ROL:深度解讀Layer2可擴展性：項目如何在ZK-Rollups和子網之間進行選擇？

背景

最近，像Solana和BNBChain這樣流行的一層網絡由于同時運行著DeFi協議、NFT市場和Web3游戲而導致網絡宕機。同樣，以太坊也因網絡擁堵和困擾其網絡的昂貴Gas費而飽受批評。由此，行業開始意識到二層(L2)可擴展性解決方案的重要性。

根據以太坊基金會的說法，rollups目前是解決可擴展性問題的首選L2解決方案。除了rollups之外，還存在其他L2解決方案來解決可擴展性的三難困境。

特別是，隨著今年早些時候DeFiKingdoms和Crabada子網的部署，Avalanche的L2可擴展性解決方案Subnets最近獲得了相當多的人氣。在某些情況下，子網本質上是側鏈，除了子網可以選擇使用來自主網的驗證器。目前，子網和側鏈似乎是web3游戲的首選L2擴展解決方案。

有這些不同的L2解決方案，它們實際上是如何相互疊加的？在本文中，我們將深入探討rollups領域，以討論其中的最新發展和痛點。我們還將分析與自定義鏈相關的rollup，并研究這些不同的L2解決方案實際上是如何相互疊加的，尤其是在GameFi領域。

ZK-Rollups前景、近期發展和痛點

通過將壓縮的鏈下交易打包到L1網絡上的單個訂單中，Rollups實現了降低gas費用并擴大任何特定L1的交易容量。這樣，L2可以執行計算，而L1只需驗證它們。由此，Gas費用將在一堆交易中分攤，數千筆交易可以集體完成。

Rollups有兩種不同的方案：OptimisticRollups和zero-knowledgerollups(“ZK-Rollups”)。兩者在驗證方法上有所不同。

OptimisticRollups假設所有交易都是有效的，并且不經驗證就將它們發布到基礎層。然后，驗證者在7天的挑戰期內修改有爭議的交易。

另一方面，ZK-Rollups創建一個加密證明并將其作為有效性證明的形式發布到主網。目前，使用ZK-Rollups的交易可以在大約10分鐘內完成。

資料來源：preethikasireddy.com；ethereum.org

從上圖可以看出，與OptimisticRollups相比，ZK-Rollups似乎將賦予更快、更具可擴展性的以太坊生態系統。

但值得注意的是，ZK-Rollups仍是一種新興技術，缺乏EVM兼容性。盡管今年早些時候zkSync確實在其公共測試網上推出了與EMV兼容的zkEVM，但在ZK-Rollups的EVM兼容性方面還有很長的路要走。否則，ZK-Rollups將僅限于代幣轉移和交換。

國務院：推進科普與區塊鏈技術深度融合:為貫徹落實黨中央、國務院關于科普和科學素質建設的重要部署，依據《中華人民共和國科學技術進步法》、《中華人民共和國科學技術普及法》制定《全民科學素質行動規劃綱要（2021－2035年）》，其中要求實施智慧科普建設工程。推進科普與區塊鏈等技術深度融合，強化需求感知、用戶分層、情景應用理念，推動傳播方式、組織動員、運營服務等創新升級，加強“科普中國”建設，強化科普信息落地應用，與智慧教育、智慧城市、智慧社區等深度融合。（新華社）[2021/7/10 0:40:52]

資料來源：l2beat.com

從上圖可以看出，就TVL而言，OptimisticRollups目前占據了整個市場份額的72%。上述缺乏EVM兼容性似乎使ZK-Rollups處于次要地位，大型DeFi玩家在擴展到rollups時并未選擇ZK-Rollups。

隨著OptimisticRollups的成熟，大多數大型DeFi項目已經根據需要采用了該方案。然而，一周的等待期常常讓該領域的新用戶不知所措。作為替代方案，在考慮GameFi可擴展性、NFT市場和web3應用程序時，ZK-Rollups可能是需要更高吞吐量和更便宜交易費用的網絡的可能解決方案。

資料來源：l2beat.com和協議的網站

截至撰寫本文時，該領域已有超過12個ZK-Rollup解決方案，其底層技術由StarkWare、Loopring、MatterLabs和PolygonHermez開發。

ZK-Rollups中有兩種主要的密碼證明方法。Loopring和zkSync采用的技術創建了一個零知識、簡潔、非交互式零知識證明(ZK-SNARK)來驗證主網中的交易包。ZK-SNARK于2012年成為焦點，并被ZK-Rollups先行者廣泛采用。

另一方面，零知識、可擴展、透明的零知識證明技術相對較新，由StarkWare于2018年發布。ZK-STARK被認為比ZK-SNARK更加透明和可擴展。這項有前途的技術最近將StarkWare的估值推高至80億美元，這輪融資由TigerGlobal牽頭。

StarkWare

社交平臺Snapchat宣布與Filenet基金會達成深度戰略合作:近日，社交平臺Snapchat宣布與Filenet基金會達成深度戰略合作，雙方就應用數據存儲及流量分發等業務展示技術及商業合作。Snapchat計劃將平臺上量200PB的數據部署在Filenet主網節點，以提升用戶的產品使用體驗，此次合作將降低Snapchat的存儲成本。

據悉，Snapchat是由美國斯坦福大學兩位學生開發的一款“閱后即焚”照片分享應用，其用戶每天上傳1.5億張照片，估值160億美元。[2020/3/5]

StarkWare提供兩種主要的ZK-STARK解決方案：StarkEx和StarkNet。

StarkEx是為特定應用的ZK-Rollups設計的Validium解決方案，被衍生交易平臺dYdX、web3游戲和NFTMarketplace?ImmutableX采用。

Validium是一種擴展解決方案，采用與通用ZK-Rollups相同的有效性證明，但不將數據存儲在主網上。但是，采用Validium的風險在于數據可用性管理器可能會控制用戶的資產，從而引發安全問題。然而，鏈下數據存儲繞過了主網上的交易處理，反過來，與通用ZK-Rollups相比，它顯著增強了可擴展性。

資料來源：l2beat.com

StarkNet是StarkWare推出的通用rollup，于今年2月完成推出。值得一提的是，ImmutableX包含一個Volition模型，允許用戶在Validium模型或通用ZK-Rollup之間進行選擇。隨著TVL逐漸回暖，StarkWare專注于將StarkNet的TPS加速到優化水平。

Cairo是StarkNet的編程語言。StarkNet本身并不支持EVM，在撰寫本文時，Nethermind的Warp團隊正在開發一個將以太坊Solidity語言轉成Cairo語言的轉譯器。

StarkEx的Web3游戲足跡

借助ZK-Rollups，web3游戲可以顯著降低用戶的交易成本，避免網絡擁堵，并從以太坊的實測安全性中獲益。因此，Sorare、ImmutationX等生態系統已采用StarkWare的可擴展性解決方案，努力支持其平臺上的web3游戲。

Sorare是一款著名的足球卡牌游戲，在以太坊主網流行，然后通過采用StarkEx轉移到L2。Sorare選擇ZK-Rollups來擴容，同時確保不犧牲安全性和去中心化。

ImmutableX是基于以太坊的NFT市場的L2平臺。它通過將計算轉移到鏈下來提供零Gas費和即時交易。根據DappRadar數據，目前有四款活躍的web3游戲在ImmutableX的幫助下執行NFT交易。Gods?Unchaine是最突出的一款，擁有約5000名用戶，高峰時的日交易量為150萬美元。

聲音 | 阿里巴巴合伙人彭翼捷：只有深度運用區塊鏈等技術，智慧城市的成熟階段才會到來:據新浪科技消息，近日，阿里巴巴合伙人彭翼捷接受采訪時表示，從目前來看，智慧城市的建設仍處于初級階段。“只有一座城市的每個行業都深度運用了區塊鏈、人工智能等技術，那么智慧城市的成熟階段才會到來。”[2019/8/16]

Illuvium是最新加入ImmutableX平臺的web3游戲，在其正式游戲發布之前，Illuvium銷售了7200萬美元的虛擬土地成為備受關注的新聞。

總之，在ZK-Rollups中構建游戲可以通過兩種方式完成。第一個是通過像ImmutableX這樣的解決方案，第二個是通過建立一個單獨的ZK-Rollup，類似Sorare所選擇的。比較這兩種方法，ImmutableX的解決方案已被證明更具成本效益。然而，重要的是要注意ImmutableX仍然缺乏采用，并且ZK-Rollups迄今為止尚未在web3游戲領域獲得牽引力。

路印Loopring

Loopring是內部開發的ZK-Rollup解決方案。截至撰寫本文時，該協議是TVL最大的通用ZK-Rollup鏈。路印在戰略上專注于交易和支付，而其支持web3游戲的努力僅體現在與GameStop合作建立GamestopNFT市場。目前平臺上沒有運行web3游戲。

MatterLabs

MatterLabs是zkSync擴展解決方案背后的團隊。它使用ZK-SNARK，并提供鏈下Validium解決方案zkPorter和鏈上通用rollupzkSync。

ZKSpace是從zkSync分叉出來的，并且采用相同的ZK-SNARK技術來解決可擴展性問題。zkSync指出，ZKSpace自分叉以來一直處于封閉狀態，存在安全風險的可能性。截至撰寫本文時，ZKSpace擁有協議ZKSpace、ZKSwap和ZKSea。

MatterLabs于2022年2月在公共測試網上推出了zkEVM，這是第一個與EVM兼容的ZK-Rollup。zkEVM仍在開發中，旨在運行99%的Solidity合約。這標志著ZK-Rollups與以太坊主網并行運行并與OptimisticRollups競爭的重要里程碑。

MatterLabs目前也在設計一個Validium解決方案zkPorter。如果MatterLabs打算將web3游戲吸引到其平臺上，zkPorter可能正是它所需要的。然而，MatterLabs似乎仍然專注于構建通用ZK-Rollups。

Polygon

Polygon在形成自己的L2可擴展性解決方案方面非常積極。其ZK-Rollups產品包括PolygonHermez(ZK-SNARK)、PolygonZero(ZK-SNARK)和PolygonMiden(ZK-STARK)。Polygon于2021年收購了ZK-Rollups擴展項目Hermez和初創公司Mir，并獲得了構建其ZK-Rollups的專業知識。

聲音 | 塞力斯：將與螞蟻區塊鏈在區塊鏈等方面展開深度合作:據財聯社5月26日消息，塞力斯發布公告稱，與螞蟻區塊鏈科技（上海）有限公司簽訂《合作協議》，雙方將在區塊鏈醫療領域互為合作伙伴，在區塊鏈技術、可信存證等方面開展全方位深度合作。[2019/5/26]

截至撰寫本文時，只有PolygonHermez處于活動狀態。它可用作DeFi項目的通用ZK-Rollup，TVL僅為366,000美元。PolygonHermez尚未吸引很多項目，可能是由于缺乏EVM兼容性。然而，Polygon可能已經通過其PoS側鏈或超網戰略性地瞄準了web3游戲開發者，并且尚未將其重點轉移到ZK-Rollups。

痛點及小結

通用ZK-Rollups的一個反復出現的問題在于它們的EVM兼容性。我們注意到，以太坊中的大多數DeFi玩家選擇OptimisticRollups或PolygonPoS作為他們的L2擴展解決方案。例如，Curve選擇了Optimism；Aave?V3用于Polygon、Optimism和Arbitrum；Uniswap已擴展到Optimism和Polygon。zkEVM正在由MatterLabs進行測試，而Nethermind正在為StarkNet開發一個轉譯器。有可能在EVM兼容性方面的任何突破最終都將有助于在未來將DeFi項目吸引到ZK-Rollups。

另一個問題是ZK-Rollups中缺乏通信。這會導致流動性斷裂和集中排序過程可能引發安全問題。然而，ImmutableX新推出的cross-rollup流動性解決方案可能預示著更具流動性的rollup生態系統。

ZK-Rollups尚未在NFT和web3游戲領域獲得關注，這是有充分理由的。GodsUnchained不斷失去用戶，自采用ImmutableX的解決方案以來，其交易量急劇下降。同樣，Sorare在進入rollup后無法在以太坊主網中重復其成功。盡管在上述示例中ZK-Rollups缺乏成功，但相比之下，Avalanche的子網在NFT和web3游戲中都找到了更穩固的基礎。

Avalanche子網和Polygon

Avalanche子網簡介

來源：https://docs.avax.network/learn/platform-overview

Avalanche的主網絡由三個區塊鏈組成——X、P和C鏈。每條鏈在維護Avalanche的完整性以及創建新資產或區塊鏈方面都有不同的用途。

聲音 | 鏈塔智庫：區塊鏈要做到更深度化的應用和普及，必須增加其可拓展性:鏈塔智庫日前發布《中國區塊鏈產業年鑒——擴展性解決方案篇》研究報告，對當前區塊鏈擴展性解決方案進行了梳理，具體研究分析了側鏈、分片和DAG這三種技術方案。報告指出，區塊鏈要做到更深度化的應用和普及，必須增加其可拓展性，側鏈在交易中不會增加主鏈的負擔，也增加了區塊鏈的靈活性，但其投資較大，復雜度較高；分片技術不僅能提高交易速度，還能降第交易費用，但其存在落地困難的問題；DAG技術極大地提高了拓展性，但其面臨著交易時長不可控、智能合約開發難度大等問題。[2019/1/9]

交易所鏈是Avalanche上默認的資產區塊鏈，支持創建新資產、交易和跨子網轉移。

平臺鏈是元數據區塊鏈，它協調驗證者、跟蹤活動子網并啟用新的子網創建。

合約鏈是智能合約區塊鏈。它支持創建與EVM兼容的智能合約。

Avalanche使用擴展方法創建子網以進行水平擴展。子網不同于單個區塊鏈，它們之間的關系如下：

子網是區塊鏈上的一組驗證器。

每個區塊鏈只有一個子網，而每個子網可以同時維護多個區塊鏈。

每個子網可以從五個驗證器開始，但為了網絡健康和安全，建議使用10個。在Avalanche上創建子網只需要一個AVAX。但是，子網的每個驗證器也需要驗證主網絡——需要2000個AVAX代幣，截至2022年6月9日價值約5萬美元。

子網創建被設計為無需許可且在要求上靈活，以允許不同的用例。例如，私有區塊鏈可能要求交易只能由子網驗證者查看；或驗證器必須先經過KYC/AML驗證，然后才能進入子網。

子網上的Web3游戲

子網一直是L2可擴展性的圣杯，尤其是對于web3游戲。Avalanche一直在支持和發展其GameFi生態系統，并在子網中為他們找到一個歸宿。Crabada和DeFiKingdoms是他們的兩個先驅，CastleCrush目前正在開發其測試網。

資料來源：https://cryptodaily.io/how-crabada-is-paving-the-way-for-p2e-games-on-avalanche/

從上表中可以看出，Crabada在Avalanche的C鏈上的gas費用份額最高時為38.93%。然而，與許多web3游戲類似，Crabada面臨著主網的網絡擁塞問題，從而促使他們轉向自己的鏈，例如子網。最近，Crabada從AvalancheC鏈轉移到了他們自己的子網SwimmerNetwork。隨著向SwimmerNetwork的遷移，Crabada玩家的gas費降低了85%，交易時間也大大縮短。

除了較低的gas費用和較高的TPS的明顯好處之外，還有其他好處可以吸引web3游戲采用子網。通過擁有自己的子網，web3游戲本質上可以更好地控制區塊鏈的預定參數。可以用他們選擇的代幣支付他們的Gas費。Crabada現在使用$TUS作為燃料代幣而不是$AVAX，燃燒了高達80%的用于網絡擴展的燃料。代幣燃燒抑制了代幣通脹并提高了代幣的效用。

值得注意的是，游戲工作室一直在為整個游戲生態系統構建一個子網，而不是像Crabada或DeFiKingdoms采用的典型的每個子網一個游戲的模式。

Avalanche還展示了其對在其子網上構建的web3游戲的支持。在其最初計劃的1.9億美元AvalancheRush推進DeFi生態系統發展之后，接下來有推出2.9億美元Multiverse計劃旨在加速生態系統的發展。

Polygon超網和側鏈

來源：Polygon博客/超網

Avalanche子網的一個競爭對手是Polygon超網，它是PolygonEdge和PolygonPoS這兩個著名的側鏈解決方案之后的的擴展解決方案。如前所述，Polygon的擴展解決方案相當激進，ZK-Rollups與超網和側鏈共存。

Polygon超網在web3游戲領域仍然是新事物，還沒有經過很多實際應用。然而，超網解決方案被定位為具有更多功能的Avalanche子網的替代方案。值得強調的是，Polygon超網提供采用權威證明(PoA)或權益證明(PoS)鏈；從一組專業驗證者中進行選擇，以增強去中心化；以及與Polygon主網共享安全性的可能性。

PolygonPoS一直是web3游戲的中心，Aavegotchi和CryptoRaiders等成功的游戲在2021年取得了巨大成功。流行游戲伴隨著高容量和交易問題。與Avalanche上的Crabada類似，SunflowerLand造成了嚴重的網絡擁塞問題，在高峰期消耗了Polygon上高達42%的gas。

簡而言之，Polygon的各種擴展解決方案還為時過早。承載無數web3游戲的側鏈PolygonPoS是最強大的選擇。然而，PolygonPoS與第1層通用側鏈有更多的相似之處，因為它擁有自己的一組驗證器并且仍然受到網絡擁塞的影響。我們認為它的超網更類似于Avalanche的子網，我們在下面與ZK-Rollups進行比較。

將自定義鏈與ZK-Rollups進行比較

從本質上講，L2ZK-Rollups和自定義鏈都是解決其各自L1區塊鏈遭受的可擴展性問題的解決方案。兩者都有很大不同的技術規格和使用它們的好處，我們將嘗試分解它們以更好地理解這些差異。

如果我們只關注web3游戲的技術方面來決定是在L2還是Avalanche子網上構建，那么有人可能會認為L2提供了更好的解決方案。但是，L2解決方案仍在開發中，尚未經過實戰測試。由于對自己的鏈的需求，子網似乎在web3游戲中越來越受歡迎。

一般來說，與DeFi項目相比，web3游戲不需要與更大的生態系統進行太多交互。它們通常具有閉環生態系統，在這些生態系統中，它們的代幣和NFT相互支持。在他們的生態系統之外，唯一的交互是時不時通過他們的網絡代幣，就像AVAX或MATIC一樣。

來源：https://myria.com/games/

另一方面，頂級web3游戲工作室GalaGames或即將發布的Myria更喜歡建立在自己的區塊鏈上。這兩個工作室有多個游戲，它們在一定程度上相互影響；因此，對他們來說，構建一起存在于同一區塊鏈上的游戲更有意義。

盡管如此，鑒于目前大多數游戲都是由單個項目團隊制作的，而不是更大集體的一部分，游戲之間的協作很少。因此，較小的游戲工作室采用子網而不是建立自己的鏈可能更合理。

除了技術規范之外，AvalancheSubnets和ZK-Rollups的核心區別在于Web3游戲在各個子網或側鏈上的隔離。在這個階段，ImmutableX仍然是一個生態系統，其中web3游戲和NFT可以交互并相互構建，而Avalanche子網被單獨隔離到模塊化區塊鏈中。

項目如何在ZK-Rollups和子網之間進行選擇？

由于缺乏與主網的可組合性，子網和超網不是為DeFi項目設計的。與EVM兼容的ZK-Rollups適合部署智能合約并需要高級別安全性的項目。然而，由于ZK-Rollups的EVM兼容性仍處于萌芽狀態，因此OptimisticRollups似乎是DeFi項目唯一可用的選項。

很明顯，對于web3游戲，子網已經表現出比ZK-Rollups更好的選擇。正如Avalanche子網的流行所證明的那樣，用于單游戲/單鏈模型的單獨自定義鏈已獲得牽引力。

ZK-Rollups和Validium可能比自定義鏈有更好的技術規范，但它們仍在開發中。ZK-Rollups可擴展性解決方案不提供單獨的自定義鏈，它可能會由于單個項目的突然炒作而被“壓垮”。此外，創建像Sorare這樣的單獨rollup會帶來高昂的成本和過渡的痛苦。

資料來源：ImmutableX、StarkNet、StarkEx

另一方面，ImmutableX最近發布了針對web3游戲的創新Layer3解決方案。通過這種方法，游戲工作室將能夠在不犧牲安全性和可組合性的情況下享受第3層中的超大規模解決方案。第2層和第3層集成整合了rollup解決方案的流動性，并加強了DeFi和web3游戲之間的交互。雖然它似乎仍處于早期開發階段，但我們很高興看到ImmutableX還提供什么其他功能。

總而言之，StarkWare和ImmutableX從風險投資中獲得的飛漲估值已導致機構投資者在它們身上投入大量資金。這反過來又增強了人們對ZK-Rollups在以太坊生態系統內擴展可擴展性能力的信心。此外，Polygon仍然采取積極的方式來利用ZK-Rollups。因此，顯然ZK-Rollups的潛力尚未完全釋放——我們將密切關注ZK-Rollups未來將如何蓬勃發展。

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