zkSync2.0兼容EVM 打破ZK Rollup技術(shù)瓶頸

L2Beat的數(shù)據(jù)顯示，zkSync網(wǎng)絡(luò)鎖倉(cāng)的加密資產(chǎn)總額（TVL）已超過1.4億美元，7日內(nèi)增幅為38%。zkSync是基于ZK Rollup擴(kuò)容方案實(shí)現(xiàn)的以太坊Layer2網(wǎng)絡(luò)，目前，它的TVL增幅在眾多Layer2網(wǎng)絡(luò)中排名第一，這說明越來(lái)越多資金和用戶正在體驗(yàn)zkSync網(wǎng)絡(luò)及其應(yīng)用。

以太坊主網(wǎng)在正式升級(jí)為2.0之前，解決鏈上擁堵的方式之一是構(gòu)建一個(gè)可以在鏈外執(zhí)行大部分活動(dòng)的2層網(wǎng)絡(luò)（Layer2），以緩解對(duì)主網(wǎng)的計(jì)算及存儲(chǔ)壓力，增加以太坊的可擴(kuò)展性。

在各種構(gòu)件Layer2網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)中，Rollup逐漸被認(rèn)為是最優(yōu)解，因?yàn)樗軐⒅悄芎霞s的實(shí)際計(jì)算和存儲(chǔ)在鏈下完成，并將交易數(shù)據(jù)通過一系列壓縮技巧批量提交并保存在以太坊主網(wǎng)上，無(wú)需單一數(shù)據(jù)一一驗(yàn)證。如此一來(lái)，layer2網(wǎng)絡(luò)的安全性不但能由以太坊主網(wǎng)保障，且不破壞網(wǎng)絡(luò)的去中心化，還能增加網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性和效率。更重要的是，Rollup可以讓以太坊主網(wǎng)的應(yīng)用程序便捷地遷移至Layer2。

利用Rollup技術(shù)實(shí)現(xiàn)Layer2網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，又因密碼學(xué)的驗(yàn)證算法不同而形成了多種路徑，Optimistic Rollup、ZK Rollup、Arbitrum Rollup成為主流方案。目前，應(yīng)用各種方案的Layer2網(wǎng)絡(luò)均有所建樹，各個(gè)流派分別在研發(fā)和實(shí)踐中發(fā)展。

其中，ZK Rollup是利用「零知識(shí)證明」驗(yàn)證方式來(lái)落實(shí)Rollup的擴(kuò)容方案，被以太坊創(chuàng)始人Vitalik Buterin視作Layer2的終極之選。

zkSync網(wǎng)絡(luò)近期的TVL激增進(jìn)一步驗(yàn)證了ZK Rollup的可行性，尤其是今年2月zkSync上線了2.0版本的公共測(cè)試網(wǎng)絡(luò)以來(lái)，支撐它的ZK Rollup擴(kuò)容技術(shù)方案也越來(lái)越受區(qū)塊鏈技術(shù)社區(qū)關(guān)注。

那么，ZK Rollup擴(kuò)容方案究竟是什么？與Optimistic Rollup、Arbitrum Rollup有何區(qū)別？除了zkSync2.0，還有哪些網(wǎng)絡(luò)使用了ZK Rollup技術(shù)？本期DeFi蜂窩將一一解答。

ZK Rollup方案概況

簡(jiǎn)介

ZK Rollup是基于「零知識(shí)證明」驗(yàn)證方式落實(shí)Rollup技術(shù)的layer2解決方案，「ZK」正是「Zero Knowledge」（零知識(shí)）的字母簡(jiǎn)稱，該方案起源于2018年下半年，最早由區(qū)塊鏈技術(shù)研究員Barry Whitehat提出。

保留了Rollup技術(shù)的原理，ZK Rollup可以在鏈下完成復(fù)雜計(jì)算，生成證明，傳輸回主網(wǎng)進(jìn)行證明校驗(yàn)，并存儲(chǔ)部分?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)保證數(shù)據(jù)可用性,且共享主網(wǎng)的安全性。

ZK Rollup的特點(diǎn)正是那個(gè)「ZK」部分，「零知識(shí)證明」算法能讓證明者在不向驗(yàn)證者提供任何有用信息的情況下，使驗(yàn)證者相信某個(gè)結(jié)果的正確性。

舉個(gè)例子，A要向B證明自己擁有某個(gè)房間的鑰匙，假設(shè)該房間只能用鑰匙開鎖，而其他任何方法都打不開。這時(shí)有2個(gè)方法：要么，A把鑰匙出示給B，B用這把鑰匙打開房間的鎖，從而證明A擁有該房間的正確鑰匙；或者B確定該房間內(nèi)有某一物體，A用自己擁有的鑰匙打開房門，然后把物體拿出來(lái)出示給B，從而證明自己確實(shí)擁有該房間的鑰匙。

后面的方法就類似于零知識(shí)證明。它的優(yōu)點(diǎn)在于，在整個(gè)證明的過程中，B始終不能看到鑰匙的樣子，從而避免了鑰匙的泄露。

「零知識(shí)證明」對(duì)于強(qiáng)調(diào)隱私性的區(qū)塊鏈來(lái)說是重要的技術(shù)手段，比特幣網(wǎng)絡(luò)就是應(yīng)用之一。除了隱私性，技術(shù)研究人員也開始將其應(yīng)用在提升區(qū)塊鏈的性能方面，ZK Rollup就是其一，它主張，若某個(gè)區(qū)塊需要大量數(shù)據(jù)驗(yàn)證才能完成打包、開啟下一個(gè)區(qū)塊，不妨由一人驗(yàn)證并生成證明，而其他人來(lái)驗(yàn)證這個(gè)證明無(wú)誤即可，這樣就避免了每個(gè)人都要花很長(zhǎng)時(shí)間來(lái)驗(yàn)證一個(gè)證明，從而提高數(shù)據(jù)驗(yàn)證的效率。

在ZK Rollup方案下，Layer2網(wǎng)絡(luò)上的多個(gè)交易數(shù)據(jù)打包之后，會(huì)創(chuàng)建一個(gè)鏈下計(jì)算的「零知識(shí)證明」結(jié)果，主網(wǎng)（Layer1）驗(yàn)證者可以快速檢查此證明是否正確。而且，正因?yàn)長(zhǎng)ayer2到Layer1的交易數(shù)據(jù)能即時(shí)驗(yàn)證，因此，它也能實(shí)現(xiàn)Layer2資產(chǎn)轉(zhuǎn)移到Layer1時(shí)可以即時(shí)結(jié)算。

ZK Rollup與其他Rollup方案的區(qū)別

ZK Rollup是利用Rollup技術(shù)構(gòu)建以太坊Layer2網(wǎng)絡(luò)的一種實(shí)現(xiàn)方式，另一個(gè)主要是Optimistic Rollup，二者的區(qū)別主要在于使用的驗(yàn)證算法不同。

Optimistic Rollup使用了「欺詐證明」驗(yàn)證算法，它的前提是驗(yàn)證者要在Layer2網(wǎng)絡(luò)上質(zhì)押一定數(shù)量ETH「押金」，作為「不撒謊」的背書，如此前提下，它假設(shè)Layer2網(wǎng)絡(luò)的交易均有效，提交到layer1(以太坊主網(wǎng))的數(shù)據(jù)都正確，如果有人對(duì)任何一筆交易提出異議，這個(gè)時(shí)候，數(shù)據(jù)才需要在以太坊主網(wǎng)上進(jìn)行一一驗(yàn)證，哪個(gè)驗(yàn)證者提交的數(shù)據(jù)有問題，就會(huì)被網(wǎng)絡(luò)判定為欺詐，那么這個(gè)驗(yàn)證人的押金被沒收。

在這樣的驗(yàn)證算法原理下，當(dāng)Layer2上匯總的每批交易提交到Layer1時(shí)，會(huì)有一個(gè)7天的異議提交周期。這也造成用戶從Optimistic Rollup方案下的網(wǎng)絡(luò)中提取或退出加密資產(chǎn)時(shí)，增加了一個(gè)7天的等待期。

這不但造成了Optimistic Rollup相關(guān)網(wǎng)絡(luò)的體驗(yàn)不友好，更麻煩的是，一旦出現(xiàn)異議數(shù)據(jù)，所有交易數(shù)據(jù)都要在主網(wǎng)上重新驗(yàn)證，反而增加了主網(wǎng)負(fù)擔(dān)。

于是，針對(duì)這個(gè)痛點(diǎn)，Arbitrum Rollup在Optimistic Rollup上進(jìn)行了改善，它主張把異議部分先進(jìn)行劃塊處理，找出爭(zhēng)議最大的部分，以太坊主網(wǎng)只對(duì)爭(zhēng)議部分進(jìn)行驗(yàn)證，以此緩解主網(wǎng)的驗(yàn)證負(fù)擔(dān)。

除此之外，Arbitrum Rollup的進(jìn)步還在于實(shí)現(xiàn)了與EVM的兼容，這就使得應(yīng)用該技術(shù)的layer2網(wǎng)絡(luò)可以承載以太坊主網(wǎng)上的應(yīng)用無(wú)縫遷移，于是，不少DeFi應(yīng)用選擇部署「Arbitrum版」。相較之下，Optimistic Rollup擴(kuò)容方案還沒有做到100%兼容EVM。

可見，Arbitrum Rollup方案算是Optimistic Rollup的「改進(jìn)版」。盡管如此，資金從Arbitrum Rollup相關(guān)網(wǎng)絡(luò)的退出時(shí)還是需要一個(gè)等待期，這個(gè)痛點(diǎn)還有待改善。

而在與EVM的兼容方面，ZK Rollup也此前一直難有突破。以太坊創(chuàng)始人Vitalik Buterin（花名V神）曾在公開演講中表示，ZK Rollup由于底層技術(shù)較為復(fù)雜，想要做到完全兼容以太坊虛擬機(jī)可能需要幾年時(shí)間，短期內(nèi)，Optimistic Rollup是以太坊擴(kuò)容方案的可行之選，但長(zhǎng)期而言會(huì)更傾向于ZK Rollup。

V神這么一點(diǎn)評(píng)，ZK Rollup被認(rèn)為是以太坊擴(kuò)容方案的「圣杯」。

令人意外的是，ZK Rollup兼容EVM的開發(fā)進(jìn)度比預(yù)期快了許多。今年2月份，使用ZK Rollup方案的zkSync 2.0公測(cè)網(wǎng)上線，它兼容了EVM。這意味著，在不久的將來(lái)，ZK Rollup方案不再被束之高閣，基于它的網(wǎng)絡(luò)將迎來(lái)應(yīng)用的遷移。

目前，ZK Rollup方案的Layer2落地的主要選手是StarkWare和zkSync。

zkSync不斷升級(jí)完成EVM兼容

2019年，MatterLabs團(tuán)隊(duì)開始利用ZK Rollup擴(kuò)容方案開發(fā)zkSync網(wǎng)絡(luò)。2020年6月，zkSync1.0版本上線，主要聚焦于支付。作為L(zhǎng)ayer2擴(kuò)容層，zkSync1.0鏈上的轉(zhuǎn)賬手續(xù)費(fèi)用極低，處理交易快速，且手續(xù)費(fèi)不僅限于ETH，利用該網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)賬的其他以太坊標(biāo)準(zhǔn)資產(chǎn)也能用作手續(xù)費(fèi)，資產(chǎn)進(jìn)出以太坊主網(wǎng)一般在幾分鐘到幾小時(shí)不等。

zkSync官網(wǎng)

目前，用戶可以通過授權(quán)以太坊錢包激活zkSync網(wǎng)絡(luò)賬戶，ETH、ERC-20標(biāo)準(zhǔn)下的USDT等資產(chǎn)可自由進(jìn)出該網(wǎng)絡(luò)，資產(chǎn)可與其他zkSync賬戶進(jìn)行轉(zhuǎn)移。

zkSync1.0由于不兼容EVM，網(wǎng)絡(luò)的可用性受到限制，能支持的應(yīng)用場(chǎng)景非常有限，但由于轉(zhuǎn)賬費(fèi)用低，到賬即時(shí)，zkSync1.0最主要的應(yīng)用方向還是支付。

今年2月，zkSync 2.0版本的公共測(cè)試網(wǎng)上線，實(shí)現(xiàn)了EVM兼容，也因此成為首個(gè)利用ZK Rollup方案并兼容EVM 的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)。

zkSync2.0支持開發(fā)人員使用以太坊原生編程語(yǔ)言Solidity在網(wǎng)絡(luò)上部署去中心化應(yīng)用程序，以太坊主網(wǎng)上現(xiàn)有的DeFi應(yīng)用也可以集成至zkSync2.0網(wǎng)絡(luò)上，開發(fā)者和用戶都低費(fèi)用、高效率地使用這個(gè)Layer2網(wǎng)絡(luò)。

應(yīng)用代表

去中心化交易應(yīng)用（DEX）ZigZag

ZigZag沒有采納DEX常用的自動(dòng)做市商（AMM）機(jī)制，而是采用去中心化訂單簿模型，這正是ZK Rollup技術(shù)底層天然的「匯總性」帶來(lái)的便利，它允許交易者以最小的滑點(diǎn)和高流動(dòng)性訂單進(jìn)行現(xiàn)貨交易，試圖成為中心化交易所（CEX）在鏈上的替代方案。

Layer2跨鏈橋Orbiter Finance

Orbiter Finance是為L(zhǎng)ayer2網(wǎng)絡(luò)搭建的跨鏈橋，它支持zkSync、Arbitrum、Optimism等Layer2網(wǎng)絡(luò)間的資產(chǎn)跨鏈轉(zhuǎn)移，也支持Layer2和Layer1之間的資產(chǎn)互轉(zhuǎn)。

StarkWare系統(tǒng)化創(chuàng)建Layer2

StarkWare可以視作一個(gè)公司，它創(chuàng)建于2018年，有一套完整的Layer2系統(tǒng)解決方案，特別是它在「零知識(shí)證明」基礎(chǔ)上創(chuàng)新出zkSTARK算法，用以進(jìn)一步增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性，并將這一算法進(jìn)行了產(chǎn)品化，形成了StarkNet（Layer2擴(kuò)容網(wǎng)絡(luò)）和 StarkEx（擴(kuò)容技術(shù)）兩個(gè)落地模塊。

StarkWare官網(wǎng)

StarkNet

它是搭建在以太坊上的Layer2網(wǎng)絡(luò)，測(cè)試網(wǎng)已經(jīng)于2021年11月上線，支持開發(fā)者進(jìn)行應(yīng)用部署，用戶可以將交易發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上，所有交易將定期進(jìn)行批量處理，生成STARK證明，然后在以太坊主網(wǎng)驗(yàn)證這些證明。由于驗(yàn)證所需的計(jì)算內(nèi)容很少，從而提升了鏈上的處理效率。

由于StarkNet還未兼容EVM，因此，它一直沒有獲得以太坊頭部DeFi應(yīng)用的遷移。目前，該Layer2上主要應(yīng)用為去中心化交易應(yīng)用（DEX）Myswap和一站式交易應(yīng)用JediSwap

StarkEx

它是一套可擴(kuò)容引擎技術(shù)，專門為以太坊應(yīng)用提供擴(kuò)容方案和程序服務(wù)，已經(jīng)用于不少知名去中心化應(yīng)用，包括去中心化永續(xù)合約交易應(yīng)用dYdX、去中心化交易應(yīng)用DeversiFi、NFT生態(tài)系統(tǒng)Immutable X。

作為期貨交易平臺(tái)，dYdX（DYDX）需要高速結(jié)算， StarkEx幫助它大大提高了結(jié)算速度，增強(qiáng)了用戶體驗(yàn)。

DeversiFi是首個(gè)采用StarkEx擴(kuò)容引擎的DEX，它使用的是訂單簿模式，實(shí)現(xiàn)方式是鏈下處理交易、鏈上完成結(jié)算。以往，鏈上結(jié)算的方式對(duì)鏈的性能要求較高，Layer1類型的網(wǎng)絡(luò)對(duì)此存在制約?，F(xiàn)在，StarkEx引擎解決了這一點(diǎn)，它為非托管式交易提供了即時(shí)結(jié)算、高流動(dòng)性、低滑點(diǎn)等保障。此外，DeversiFi使用了zkSTARK算法的隱私層，很好地保證了用戶的交易隱私。

Immutable X是以太坊針對(duì)NFT資產(chǎn)設(shè)置的Layer2擴(kuò)容方案，它基于StarkEx引擎搭建，該網(wǎng)絡(luò)上的資產(chǎn)及交易數(shù)據(jù)均由以太坊保障，用戶無(wú)需擔(dān)心安全問題。更重要的是，StarkEx支持提取資產(chǎn)到以太坊鏈上即時(shí)到賬，沒有7天的間隔期。目前，卡牌游戲Gods Unchained（GODS）、戰(zhàn)斗類角色扮演游戲Illuvium(ILV)等已選擇與Immutable X集成，為用戶提供快速的、0 Gas費(fèi)的交易體驗(yàn)。

（聲明：請(qǐng)讀者嚴(yán)格遵守所在地法律法規(guī)，本文不代表任何投資建議）

zkSync和StarkNet

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