ROLL:從技術原理解讀：zk-Sync 2.0和zk-Rollups的未來

簡介

"zk-Rollups"可能是今年最熱門的Web3流行用語。近期，隨著zk-Sync的v2.0"babyalpha"的主網上線，這種熱度已經達到峰值。但在所有流行語的背后，"zk-Rollups"到底指的是什么？zk-Sync的作用在哪？在本文，我將努力深入探討zk-Rollups的工作原理和實際用例，并闡述zk-Syncv2.0的關鍵技術特征，探索這項被期待已久的技術，進一步地分析它對未來影響。

zk-Rollups的工作原理

為什么我們特別需要zk-Rollups？雖然以太坊很有用，但目前以太坊網絡，從根本上看是一種無法規模化的經濟。因為隨著以太網絡活動的增加，GAS價格會變的非常昂貴，尤其是在以太網絡處理量突發激增的時候，這種效應就愈發明顯。隨著以太網絡的不斷發展，以太網絡有限的可拓展性已成為它進一步發展的致命弱點。

"Rollups"的出現就是為了解決以太坊網絡的拓展性問題。以太坊Rollups本質上是一種"插件"，為以太坊提供指數級別的可擴展性，從而修復它高Gas的現狀。這個想法背后的邏輯很簡單。想象一下，你需要從A點到B點攜帶5件物品。"常規"的方式是攜帶物品1、物品2等，一個接一個地攜帶。但這顯然效率緩慢且繁瑣，"Rollups"本質上是將5件物品“打包”到一個袋子中，因此你可以一次就把它們都攜帶完成，而不是分開5次來攜帶。

360類ChatGPT大模型產品面向企業用戶開放內測:金色財經報道，三六零官方正式宣布，基于360GPT大模型開發的人工智能產品矩陣“360智腦”率先落地搜索場景，將面向企業用戶開放內測。據了解，企業用戶在PC端360搜索首頁申請并獲得測試資格后，可通過企業安全云體驗使用。（界面）[2023/4/9 13:53:33]

在這個過程中，有兩點是需要注意的：

1.如何確保"Rollups"能夠"容納"所有的東西？

2.如何確保"Rollups"不被欺騙？

zk-Rollups是利用"零知識證明"來解決這兩個問題的領先rollup技術類型之一。為了解決這些問題，Zk-Rollups會將一定數量的交易捆綁在一起，在Layer2上進行計算，并將狀態變更，且將"有效性證明"提交給Layer1上的驗證者，以表明計算是完整完成的。這個"有效性證明"是以"零知識證明"的形式出現的，這是一種告訴他人你知道什么而不告訴他人你怎么知道的數學方法。

簡化的ZK-Rollup架構Source：https://immutablex.medium.com/ground-up-guide-zkevm-evm-compatibility-rollups-787b6e88108e

過去一小時USDC平均交易量創16個月低點:金色財經報道，數據顯示，在過去的一小時USDC平均 (7d MA) 交易量達到104,921.92美元，創16個月低點。[2023/4/2 13:40:13]

零知識證明的一個簡單例子是一個代碼自動生成器。自動生成器是一個"驗證者"，給你一堆隨機生成的測試代碼，而你是一個"證明者"，必須能夠通過所有的測試代碼來證明你有正確的代碼。同時，你不會直接與自動交易器分享你的代碼。你看，你剛剛就進行了一次"零知識證明"，你證明了你知道的東西，但你沒有說你是怎么知道的。

零知識證明案例，Source：Gradescope

上面的代碼自動生成器是使用"交互式零知識證明"的方式，自動生成器和代碼提供者直接"交互"。相比之下，大多數zk-Rollups使用的是數學上更復雜的非交互式證明。與交互式證明相比，非交互式證明既節省時間又節省空間。雖然zk-SNARKs的技術細節超出了本文的范圍，但測試代碼通過的基本原理是相通的。

zk-Rollups的圣杯在于零知識以太坊虛擬機(zk-EVM)，它允許開發人員在不修改以太坊智能合約的情況下對DApps進行轉移。但這是存在一定難度的，因為每個"問題"都需要不同的"測試代碼"，所以開發一個"證明算法"來解決所有可以想象的測試代碼的“證明算法”，是零知識證明和zk-Rollups的技術瓶頸。

0xscope：BUSD在2月4日的最后一次鑄造交易數量約2.1億枚:金色財經報道，Web3知識圖譜協議0xscope發推表示，鏈上數據顯示，BUSD最近一次鑄造發生在北京時間2023年2月4日5:44，數量為約2.1億枚，之后沒有再出現新的BUSD被鑄造。此外，從最后一次BUSD鑄造至今共銷毀了約1.23億枚BUSD。[2023/2/13 12:04:06]

正如Vitalik所說的：總的來說，我認為在短期內optimistic?rollup可能會在通用的EVM計算中勝出，而ZKRollup可能會在簡單的支付、交易和其他特定應用案例中勝出。但從中長期來看，隨著ZK-SNARK技術的改進，ZKRollup將在所有案例中勝出。

因此，從歷史上看，zk-Rollups僅是針對特定應用用例的技術，其中“測試用例”定義明確且范圍有限。但是一些項目正在迅速向“山上的城堡”推進，一種通用的EVM兼容zk-Rollup算法。?

zk-Sync2.0

zk-Sync2.0是目前在開發zk-EVM的眾多項目之一。zk-Sync1.0要求用戶重新構建其代碼庫的大部分內容，以便從EVM遷移到zk-Sync。與zk-Syncv1.0不同，在zk-Sync2.0中，程序員可以在幾乎沒有變化的情況下部署其應用程序。

美聯儲博斯蒂克：美國通貨膨脹“可能已經達到峰值”:金色財經報道，美聯儲博斯蒂克表示，美國通貨膨脹“可能已經達到峰值”，這表明情況正朝著積極的方向發展。預計2023年美國GDP增速為1%，“相當緩慢”。預計到年底通貨膨脹率可能在3%左右，標志著政策是有效的。[2023/1/7 10:59:08]

實際上，并非所有的zk-EVM都是等效的。它們在可組合性和高性能之間存在著明顯的權衡。在這種權衡中，zk-Sync選擇了高性能，從而犧牲了可組合性。

在Vitalik看來，目前主要有四種不同類型的zk-EVM，這四種類型如下圖所示：

zk-EVMs的類型，改編自：https://vitalik.ca/general/2022/08/04/zkevm.html

正如Vitalik所述，在目前的狀態下，zk-Sync2.0是第4類zk-EVM。與EVM不同，zk-Sync2.0能夠使用自己的編譯器編譯，可以使用Solidity和高級語言編寫智能合約。由于zk-Sync可以完全控制其編譯器的設計，因此他們能夠積極優化速度和吞吐量。但這樣做的代價是，一些DApps和EVM調試工具鏈可能與zk-Sync2.0不兼容。從本質上看，zk-Sync與Ethereum有相同的“汽車外殼”，但換了一個引擎。

數據：2464枚BTC從Coinbase在轉移至未知錢包:8月3日消息，據Whale Alert數據顯示，2464枚BTC（價值56,641,599美元）從Coinbase在轉移至未知錢包。[2022/8/3 2:56:32]

事實上，在zk-Sync開發者文檔中，MatterLabs聲稱，雖然智能合約"讀取"操作可以在不改變代碼的情況下集成，但智能合約的"寫入"操作需要"附加代碼"，因為"Layer1和Layer2之間存在根本差異"??。實際上，這略有誤導。與其說是由于Layer1和Layer2之間的"根本差異"，不如說是由于MatterLabs所追求的第4種Rollups。因為zk-Sync本質上是使用不同的編譯器和字節碼，基于第4種的Rollups意味著智能合約有不同的地址，但依賴于字節碼分析的調試器基礎設施可能無法在zk-Sync2.0上運行。

在未來，zk-Sync可能會加入更多對EVM字節碼的本地支持，允許系統慢慢過渡到支持更廣泛的"邊緣情況"，也就是指第3類的Rollups。但是，對于zk-Sync的第3類和第4類的zk-Rollup來說，與PolygonHermez和ScrollLabs的第2類的Rollups相比，必須有兩個重要的前提條件才能成功。首先，只有一小部分不重要的項目與zk-Sync的自定義編譯器不兼容。其次，與第2類zk-EVM相比，zk-Sync的執行速度需要有質的區別。

不幸的是，我個人認為這種情況不太可能發生。任何先進的開發生態系統都依賴于成熟"框架"的基礎設施，包括便捷性、模塊化、調試和測試工具。如果像Vitalik假設的那樣，由于字節碼的不同，大部分EVM原生調試工具將無法移植到zk-Sync，那么zk-Sync將不得不開發自己的測試和調試工具套件。與PolygonHermez和Scroll等可組合性更強的第2類zk-EVM相比，這是會增加額外的開銷，最終可能會影響zk-Sync作為Layer2解決方案的采納進度。

zk-Rollups的未來

目前，zk-EVM競爭已經白熱化，我們看到一個全功能的zk-EVM只是時間問題。但下一步是什么？一條路只有在路上有建筑物時才有用；zk-Rollups的長期力量來自使用該解決方案的項目。

目前，DeFi、GameFi和移動應用是zk-Rollups基礎設施的主要受益者。DeFi和GameFi從根本上說都是規模經濟，因為它們在有很多用戶使用的環境中發展。移動錢包等移動應用，也為懶惰或買不起臺式電腦的用戶打開了閘門。因此，基于這些實現情況，使用zk-Rollups有很大的實際意義。

但這絕不是zk-Rollups使用的極限，這僅僅是開始，zk-Rollups之于以太坊的意義就如5G之于互聯網。正如5G可以實現物聯網應用和系統的新世界一樣，zk-Rollups也可能打開通往"物聯網"的閘門，讓我們物理世界的數字設備如冰箱、手表、交通信號燈等，與以太坊上的智能合約集成。

反對"物聯網"的最大觀點之一是，它將允許大科技公司越權進入我們的日常生活。但有了"物聯網"，我們可以享受物聯網帶來的便利，而不必擔心我們的智能產品在集中數據庫受到損害。我們可以同時擁有便利和隱私，而不是只能選擇其一。這就是Zk-Rollups可以向我們承諾的世界。

參考資料：

https://blog.matter-labs.io/baby-alpha-has-arrived-5b10798bc623

Adaptedfromhttps://pages.cs.wisc.edu/~mkowalcz/628.pdf

https://vitalik.ca/general/2021/01/05/rollup.html

https://www.coindesk.com/tech/2022/07/20/the-sudden-rise-of-evm-compatible-zk-rollups/

https://cryptobriefing.com/the-race-scale-ethereum-zkevm-rollups/

https://docs.zksync.io/dev/contracts/#porting-smart-contracts

https://vitalik.ca/general/2022/08/04/zkevm.html

?責任編輯：Kate

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