[2020/9/11]

但是，這些解決方案也存在一些缺點，例如它們是通過智能合約實現的，可能存在漏洞，由于Rollup在以太坊主網上的相對新穎，因此需要考慮這些缺點。此外，這些解決方案傾向于變得中心化，因為排序器技術上可以屏蔽或重新排列交易。

理解這些優缺點可以幫助我們獲得更客觀的視角，支持分析和評估這些項目的潛力，并尋找良好的投資機會。在我看來，我們可以根據兩個因素對ZkRollup項目進行分類：

數據存儲方式

使用的零知識證明方案

選擇鏈上或鏈下存儲數據都有其自身的優劣。在所有情況下沒有最佳選擇；這是一個權衡去中心化和處理速度、運營成本的過程，取決于項目的發展方向，他們將提供適當的選擇。

第二點需要注意的是使用零知識證明技術，類似于前面的情況，在每種情況下沒有最佳解決方案，它是證明大小和安全性假設之間的平衡。

市場上的ZKRollup項目

StarkEX

Starkware是由STARK和ZCash的聯合創始人EliBenSasson于2018年1月創立的公司。StarkWare通過使用STARK技術來實現和驗證零知識證明，提高區塊鏈的可擴展性和隱私。

StarkWare的第一個產品StarkEX可以看作是一個特定的L2，應用僅限于簡單的交易和支付交易，例如AMM、現貨交易、支付、NFT鑄造和交易。StarkEX允許Dapps以三種模式部署：

ZKRollup模式：數據存儲在鏈上。

Validium模式：數據存儲在鏈外。

Volition模式：結合兩者。

StarkEX和StarkNET有自己的編程語言和虛擬機用于執行，不與以太坊的EVM兼容。因此，未來想在StarkNET上構建Dapps的開發人員將需要學習一種名為Cairo的新編程語言，這是StarkEX和StarkNET的本機智能合約語言。

zkSync

除了Starkware，MatterLabs也是一家同樣著名的公司。MatterLabs提供的ZkRollup產品使用PLONK實現和驗證零知識證明。

第一版稱為zkSync，第二版稱為ZkPorter。它們之間的主要區別在于數據存儲是在鏈上還是在鏈下。兩個版本的共同目的僅是為支付交易服務，不如StarkEX那么多樣化。

目前在使用的zkSyncEra主網，TLV漲勢很快。根據DeFiLlama顯示，目前的TVL已經攀升到1.1億美金規模，有超過20個項目完成了部署。

ZkEVM是由MatterLabs開發的。與此同時，MatterLabs也在推出與EVM兼容的ZkRollup版本。該版本的本機智能合約語言是Zinc，并且它也有自己的虛擬機用于執行，具有與EVM高度兼容的特點。

Loopring

Loopring是于2019年底推出的，使用了一組名為SNARK的算法來實現和驗證零知識證明。Loopring經歷了多次升級，第一個版本僅支持DEX交易，第二個版本增加了對支付和轉賬的支持，第三個版本增加了對AMMSwap的支持，第四個版本于2021年9月推出，增加了對NFT的挖礦、轉移和交易支持。與此同時，Loopring也正在推出與EVM兼容的ZkRollup版本。

當然，相比一個網絡，它更像一個應用。這是社區目前對于Loopring的固有印象。

這些領先的Rollup創新團隊正在競相確立其ZKRollup解決方案的領先地位，這種競爭將很可能推動該領域的進一步發展。

以太坊擴展和ZK技術的未來

ZK技術是以太坊的未來。在18至24個月內，大多數大型Web3應用將建立在零知識證明的二層鏈上。然而，ZKRollup也存在一些問題，例如需要高水平的開發、部署和審計技術。由于ZK技術專家較少，例如審計橋接等過程變得更加困難。

使用ZK證明進行驗證的過程計算量較大，因此一些初創公司已經開發了專門的技術，如FGPA和ASIC，以進一步加快ZK證明的生成速度。因此，ZK技術可能需要數年時間才能真正成熟。

第三個問題是交易費用的問題。大多數Rollup平臺的交易費用比Ethereum的EVM側鏈更高。這是因為每個最終的Rollup塊都必須發布到以太坊，將其費用與以太坊的費用聯系起來。因此，每個Rollup平臺只能將以太坊擴展到一定程度。

此外，之前Ebunker聯合創始人ToddMa曾提到，相比于OP系，ZK系想保持EVM兼容非常困難。每當主網的EVM更新時，OP系可以以很小的工作量完成同步更新，繼續保持100%EVM兼容，而ZK系需要繁瑣的重新電路設計和代碼開發，這給研發ZK系L2的團隊帶來了不小的壓力，而且無法實現一勞永逸。

ZkRollup的發展方向

對于ZkRollup的發展方向，從長遠來看，任何一個L1能做的事情，ZkRollup都能更好地做到。基于這種思路，我認為想要成為終極贏家的ZkRollup解決方案必須保持L1的所有先進特征，例如以太坊這個L1的通用智能合約平臺、無需許可的安全性以及更低的成本。

因此，我認為StarkNET和ZkEVM是有前途的方案。如果ZkEVM能在以太坊L1上保持類似的開發體驗，那么它將具有重大優勢。對于ZkEVM，目前的設計思路實際上可以分為兩種類型：

一種是擁有自己的語言和虛擬機的ZkRollup平臺，例如Starkware的StarkNET、MatterLabs的ZkEVM、Polygon的PolygonZkEVM，這些平臺會使用編譯器將其本機語言轉換為可在ZkEVM虛擬機上執行的語言。這種解決方案有著不兼容的局限性。

另一種是與ZkEVM完全兼容，無需進行任何翻譯，可以直接執行solidity代碼。這種解決方案更為優化，但也更難實現。

總體而言，我非常期待ZKRollup和OptimisticRollup將領導區塊鏈進入一個新的時代。新的創新將不再基于L1設計，而是在L2和L3上進行，從關聯的L1中獲取安全性，

同時實現在傳統L1上不可能實現的可擴展性。市場上有足夠的空間支持廣泛的L2Rollup解決方案，以最優化的方式迭代區塊鏈，實現真正去中心化、可擴展和安全的區塊鏈。我們期待看到更多優秀的項目和技術不斷涌現，推動整個區塊鏈技術的進一步發展。

Ebunker官網：https://www.ebunker.io

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