ARK:Zk Rollup如何成為Layer2終極贏家？

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。

Polygonzk EVM日交易數超10萬筆:8月1日消息，Polygon創始人Sandeep Nailwal發推稱，Polygonzk EVM日交易數量達115144筆，首次超過10萬筆。另據L2Beat數據顯示，當前Polygonzk EVM鎖倉量達5437萬美元。[2023/8/1 16:10:49]

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。

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。

區塊鏈開發平臺Alchemy啟動對ZK Rollup StarkNet的支持:金色財經報道，區塊鏈開發平臺 Alchemy 啟動對 ZK Rollup StarkNet 的支持，Starknet 現已在 Alchemy 上公開發布，通過向公眾開放，Alchemy 正在為 Starknet 的開發者社區提供基礎設施和工具，構建者可以創建功能豐富、突破性的 dapp，starknet 用戶可以在本地使用智能合約賬戶，而無需將他們的錢包重新編程為智能合約。雖然新產品僅代表 Alchemy 支持的 39 個區塊鏈之一，但該公司表示，StarkNet集成是關鍵，因為它的“快速發展的開發者社區”和該項目的“零知識rollups的開創性方法”。[2023/5/5 14:43:29]

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。

Polygon正在對zk rollups技術進行性能測試:1月14日消息，Polygon正在對零知識匯總 (zk rollups) 技術進行性能測試。這項名為Polygon zkEVM技術的開發已經由Polygon Hermez團隊進行了三年多。通過在zkEVM測試網的主要版本中生成超過12,000個zk證明，該團隊已經確認零知識證明在以太坊上是可行的。(Cointelegraph）[2023/1/14 11:12:10]

更好的安全性

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。

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。

ZK Rollup訂單簿DEX ZigZag的NFT Swap功能將上線zkSync主網:5月13日消息，以太坊二層ZK Rollup訂單簿DEX ZigZag Exchange宣布NFT Swap功能將上線zkSync主網。[2022/5/13 3:14:49]

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：

基于ZK Rollup的DEX ZigZag上線zkSync與Polygon跨鏈橋測試版:3月14日消息，基于 ZK Rollup 的訂單簿式 DEX ZigZag 宣布上線 zkSync 與 Polygon 跨鏈橋的測試版。該測試版現已支持 zkSync 上 ETH 和 Polygon 上 WETH 的小額跨鏈轉賬測試，待代碼穩定后會增加測試額度并進行 UI 開發。[2022/3/14 13:55:10]

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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