從技術原理解讀：zk-Sync 2.0和zk-Rollups的未來_ROLL

簡介

"zk-Rollups"可能是今年最熱門的Web3流行用語。近期，隨著zk-Sync的v2.0"babyalpha"的主網上線，這種熱度已經達到峰值。但在所有流行語的背后，"zk-Rollups"到底指的是什么？zk-Sync的作用在哪？在本文，我將努力深入探討zk-Rollups的工作原理和實際用例，并闡述zk-Syncv2.0的關鍵技術特征，探索這項被期待已久的技術，進一步地分析它對未來影響。

zk-Rollups的工作原理

為什么我們特別需要zk-Rollups？雖然以太坊很有用，但目前以太坊網絡，從根本上看是一種無法規模化的經濟。因為隨著以太網絡活動的增加，GAS價格會變的非常昂貴，尤其是在以太網絡處理量突發激增的時候，這種效應就愈發明顯。隨著以太網絡的不斷發展，以太網絡有限的可拓展性已成為它進一步發展的致命弱點。

"Rollups"的出現就是為了解決以太坊網絡的拓展性問題。以太坊Rollups本質上是一種"插件"，為以太坊提供指數級別的可擴展性，從而修復它高Gas的現狀。這個想法背后的邏輯很簡單。想象一下，你需要從A點到B點攜帶5件物品。"常規"的方式是攜帶物品1、物品2等，一個接一個地攜帶。但這顯然效率緩慢且繁瑣，"Rollups"本質上是將5件物品“打包”到一個袋子中，因此你可以一次就把它們都攜帶完成，而不是分開5次來攜帶。

Web3內容平臺Mirror推出Writing NFT 2.0:金色財經報道，去中心化Web3內容發布平臺Mirror宣布推出Writing NFT 2.0。[2023/6/30 22:09:27]

在這個過程中，有兩點是需要注意的：

1.如何確保"Rollups"能夠"容納"所有的東西？

2.如何確保"Rollups"不被欺騙？

zk-Rollups是利用"零知識證明"來解決這兩個問題的領先rollup技術類型之一。為了解決這些問題，Zk-Rollups會將一定數量的交易捆綁在一起，在Layer2上進行計算，并將狀態變更，且將"有效性證明"提交給Layer1上的驗證者，以表明計算是完整完成的。這個"有效性證明"是以"零知識證明"的形式出現的，這是一種告訴他人你知道什么而不告訴他人你怎么知道的數學方法。

簡化的ZK-Rollup架構Source：https://immutablex.medium.com/ground-up-guide-zkevm-evm-compatibility-rollups-787b6e88108e

韓國證券存管局宣布推出證券代幣平臺的計劃:金色財經報道，韓國證券存管局（KSD）宣布推出證券代幣平臺，作為其中長期路線圖的一部分。KSD首席執行官Lee Soon-ho表示，KSD將盡最大努力幫助證券代幣和部分投資代幣順利進入市場。??KSD還在其網站上公布了一些細節，包括一家公司跨多個區塊鏈發行證券。?

此外，釜山正在啟動釜山數字資產交易所，該交易所將支持加密貨幣和代幣化現實世界資產（包括商品）的組合。預計它將很快公布其詳細計劃。[2023/6/15 21:39:57]

零知識證明的一個簡單例子是一個代碼自動生成器。自動生成器是一個"驗證者"，給你一堆隨機生成的測試代碼，而你是一個"證明者"，必須能夠通過所有的測試代碼來證明你有正確的代碼。同時，你不會直接與自動交易器分享你的代碼。你看，你剛剛就進行了一次"零知識證明"，你證明了你知道的東西，但你沒有說你是怎么知道的。

零知識證明案例，Source：Gradescope

上面的代碼自動生成器是使用"交互式零知識證明"的方式，自動生成器和代碼提供者直接"交互"。相比之下，大多數zk-Rollups使用的是數學上更復雜的非交互式證明。與交互式證明相比，非交互式證明既節省時間又節省空間。雖然zk-SNARKs的技術細節超出了本文的范圍，但測試代碼通過的基本原理是相通的。

棒約翰將基于Polygon區塊鏈首次發行披薩主題NFT:4月5日消息，世界三大披薩品牌之一的棒約翰（Papa Johns）宣布將基于Polygon區塊鏈與OneRare合作首次發行NFT，用戶收集數字食材制作虛擬比薩可獲得獎勵，據悉，本次將推出三款“披薩NFT”，分別是Super Papas pizza、Spicy Chicken Ranch pizza、以及‘Sheese’ Garden Special pizza，未來NFT持有者也有機會參與棒約翰的忠誠度計劃。（Nrn）[2023/4/5 13:45:50]

zk-Rollups的圣杯在于零知識以太坊虛擬機(zk-EVM)，它允許開發人員在不修改以太坊智能合約的情況下對DApps進行轉移。但這是存在一定難度的，因為每個"問題"都需要不同的"測試代碼"，所以開發一個"證明算法"來解決所有可以想象的測試代碼的“證明算法”，是零知識證明和zk-Rollups的技術瓶頸。

正如Vitalik所說的：總的來說，我認為在短期內optimistic?rollup可能會在通用的EVM計算中勝出，而ZKRollup可能會在簡單的支付、交易和其他特定應用案例中勝出。但從中長期來看，隨著ZK-SNARK技術的改進，ZKRollup將在所有案例中勝出。

BAYC打擊Dookey Dash游戲作弊玩家:2月8日消息，“無聊猿”BAYC發布推文稱，為了保證Dookey Dash游戲的公平性，已經將通過作弊獲得的分數從排行榜上刪除；在最終鎖定排行榜之前，作弊玩家仍然可以繼續游戲獲得合法分數。

據了解，Dookey Dash將于北京時間2月9日7:00關閉，屆時將鎖定并開始驗證分數，目前排名第一的玩家總計獲得92.85萬分。[2023/2/8 11:55:18]

因此，從歷史上看，zk-Rollups僅是針對特定應用用例的技術，其中“測試用例”定義明確且范圍有限。但是一些項目正在迅速向“山上的城堡”推進，一種通用的EVM兼容zk-Rollup算法。?

zk-Sync2.0

zk-Sync2.0是目前在開發zk-EVM的眾多項目之一。zk-Sync1.0要求用戶重新構建其代碼庫的大部分內容，以便從EVM遷移到zk-Sync。與zk-Syncv1.0不同，在zk-Sync2.0中，程序員可以在幾乎沒有變化的情況下部署其應用程序。

實際上，并非所有的zk-EVM都是等效的。它們在可組合性和高性能之間存在著明顯的權衡。在這種權衡中，zk-Sync選擇了高性能，從而犧牲了可組合性。

在Vitalik看來，目前主要有四種不同類型的zk-EVM，這四種類型如下圖所示：

Hodlnaut欠17000名債權人2億美元的債務:金色財經報道，據The Block的數據，Hodlnaut目前擁有3.91億新元（2.81億美元）的未償債務，而資產為1.22億新元（8800萬美元），資產負債率為0.31。根據The Block的說法，Hodlnaut將潛在債權人定義為“實際存入代幣并可能成為債權人的用戶”。Hodlnaut在Terra上的Anchor協議上投資了約 3.17 億美元，穩定幣的問題使Hodlnaut損失了1.897億美元。

此外，在6月14日至7月15日期間，Hodlnaut表示，由于客戶在下跌的市場中爭先恐后地撤出資金，因此其遭受了約1.5億美元的“超過往常的凈流出”。

Hodlnaut 周五表示，他們可能會引入一種方法，允許用戶以折扣價提取存款，但要等到新加坡法院允許他們任命一名司法經理來接管這家資不抵債的公司。[2022/8/23 12:43:15]

zk-EVMs的類型，改編自：https://vitalik.ca/general/2022/08/04/zkevm.html

正如Vitalik所述，在目前的狀態下，zk-Sync2.0是第4類zk-EVM。與EVM不同，zk-Sync2.0能夠使用自己的編譯器編譯，可以使用Solidity和高級語言編寫智能合約。由于zk-Sync可以完全控制其編譯器的設計，因此他們能夠積極優化速度和吞吐量。但這樣做的代價是，一些DApps和EVM調試工具鏈可能與zk-Sync2.0不兼容。從本質上看，zk-Sync與Ethereum有相同的“汽車外殼”，但換了一個引擎。

事實上，在zk-Sync開發者文檔中，MatterLabs聲稱，雖然智能合約"讀取"操作可以在不改變代碼的情況下集成，但智能合約的"寫入"操作需要"附加代碼"，因為"Layer1和Layer2之間存在根本差異"??。實際上，這略有誤導。與其說是由于Layer1和Layer2之間的"根本差異"，不如說是由于MatterLabs所追求的第4種Rollups。因為zk-Sync本質上是使用不同的編譯器和字節碼，基于第4種的Rollups意味著智能合約有不同的地址，但依賴于字節碼分析的調試器基礎設施可能無法在zk-Sync2.0上運行。

在未來，zk-Sync可能會加入更多對EVM字節碼的本地支持，允許系統慢慢過渡到支持更廣泛的"邊緣情況"，也就是指第3類的Rollups。但是，對于zk-Sync的第3類和第4類的zk-Rollup來說，與PolygonHermez和ScrollLabs的第2類的Rollups相比，必須有兩個重要的前提條件才能成功。首先，只有一小部分不重要的項目與zk-Sync的自定義編譯器不兼容。其次，與第2類zk-EVM相比，zk-Sync的執行速度需要有質的區別。

不幸的是，我個人認為這種情況不太可能發生。任何先進的開發生態系統都依賴于成熟"框架"的基礎設施，包括便捷性、模塊化、調試和測試工具。如果像Vitalik假設的那樣，由于字節碼的不同，大部分EVM原生調試工具將無法移植到zk-Sync，那么zk-Sync將不得不開發自己的測試和調試工具套件。與PolygonHermez和Scroll等可組合性更強的第2類zk-EVM相比，這是會增加額外的開銷，最終可能會影響zk-Sync作為Layer2解決方案的采納進度。

zk-Rollups的未來

目前，zk-EVM競爭已經白熱化，我們看到一個全功能的zk-EVM只是時間問題。但下一步是什么？一條路只有在路上有建筑物時才有用；zk-Rollups的長期力量來自使用該解決方案的項目。

目前，DeFi、GameFi和移動應用是zk-Rollups基礎設施的主要受益者。DeFi和GameFi從根本上說都是規模經濟，因為它們在有很多用戶使用的環境中發展。移動錢包等移動應用，也為懶惰或買不起臺式電腦的用戶打開了閘門。因此，基于這些實現情況，使用zk-Rollups有很大的實際意義。

但這絕不是zk-Rollups使用的極限，這僅僅是開始，zk-Rollups之于以太坊的意義就如5G之于互聯網。正如5G可以實現物聯網應用和系統的新世界一樣，zk-Rollups也可能打開通往"物聯網"的閘門，讓我們物理世界的數字設備如冰箱、手表、交通信號燈等，與以太坊上的智能合約集成。

反對"物聯網"的最大觀點之一是，它將允許大科技公司越權進入我們的日常生活。但有了"物聯網"，我們可以享受物聯網帶來的便利，而不必擔心我們的智能產品在集中數據庫受到損害。我們可以同時擁有便利和隱私，而不是只能選擇其一。這就是Zk-Rollups可以向我們承諾的世界。

參考資料：

https://blog.matter-labs.io/baby-alpha-has-arrived-5b10798bc623

Adaptedfromhttps://pages.cs.wisc.edu/~mkowalcz/628.pdf

https://vitalik.ca/general/2021/01/05/rollup.html

https://www.coindesk.com/tech/2022/07/20/the-sudden-rise-of-evm-compatible-zk-rollups/

https://cryptobriefing.com/the-race-scale-ethereum-zkevm-rollups/

https://docs.zksync.io/dev/contracts/#porting-smart-contracts

https://vitalik.ca/general/2022/08/04/zkevm.html

?責任編輯：Kate

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