ROLL:Rollup：zkSync v2.0和ZK-Rollup的未来_ITA

简介

“ZK-Rollup”可能是今年最热门的网络流行语。随着zkSync2.0版本“babyalpha”主网的推出，这种兴奋情绪已经达到了顶峰。但在所有这些流行语背后，“ZK-Rollup”真正指的是什么?zkSync会在哪里发挥作用呢？在本文中，我将努力深入研究ZK-Rollup的原理和实践，解释作为一个项目的zkSyncv2.0的关键技术特征，并探索这一期待已久的技术的潜在未来影响。

ZK-Rollup的原理

为什么我们需要ZK-Rollup？以太坊很棒，但在目前的状态下，该网络从根本上来说是一种规模不经济。随着网络活动的增加，gas价格昂贵得令人望而却步。随着以太坊在过去几年中越来越受欢迎，其目前有限的可扩展性已成为该网络的致命弱点。

这就是“Rollup”发挥作用的地方——以太坊的Rollup本质上是一个“插件”，为以太坊提供了额外的可扩展性，从而解决了其固有的规模不经济问题。这个想法的背后逻辑是比较简单的。假设你有5件物品需要从A点搬运到B点。“常规”方式是依次搬运第1件、第2件等。但这显然是缓慢和繁琐的。“Rollup”本质上是将所有5件物品“打包”到一个包中，这样你就可以只搬运1次而不是5次。

摩根大通：美联储下周加息100个基点的概率不到三分之一:金色财经报道，摩根大通首席美国经济学家Michael Feroli表示，美联储官员下周开会时不太可能将利率提高100个基点。他在周三给客户的一份报告中称，提高100个基点的可能性低于三分之一，“优秀的司机不会在接近目的地时加快速度”。

Feroli表示，上调100个基点意味着美联储基准利率见顶的位置会比5%还高，“我们对此表示怀疑”。他还警告说，现在加大货币政策刹车力度可能加强对美联储在2023年降息的押注。这将使美联储通过放宽金融条件来应对价格压力的工作变得更加困难。（彭博社）[2022/9/15 6:57:03]

但有两点需要注意：

我们如何确保Rollup能够“适合”所有内容?我们如何确保Rollup没有被?ZK-Rollup是一种主要的Rollup技术(另一种是OptimisticRollup)，它利用“零知识证明”来解决这两个问题。为了解决这些问题，ZK-Rollup将一定数量的交易捆绑在一起，在L2上进行计算，并向L1上的验证者提交状态更改和“有效性证明”，以表明计算是完整的。这种“有效性证明”是以“零知识证明”的形式进行的，这是一种数学方法，告诉别人你知道某件事，而不告诉他们你知道什么。

调查：近三分之一美国加密货币投资者拥有狗狗币:10月27日消息，根据“Finder”最近所做的一项调查，30.6%的加密货币投资者表示他们拥有狗狗币，这是狗狗币全球平均采用率19.2%的1.6倍。（theepochtimes）[2021/10/27 21:01:42]

零知识证明的一个简单例子是代码自动评分程序(用于CS作业)。自动评分程序是一个“验证者”，它为我们提供一堆随机生成的测试用例，而我们是一个“证明者”，必须能够通过所有的测试用例，以证明自己有正确的代码。一直以来，我们都不会直接与自动评分程序共享代码。刚刚我们就进行了一个“零知识证明”，证明我们知道一些事情，而不用说出知道什么。

代码自动评分程序——零知识证明的简单示例。资料来源：Gradescope。

调查：近三分之一英国投资者认为已错过比特币投资良机:Parliament Street智库发布一项针对英国投资者的最新调查显示，近三分之一的英国投资者表示，他们不会投资比特币或其他加密货币，他们认为现在投资加密货币太晚了，觉得已错过了比特币的投资良机。（Decrypt）[2021/3/11 18:34:29]

上面的代码自动评分程序使用“交互式零知识证明”，自动评分程序和代码提供者直接“交互”。相比之下，大多数ZK-Rollup使用数学上更复杂的非交互式证明(如zk-SNARK)，这与交互式证明相比节省了时间和空间。虽然zk-SNARK的技术细节超出了本文的范围，但是测试用例传递的基本原则是相同的。

ZK-Rollup的圣杯是零知识以太坊虚拟机(zkEVM)，允许开发人员在不修改的情况下将任何以太坊智能合约移植到ZK-Rollup链上。但这很难。因为每个“问题”都需要不同的“测试用例”集，开发一个可以解决每个想象得到的测试用例的“证明算法”是零知识证明和ZK-Rollup的技术瓶颈。

正如VitalikButerin所说：

声音 | 安永：超过三分之二的亚太公司缺乏对区块链解决方案的理解:据businesstimes报道，安永会计师事务所（Ernst＆Young，EY）在一个实时区块链直播中调查发现，在区块链解决方案方面，超过三分之二或68％的亚太公司对其应用缺乏了解和教育。安永周二表示，缺乏理解和教育是董事会和高管在采用区块链解决方案时面临的最大障碍。此外，大约三分之二或66％的受访者认为，在将区块链应用于组织之前，他们需要更好地了解区块链的可能性，风险和好处。此次调查共有576名亚太地区参与者，其中13.7％来自新加坡。[2019/7/16]

总的来说，我个人的观点是，在短期内，OptimisticRollup可能会在通用EVM计算中胜出，而ZK-Rollup可能会在简单的支付、交换和其他特定于应用程序的用例中胜出，但从中长期来看，随着zk-SNARK技术的改进，ZK-Rollup将在所有用例中胜出。

因此，从历史上看，ZK-Rollup只是针对特定应用程序的用例建立的技术，其中“测试用例”的定义明确且范围有限。然而，一些项目正在迅速朝着“山上城堡”的方向发展——一种与EVM兼容的通用ZK-Rollup算法。

V神：ZK rollups是目前为止最好的解决方案:推特网友Toast Of Crypto提问称，为什么要推动或强迫人们远离理想的Layer 2扩容协议？以太坊创始人V神对此回复称，因为ZK rollups是最好的解决方案，直到今年晚些时候与EVM兼容的Optimistic rollups出现，eth2将花费更长的时间。（注：ZK rollups是一种混合扩展方法，通过智能合约和零知识方法将链上安全性和第二层网络结合在一起。）[2020/7/28]

zkSyncv2.0

zkSyncv2.0是目前开发zkEVM的众多项目中的一个(其他项目包括StarkNet、PolygonHermez和Scroll)。zkSyncv1.0它要求用户重新构建大部分代码库以从EVM移植到zkSync，在zkSyncv2.0中，程序员可以在几乎不做任何更改的情况下部署他们的应用程序。

在实践中，并非所有zkEVM都是一样的。在可组合性(它与原始EVM合约的接近程度)和性能(ZK-Rollup的运行速度)之间存在明显的权衡。在这种权衡中，zkSync选择完全优化性能，从而牺牲了组合性。

在VitalikButerin看来，zkEVM有四种不同的类型，归纳如下表：

zkEVM的类型

注释和改编自https://vitalik.ca/general/2022/08/04/zkevm.html

正如Vitalik所言，zkSyncv2.0目前的状态是Type4zkEVM，它能够使用自己的编译器编译Solidity和高级语言编写的合约，这与EVM不同。因为zkSync可以完全控制编译器的设计，所以他们能够积极地优化速度和吞吐量。这样做的代价是，一些dApp和EVM调试工具链可能与zkSyncv2.0不兼容。本质上，zkSync是与以太坊相同的汽车外壳，但更换了引擎。

事实上，在其开发人员文档中，MatterLabs声称，虽然智能合约的“读”操作可以在不改变任何代码的情况下集成，但智能合约的“写”操作需要“额外的代码”，因为“L1和L2之间有根本差异”。实际上，这有点误导人。这与其说是由于L1和L2之间的“根本差异”，不如说是由于MatterLabs决定追求的ZK-Rollup的类型——Type?4Rollup。因为zkSync基本上是使用不同编译器和字节码的Type4Rollup，这意味着智能合约有不同的地址，依赖字节码分析的调试器基础设施可能无法在zk-Syncv2.0上工作。

未来，zkSync可能会添加更多对EVM字节码的本地支持，允许系统慢慢过渡到支持更广泛的“边缘情况”的Type3Rollup。但zkSync的Type4或Type3ZK-Rollup要想与PolygonHermez和ScrollLabs的Type2Rollup更成功，就必须满足两个重要的先决条件。首先，只有一小部分不重要的项目与zkSync的自定义编译器不兼容。其次，与Type2zkEVM相比，zkSync的执行速度存在质的差异。

但是，任何高级的开发生态系统都依赖于成熟的“脚手架”基础设施，包括方便的、模块化的、调试和测试工具。如果正如Vitalik所假设的那样，由于字节码的差异，大部分EVM本地调试工具将无法移植到zkSync，那么zkSync将不得不开发自己的测试和调试工具套件。与更可组合的Type2zkEVM竞争对手(如PolygonHermez和Scroll)相比，这是额外的开销，可能最终会阻碍zkSync作为L2解决方案的采用速度。

ZK-Rollup的未来

在zkEVM的竞争中有许多竞争对手，可以说，我们看到一个功能齐全的zkEVM只是一个时间问题。但接下来呢？ZK-Rollup的长期优势来自于使用该解决方案的项目。

目前，DeFi、GameFi和移动应用程序是ZK-Rollup基础设施的主要受益者。DeFi和GameFi从根本上来说都是规模经济，因为它们在有很多人使用它们的环境中蓬勃发展。像移动钱包这样的移动应用程序也给大众消费者打开了闸门。因此，在这些情况下使用ZK-Rollup非常有意义。

但这绝不是ZK-Rollup用途的极限。现在这仅仅是一个开始。ZK-Rollup之于以太坊，就像5G之于互联网。正如5G可以实现物联网应用和系统的新世界一样，ZK-Rollup也可能打开“区块链物联网”的闸门，允许我们物理世界的数字设备——冰箱、手表、红绿灯等——与以太坊上的智能合约集成。

反对物联网的最大论点之一是，它将允许大型科技公司越界进入我们的日常生活。但是有了“区块链物联网”，我们就可以享受物联网带来的便利，而不用担心我们的智能设备在一个集中的数据库中被泄露。我们可以拥有便利和隐私，而不是方便或隐私。这就是ZK-Rollup向我们承诺的世界。

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