一文讀懂ZK-Rollups如何解決以太坊的可擴展性問題
以太坊的高gas費用凸顯了對擴展解決方案的迫切需求。
雖然今天的擴展解決方案取得了成功，但它們存在可組合性和去中心化的問題。
高昂的gas費用已成為以太坊的一個主要問題。
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高昂的gas費用已成為以太坊的一個主要問題。
高昂的gas費用已成為以太坊的一個主要問題。
由於交易費用以ETH 支付，因此當資產價格上漲時，使用網絡的成本就會上升。 ETH 今年上漲了460%，這意味著以美元計算的交易成本也上漲了460%。
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以太坊：中間交易Gas 價格（來源：Glassnode）
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按塊排名前25 位的多邊形驗證器（來源：Polygonscan）
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什麼是零知識匯總？
Rollup 有兩種形式：樂觀(Optimistic Rollup)和零知識(ZK-Rollups)。樂觀匯總假設發送回基礎鏈的交易是合法的。只有當有人通過提交欺詐證明來證明他們是欺詐行為時，交易才會被拒絕。換句話說，Optimistic Rollups 採用“無罪直到被證明有罪”的方法來驗證交易。
相反，零知識匯總，也稱為ZK-Rollups，生成加密證明，證明交易在發送回主網時是合法的。只有在驗證密碼證明後，以太坊才接受交易。與Optimistic Rollups 不同，ZK-Rollups 採用“有罪直到證明無罪”的方法進行驗證。
目前，Optimistic Rollup 的採用率最高，部分原因是在其上開發應用程序很容易。 Optimistic Rollups 可以直接在功能上支持完整的智能合約，開發人員可以使用以太坊的原生編程語言Solidity 編寫應用程序。 L2beat 的數據顯示，當今最大的Optimistic Rollup Arbitrum 已經吸引了超過25 億美元的總價值鎖定在DeFi 應用程序中。它在以太坊上託管了許多最流行的DeFi 應用程序。
然而，Optimistic Rollups 面臨一些挑戰。由於他們驗證交易的方法，發送回以太坊主網的資金會受到長達一周的爭議期。這給用戶帶來了不便並破壞了可組合性。
雖然Optimistic Rollup 比基於Plasma 的解決方案（如Polygon）有所改進，但它們通常被認為不如ZK-Rollups。 Optimistic Rollup 有一個爭議期，可擴展性改進高達77 倍。 ZK-Rollups 沒有爭議期，它們提供高達500 倍的改進。
然而，ZK-Rollups 尚未達到與Optimistic 對應物相同的兼容性水平。因為ZK-Rollups 每筆交易都有有效性證明，所以他們的技術更難構建。 ZK-Rollups 已被開髮用於處理簡單的任務，如直接轉賬和交易。雖然集成智能合約功能是可能的，但事實證明要困難得多。
就在今年，以太坊聯合創始人Vitalik Buterin預測完全可組合的ZK- Rollups 的開發需要幾年時間。然而，開發商提前了。一些ZK-Rollup 正準備部署可相互組合和互操作的解決方案，甚至跨匯總。
ZK-Rollups 的開發將允許以太坊主網和多個第2 層網絡之間的共享通信框架，網絡可以共享流動性並克服第1 層區塊鏈面臨的最大採用挑戰。基於ZK-Rollup 的網絡不需要為了通過去中心化交易所提供高效交易而競爭流動性，而是能夠合作擴展以太坊。
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ZK-Rollup 的類型
目前在以太坊擴展解決方案中使用了兩種不同類型的ZK-Rollup。第一種也是最廣泛使用的ZK-Rollup 類型使用ZK-SNARKs——簡潔的非交互式知識論證。 SNARKs 是第一種被發現的零知識證明；早期的區塊鏈項目Zcash 早在2016 年就使用了它們。 SNARK 構成了大多數ZK-Rollup 開發人員庫和已發布的代碼，被視為以太坊擴展項目的強大選擇。
SNARK 的一大缺點是它們需要密鑰的初始創建事件，用於創建交易所需的證明。如果可信設置事件中的密鑰沒有被銷毀，它們可用於憑空創建新令牌或偽造交易。
目前最著名的基於SNARK 的擴展解決方案是Matter Labs 的zkSync 項目。 zkSync 於2020 年6 月推出，承諾在當前迭代中每秒處理2,000 筆交易，並希望在未來實現更高的吞吐量。 5 月，隨著zkEVM 測試網的推出，該平台開始致力於在EVM 兼容環境中部署智能合約。
zkSync 的主要重點是盡可能輕鬆地從以太坊主網過渡。那些想要在zkEVM 上進行開發的人可以使用以太坊的編程語言Solidity 編寫智能合約。 Matter Labs 最近在由Andreessen Horowitz 領導的B 輪融資中籌集了5000 萬美元，以幫助zkSync 的開發。此外，該公司還與Curve Finance、Aave 和1inch 等多家以太坊DeFi 藍籌股合作。
另一種類型的ZK-Rollup 使用STARKs——可擴展的透明知識參數。 STARK 與SNARK 相比具有優勢，因為它們完全依賴哈希函數並且不需要可信設置。這意味著STARK 理論上比SNARK 更安全，這使它們成為以太坊基金會的最愛。
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StarkEx 是行星，StarkNet 是星座（來源：StarkWare）
ZK-Rollups 即將改變加密社區使用以太坊的方式。隨著zkSync 和StarkNet 等高速、低成本網絡的實現，以太坊主網上的交易將越來越多地外包給第2 層。這將使以太坊更接近其成為可擴展、安全和分散的區塊鍊網絡的願景。
