ROLL:深度解讀zk-Sync2.0和zk-Rollups的未來

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。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。

Coinbase Institutional：BTCUSD訂單簿深度接近6個月以來最佳水平:9月20日消息，Coinbase Institutional發推稱，市場流動性狀況依然強勁，BTCUSD訂單簿深度接近過去6個月的最佳水平。[2021/9/20 23:38:38]

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

國務院辦公廳：推動區塊鏈等技術與醫療服務深度融合:國務院辦公廳發布關于推動公立醫院高質量發展的意見，其中指出推動區塊鏈等新一代信息技術與醫療服務深度融合，建立健全分級分層分流的重大疫情救治體系。推進電子病歷、智慧服務、智慧管理「三位一體」智慧醫院建設和醫院信息標準化建設。大力發展遠程醫療和互聯網診療。推動手術機器人等智能醫療設備和智能輔助診療系統的研發與應用。建立藥品追溯制度，探索公立醫院處方信息與藥品零售消費信息互聯互通。（中國政府網）[2021/6/7 23:17:29]

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。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optimisticrollup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。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

廣州市將促進密碼與區塊鏈等數字經濟新技術深度融合:10月26日，《廣州市黃埔區、廣州開發區、廣州高新區促進商用密碼科技創新和產業發展辦法》正式推出。在推動密碼產業科技創新方面，打造“密碼+”創新生態，促進密碼與云計算、大數據、物聯網、人工智能、區塊鏈、5G等數字經濟新技術、新業態深度融合，支持加密通信技術、加密存儲技術、芯片等密碼核心技術研發。（科技日報）[2020/11/3 11:29:23]

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：

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

Asproex阿波羅與Beep幣撲達成深度戰略合作:據官方消息，7月27日，Asproex阿波羅與Beep幣撲正式達成深度戰略合作，今后，雙方將各自發揮自身優勢，在應用落地、生態拓展、媒體資源等領域上強強聯合，攜手共建區塊鏈產業新生態。

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Beep幣撲是首個專注于區塊鏈垂直領域的社交媒體，集熱點標簽、直播轉播、內容社交等功能為一體，主打“區塊鏈熱搜榜”+“社群直播/轉播工具”，致力于為海內外新老用戶提供最新的行業資訊。

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Asproex阿波羅作為首家離岸銀行控股持牌交易平臺，也是一家涵蓋CTO企業通證上市的交易平臺，持有5國牌照，為全球中小微企業提供融資難的解決方案，助力數字化上市。[2020/7/27]

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-5b10798bc623Adaptedfromhttps://pages.cs.wisc.edu/~mkowalcz/628.pdfhttps://vitalik.ca/general/2021/01/05/rollup.htmlhttps://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-contractshttps://vitalik.ca/general/2022/08/04/zkevm.html

聲音 | 王學宗：區塊鏈是深度底層的社會連接技術:11月15日，高交會舉行第二場記者服務廣場活動，區塊鏈技術專家、企業代表，就“區塊鏈助推中國實體經濟發展”展開研討。在區塊鏈技術落地方面，北京創業板投資顧問有限公司執行董事、鏈改試驗發起人王學宗說：“區塊鏈是深度底層的社會連接技術，對深圳來說，目前我們能做的，是在底層四大技術方面實現突破。建議深圳在大的行業公鏈研發方面進行突破，這是一個很有前途的事情，可使經濟效率大大提高。”[2019/11/18]

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