zkSync2.0兼容EVM 打破ZK Rollup技术瓶颈

L2Beat的数据显示,zkSync网络锁仓的加密资产总额(TVL)已超过1.4亿美元,7日内增幅为38%。zkSync是基于ZK Rollup扩容方案实现的以太坊Layer2网络,目前,它的TVL增幅在众多Layer2网络中排名第一,这说明越来越多资金和用户正在体验zkSync网络及其应用。

以太坊主网在正式升级为2.0之前,解决链上拥堵的方式之一是构建一个可以在链外执行大部分活动的2层网络(Layer2),以缓解对主网的计算及存储压力,增加以太坊的可扩展性。

在各种构件Layer2网络的技术中,Rollup逐渐被认为是最优解,因为它能将智能合约的实际计算和存储在链下完成,并将交易数据通过一系列压缩技巧批量提交并保存在以太坊主网上,无需单一数据一一验证。如此一来,layer2网络的安全性不但能由以太坊主网保障,且不破坏网络的去中心化,还能增加网络的可扩展性和效率。更重要的是,Rollup可以让以太坊主网的应用程序便捷地迁移至Layer2。

利用Rollup技术实现Layer2网络的构建,又因密码学的验证算法不同而形成了多种路径,Optimistic Rollup、ZK Rollup、Arbitrum Rollup成为主流方案。目前,应用各种方案的Layer2网络均有所建树,各个流派分别在研发和实践中发展。

其中,ZK Rollup是利用「零知识证明」验证方式来落实Rollup的扩容方案,被以太坊创始人Vitalik Buterin视作Layer2的终极之选。

zkSync网络近期的TVL激增进一步验证了ZK Rollup的可行性,尤其是今年2月zkSync上线了2.0版本的公共测试网络以来,支撑它的ZK Rollup扩容技术方案也越来越受区块链技术社区关注。

那么,ZK Rollup扩容方案究竟是什么?与Optimistic Rollup、Arbitrum Rollup有何区别?除了zkSync2.0,还有哪些网络使用了ZK Rollup技术?本期DeFi蜂窝将一一解答。

简介

ZK Rollup是基于「零知识证明」验证方式落实Rollup技术的layer2解决方案,「ZK」正是「Zero Knowledge」(零知识)的字母简称,该方案起源于2018年下半年,最早由区块链技术研究员Barry Whitehat提出。

保留了Rollup技术的原理,ZK Rollup可以在链下完成复杂计算,生成证明,传输回主网进行证明校验,并存储部分数据来保证数据可用性,且共享主网的安全性。

ZK Rollup的特点正是那个「ZK」部分,「零知识证明」算法能让证明者在不向验证者提供任何有用信息的情况下,使验证者相信某个结果的正确性。

举个例子,A要向B证明自己拥有某个房间的钥匙,假设该房间只能用钥匙开锁,而其他任何方法都打不开。这时有2个方法:要么,A把钥匙出示给B,B用这把钥匙打开房间的锁,从而证明A拥有该房间的正确钥匙;或者B确定该房间内有某一物体,A用自己拥有的钥匙打开房门,然后把物体拿出来出示给B,从而证明自己确实拥有该房间的钥匙。

美国法官拒绝OpenSea前产品经理要求在起诉书中删除“内幕交易”一词的动议:10月26日消息,据外媒报道,美国纽约南区的一名法官拒绝OpenSea前产品经理Nathaniel Chastain要求在起诉书删除“内幕交易”一词的动议,也拒绝隐瞒FBI在针对前OpenSea产品经理的欺诈案中的证据。此前Chastain被指控利用OpenSea的机密信息秘密购买了NFT,并将其出售以获取利润。尽管被指控的行为类似于违反证券规则的内幕交易,但由于不确定非交易是否构成证券,司法部对他提出了电信欺诈指控,尽管检察官坚称他的行为类似于内幕交易。

法官未对Nathaniel Chastain提出的传唤OpenSea的动议做出判决,Chastain希望从他的前雇主那里获得文件,他说这些文件可以证明高管们知道这些活动,以及他据称用来盈利的信息是否被视为OpenSea的“财产”。(The Block)[2022/10/26 16:39:12]

后面的方法就类似于零知识证明。它的优点在于,在整个证明的过程中,B始终不能看到钥匙的样子,从而避免了钥匙的泄露。

「零知识证明」对于强调隐私性的区块链来说是重要的技术手段,比特币网络就是应用之一。除了隐私性,技术研究人员也开始将其应用在提升区块链的性能方面,ZK Rollup就是其一,它主张,若某个区块需要大量数据验证才能完成打包、开启下一个区块,不妨由一人验证并生成证明,而其他人来验证这个证明无误即可,这样就避免了每个人都要花很长时间来验证一个证明,从而提高数据验证的效率。

在ZK Rollup方案下,Layer2网络上的多个交易数据打包之后,会创建一个链下计算的「零知识证明」结果,主网(Layer1)验证者可以快速检查此证明是否正确。而且,正因为Layer2到Layer1的交易数据能即时验证,因此,它也能实现Layer2资产转移到Layer1时可以即时结算。

ZK Rollup与其他Rollup方案的区别

ZK Rollup是利用Rollup技术构建以太坊Layer2网络的一种实现方式,另一个主要是Optimistic Rollup,二者的区别主要在于使用的验证算法不同。

Optimistic Rollup使用了「欺诈证明」验证算法,它的前提是验证者要在Layer2网络上质押一定数量ETH「押金」,作为「不撒谎」的背书,如此前提下,它假设Layer2网络的交易均有效,提交到layer1(以太坊主网)的数据都正确,如果有人对任何一笔交易提出异议,这个时候,数据才需要在以太坊主网上进行一一验证,哪个验证者提交的数据有问题,就会被网络判定为欺诈,那么这个验证人的押金被没收。

在这样的验证算法原理下,当Layer2上汇总的每批交易提交到Layer1时,会有一个7天的异议提交周期。这也造成用户从Optimistic Rollup方案下的网络中提取或退出加密资产时,增加了一个7天的等待期。

这不但造成了Optimistic Rollup相关网络的体验不友好,更麻烦的是,一旦出现异议数据,所有交易数据都要在主网上重新验证,反而增加了主网负担。

于是,针对这个痛点,Arbitrum Rollup在Optimistic Rollup上进行了改善,它主张把异议部分先进行划块处理,找出争议最大的部分,以太坊主网只对争议部分进行验证,以此缓解主网的验证负担。

除此之外,Arbitrum Rollup的进步还在于实现了与EVM的兼容,这就使得应用该技术的layer2网络可以承载以太坊主网上的应用无缝迁移,于是,不少DeFi应用选择部署「Arbitrum版」。相较之下,Optimistic Rollup扩容方案还没有做到100%兼容EVM。

可见,Arbitrum Rollup方案算是Optimistic Rollup的「改进版」。尽管如此,资金从Arbitrum Rollup相关网络的退出时还是需要一个等待期,这个痛点还有待改善。

而在与EVM的兼容方面,ZK Rollup也此前一直难有突破。以太坊创始人Vitalik Buterin(花名V神)曾在公开演讲中表示,ZK Rollup由于底层技术较为复杂,想要做到完全兼容以太坊虚拟机可能需要几年时间,短期内,Optimistic Rollup是以太坊扩容方案的可行之选,但长期而言会更倾向于ZK Rollup。

V神这么一点评,ZK Rollup被认为是以太坊扩容方案的「圣杯」。

令人意外的是,ZK Rollup兼容EVM的开发进度比预期快了许多。今年2月份,使用ZK Rollup方案的zkSync 2.0公测网上线,它兼容了EVM。这意味着,在不久的将来,ZK Rollup方案不再被束之高阁,基于它的网络将迎来应用的迁移。

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

2019年,MatterLabs团队开始利用ZK Rollup扩容方案开发zkSync网络。2020年6月,zkSync1.0版本上线,主要聚焦于支付。作为Layer2扩容层,zkSync1.0链上的转账手续费用极低,处理交易快速,且手续费不仅限于ETH,利用该网络转账的其他以太坊标准资产也能用作手续费,资产进出以太坊主网一般在几分钟到几小时不等。

 

zkSync官网

目前,用户可以通过授权以太坊钱包激活zkSync网络账户,ETH、ERC-20标准下的USDT等资产可自由进出该网络,资产可与其他zkSync账户进行转移。

zkSync1.0由于不兼容EVM,网络的可用性受到限制,能支持的应用场景非常有限,但由于转账费用低,到账即时,zkSync1.0最主要的应用方向还是支付。

今年2月,zkSync 2.0版本的公共测试网上线,实现了EVM兼容,也因此成为首个利用ZK Rollup方案并兼容EVM 的区块链网络。

zkSync2.0支持开发人员使用以太坊原生编程语言Solidity在网络上部署去中心化应用程序,以太坊主网上现有的DeFi应用也可以集成至zkSync2.0网络上,开发者和用户都低费用、高效率地使用这个Layer2网络。

应用代表

去中心化交易应用(DEX)ZigZag

ZigZag没有采纳DEX常用的自动做市商(AMM)机制,而是采用去中心化订单簿模型,这正是ZK Rollup技术底层天然的「汇总性」带来的便利,它允许交易者以最小的滑点和高流动性订单进行现货交易,试图成为中心化交易所(CEX)在链上的替代方案。

Layer2跨链桥Orbiter Finance

Orbiter Finance是为Layer2网络搭建的跨链桥,它支持zkSync、Arbitrum、Optimism等Layer2网络间的资产跨链转移,也支持Layer2和Layer1之间的资产互转。

StarkWare系统化创建Layer2

StarkWare可以视作一个公司,它创建于2018年,有一套完整的Layer2系统解决方案,特别是它在「零知识证明」基础上创新出zkSTARK算法,用以进一步增强网络的扩展性,并将这一算法进行了产品化,形成了StarkNet(Layer2扩容网络)和 StarkEx(扩容技术)两个落地模块。

StarkWare官网

StarkNet

它是搭建在以太坊上的Layer2网络,测试网已经于2021年11月上线,支持开发者进行应用部署,用户可以将交易发送到网络上,所有交易将定期进行批量处理,生成STARK证明,然后在以太坊主网验证这些证明。由于验证所需的计算内容很少,从而提升了链上的处理效率。

由于StarkNet还未兼容EVM,因此,它一直没有获得以太坊头部DeFi应用的迁移。目前,该Layer2上主要应用为去中心化交易应用(DEX)Myswap和一站式交易应用JediSwap

StarkEx

它是一套可扩容引擎技术,专门为以太坊应用提供扩容方案和程序服务,已经用于不少知名去中心化应用,包括去中心化永续合约交易应用dYdX、去中心化交易应用DeversiFi、NFT生态系统Immutable X。

作为期货交易平台,dYdX(DYDX)需要高速结算, StarkEx帮助它大大提高了结算速度,增强了用户体验。

DeversiFi是首个采用StarkEx扩容引擎的DEX,它使用的是订单簿模式,实现方式是链下处理交易、链上完成结算。以往,链上结算的方式对链的性能要求较高,Layer1类型的网络对此存在制约。现在,StarkEx引擎解决了这一点,它为非托管式交易提供了即时结算、高流动性、低滑点等保障。此外,DeversiFi使用了zkSTARK算法的隐私层,很好地保证了用户的交易隐私。

Immutable X是以太坊针对NFT资产设置的Layer2扩容方案,它基于StarkEx引擎搭建,该网络上的资产及交易数据均由以太坊保障,用户无需担心安全问题。更重要的是,StarkEx支持提取资产到以太坊链上即时到账,没有7天的间隔期。目前,卡牌游戏Gods Unchained(GODS)、战斗类角色扮演游戏Illuvium(ILV)等已选择与Immutable X集成,为用户提供快速的、0 Gas费的交易体验。

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