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万字长文捕获 ZK Rollup 年代价值

为何关注 Zero-Knowledge Rollup?

StarkWare Landscah3e

ZK Rolluh3和 Oh3timistic Rolluh3

出处:a16z

在这一点上,因为 StarkWare 不开源,无从比较。从 2022 年 3 月的数据来看,zkSync、Optimism 和 Arbitrum 三者状况如下:

而对比起比较成功的ETH “替代链” SOL 来讲,SOL 的 Github 珍藏数目为 7.7K,分叉数目为 1.8K,贡献者达 305 人,而 TVL 为 $7.46b。

可以看到目前的 Rollup 还远没达到称之为取得市场的时候,他们还有不少工作要做。其中非常重要的就是获得更多的项目集成,更多的使用会吸引更多的开发者,从而建设更好的生态项目,获得更多的用户使用,流入更多的资金。这类的需要项目方走向社区才能做到。

有人觉得,进入市场与进入社区方案中的勉励手段之间的主要不同可以概括为价值捕获与价值创造之间的差异。对于一个商品来讲,组成社区的是它的用户,而对于一个公链或者协议来讲,组成社区的是使用它的应用。因此,在这里,用生态系统来替代社区或许会愈加准确。

现在,伴随 StarkNet Alpha 和 zkSync 2.0 测试网的推出,ZK Rollup 技术正在得到飞快的使用,两者的生态也在不断扩张。有人对两大技术的生态进行了整理如下图。

零常识密码学被叫做大家这一代最被低估的技术之一,与新闻报道铺天盖地的宣传AI和云数据等主题不同的是,几乎没媒体关注零常识技术。尽管这样,这项技术仍然是一项伟大的突破,它给这个个人信息无处藏身的云数据年代,带来了宝贵的隐私保障。

零常识密码学是一个广泛的主题,但在本文中,大家只重点关注一个与区块链最有关的范围:零常识证明。零常识证明是一种非交互式、零常识的常识论证,该策略假设有两方:证明者和验证者。证明者期望向验证者证明他们了解一些信息,但不透露它是什么。同时,验证者将查询证明并同意或拒绝它。

出处:StarkWare

在 2021 年 11 月 29 日,他们发布了 StarkNet 的主网 Alpha 版本,飞速向路线图中的 “星群” 阶段进步。StarkNet 是大家所期待的不需要许可、多应用的通用型 ZK Rollup。截至 2022 年 3月,StarkNet 测试网 Goerli 共产生 140 万笔买卖,主网共产生 4.5 万笔买卖。在合约部署方面,测试网 Goerli 上共有 2.6 万合约,主网上共有 1600 合约。

初步阶段 StarkNet 将由一个中心化的证明者驱动,应用程序将需要申请白名单按顺序部署,像 Optimism 一样。他们的计划是进步生态系统,并逐步将 StarkNet 去中心化以达成路线图中的 “宇宙” 阶段。

zkSync 的路线图可以概要为下图 4 个步骤。第一阶段对应于 2020 年 6 月推出的 zkSync 1.0,大致等于一个没智能合约集成的 ZK Rollup。用户可以发送和接收代币,但缺少可组合性。现在很多有前景的项目已经部署在 1.0 版本上了。

出处:ZK_DAIly

出处:a16z

他们觉得 Web3 走向市场的模式与 Web2 有着非常大的差别,其中最具革新性的部分是代币的引入与新的组织形式 DAO 的出现。每一个象限的走向市场都不同,并且可以涵盖从传统的 web2 风格方案到新兴和实验性方案的所有内容。

而衡量 Layer1/Layer2 是不是取得市场的原因包含 Github 上的珍藏数目、协议开发者数目、项目集成数目、协议分叉数目和 TVL。

出处:Matter Lab

路线图的第二阶段伴随 zkSync 2.0 在主网上线而开启,它包括了大家所期待的所有:完全兼容 EVM 的 ZK Rollup 并且具备智能合约可组合性。ZkSync 2.0 刚开始计划于 8 月在主网上推出,但因为一些技术难点而推迟了。这类问题目前正在测试网上进行测试,并逐步得到解决,10 月份 zkSync 宣布了其近期完成的一些技术细节和部署了一个类似 AMM 的测试网 来验证其 EVM 兼容性。Matter Labs 为确保 LLVM/Solidity 兼容性而延迟发布,起初可能让人沮丧,但它将帮每个ETH工具和依靠在 zkSync 2.0 达成当地集成。

ZK Rollup 解决方法可以带来一些独特的优势,如隐私保护、保留可扩展性和跨链应用的达成。

ZK Rollup 虽然是一个很好的ETH扩容策略,但其应用仍然随着着一些风险,如流动性割裂、通信难点和技术障碍带来的可组合行减少与中心化风险等。

在ETH的扩容路线图中,描述了一个短期ETH以 Optimistic Rollup 为主,而中长期则会使用 “分片 + ZK Rollup” 的扩展场景。

综合来看,Rollup 无疑是ETH扩容的最好选择,它最大的特征就是安全性和可扩展性,尽管在可编程性方面需要时间进行技术攻关,但中长期来看,这是一项很理想的扩容技术,ETH分片与 ZK Rollup 的结合,会将所谓的不可能三角破解,同时 zkEVM 的推出可以兼顾可编程性,帮开发者更轻松地向第二层转移。

从中长期来看,伴随 ZK-SNARK 技术的改进,ZK rollups 将在所有用例中胜出。— Vitalik Buterin

尽管这样,ZK Rollup 要真的走向大规模应用,还要不少问题需要克服,其中就包含技术、GTM和 GTC等问题。

上文已经容易就 ZK Rollup 的技术问题进行了说明,这里进行一些细节上的补充。

关于兼容性问题,ZK Rollup 的技术问题主要在于对开发职员不友好,致使功能有限,之前主要因为以下两个缘由,非常难构建通用 DApp。

在 ZK Rollup 中有两种构建通用 DApp 的办法,一是为不一样的 DApp 构建专用电路“ASIC”,这是早期的 ZK Rollup 所使用的路径,对应 StarkWare 的行星阶段,应用之间是没办法交互的。另一个是为智能合约实行构建一个通用的 “EVM” 电路,现在 StarkWare 和 zkSync 在解决这一点上有非常大的进展。

从现在的状况来看,StarkWare 的进步处于“星群” 阶段。2021 年 9 月,StarkWare 宣布推出了不需要许可、多应用的通用型 ZK Rollup,并且通过 Cairo 语言支持智能合约。zkSync 的进步也处于第二阶段,2022 年 2 月,zkSync 2.0 测试网上线,持续测试确保 LLVM/Solidity 兼容性,以完全兼容 EVM 和保证智能合约的可组合性。

注意,在解决方法上,StarkWare 和 zkSync 使用的是完全不一样的两种技术策略。

StarkWare 使用了全新的图灵完备的编程语言 Cairo,并与 OpenZeppelin 合作开发标准化合约,就像他们与ETH合作的那样,这意味着他们使用的是新的合约标准来达成可组合性。这无疑是一项大胆的决定,由于这会大大增加开发者的进入本钱,现在 Nethermind 的 Warp 团队正在帮开发者将 ERC-20 合约从 EVM 字节码转换为 StarkNet 合约并在 StarkNet 上部署。这项工作进展飞速,其下一个目的是将任意智能合约从 Yul 转移到 Cairo。

zkSync 则是使用 zkEVM 策略来达成 EVM 兼容。对于 zkEVM,现在主要有两种达成方案:

总的来讲,第一种方案兼容性更好,安全性更高,但工作量更大,Hermez 使用的就是这种策略;第二种方案更灵活,工作量更小,但需要花费额外精力在适配上,zkSync 使用的则是这种策略。zkSync 同时开发了两套针对 zkEVM 的编译器前端:Yul 和 Zinc。在构建我们的编译器时,zkSync 选择了 LLVM,LLVM/Solidity 的兼容性问题致使了 2021 年 8 月份 zkSync 2.0 未如期上线的重要原因,这也是现在 zkSync 2.0 测试网上线期间在重点克服问题。

StarWare 用 Cairo 看着好像兼容性更差,这是 StarkWare 的缺点吗?并非。

StarWare 用 Cairo 语言来将智能合约逻辑移植到 Rollup 当中,虽然新的语言某些程度上增加了开发者的进入本钱,但 Cairo 的很多特征可以使得 ZK 更高雅地融合在区块链生态当中,譬如 Cario 语言有配套的 人工智能R 可视化工具, 来查询证明中的细节,也可以安全可信地生成 zk-STARK 的证明来保证计算完整性,同时语言设计的感觉愈加符合数学证明的逻辑,愈加工整,也具备完整的工具链。

除此之外,它还可以提升安全性。Cairo 的 人工智能R 相对容易,这使得链上验证者和链下证明服务的效率和摊销本钱都较低,而审核单个容易 人工智能R 比审核多个复杂的特定于应用程序的 人工智能R 更安全。有了 Cairo,大家可以依靠单个 Verifier 智能合约;不再需要为用的每一个应用程序部署验证程序。

请注意此安全属性含义:针对该合约的一组审计可保护任何应用程序免受证明系统风险的影响,让它们仅审计业务逻辑。至于业务逻辑,理解和审核代码的正确性要比理解特定于应用程序的 人工智能R 容易得多。Cairo 并不可以解决现在 EVM 面临的合约可能出现漏洞的问题,有的人正在尝试解决这个问题。

ZK Rollup 取得市场的模式与所谓“ETH杀手”的公链几乎一样。StarkWare 现在是中心化的,它们正在推进去中心化,zkSync 是开源的和去中心化的,它们都没代币。同样的,Rollup 技术另一阵容的两大选手 Optimism 和 Arbitrum 也同样没代币。

zkSync 会发放代币,这个从它们的源码从可以得到确认,而 Starkware 和 Arbitrum 没公开表态,Optimism 近期暗示要发布代币。

然而,L2s 要推进去中心化和取得市场,发币是一个需要的方法,代币不止是一个非常不错的勉励工具,还可以帮更好地治理社区。现在发币的主要障碍在于 L2s 跨链桥的不成熟,与 EVM 兼容性没得到非常不错的解决。

A16Z 依据 Web3 的组织结构和经济勉励模式,将其 GTM 矩阵概念如下:

出处:ZK_DAIly

走向社区,第一需要内部可以打通纵向流动性,这就需要支持可组合性,使得在生态中有一个统一的规范,可以让不一样的应用协议之间进行不需要许可的相互集成,像乐高积木一样。在ETH上做到这一点比较容易,但因为零常识证明的问题,StarkWare 和 zkSync 在这方面都付出了很大的努力,这一问题正在得到解决。

社区产生生机的首要条件是拥有还好的横向流动性,这就需要有好使的桥梁进行支持,它可以将ETH的流动性低本钱地架接,更要紧的是,它可以便捷地和其他 L2 解决方法甚至 L1 解决方法进行通信。无论对于应用还是用户来讲,一个迅速的低本钱的安全的区块链是天然具备吸引力的,当迁移本钱越低,那样生态对于应用和用户的吸引力则越强。

社区腾飞的必要条件是杀手级应用的出现,吸引很多的用户和资本进入。这绝不止是通过高 ApY 、代币空投或补贴与闭合的“玩赚”生态就可以达成的。

区块链是价值网络,传统网络是信息网络。信息数据靠带宽传输,价值交换靠流动性承接。公链生态第一要达成的是价值的流动,第二是价值的高效流动,然后是在价值的高效流动之上通过打造满足用户需要的应用,真的提升生产效率,最后打造一个高效、不需要许可、不受审查、民主防作恶、开放普惠、公开透明的区块链世界。

得益于智能合约,区块链的应用不只限制于作为一个去中心化的账本,它还衍生出了非同质化通证用于数字世界的所有权界定与同质化代币作为治理基石的 DAO 作为新型治理组织结构等新鲜事物。这类革新结合已有些网络应用进一步衍生出更多的应用场景,然而现在的区块链基础设施并不可以非常不错的承接这类应用场景的落地。

第一是扩容问题。不论是 TpS 还是数据可用性,都需要扩容。这一点 ZK Rollup 和 Validium 已经做出了卓有效果的探索,除此之外还有其他 Layer 2/Layer 1 解决方法,如 Optimistic Rollup、plasma、SOL、Celestia 等等。扩容技术本身就是最好的投资标的,现在这个阶段,大家可以对链上存储技术投入更多的关注。而扩容之后,高 TpS 和靠谱的数据可用性将使得区块链的性能得到很大的提高,这将允许在区块链上搭建愈加复杂的应用,这类应用可以分为网络链改和区块链原创两大类。

第二是流动性问题,这里分为横向流动性和纵向流动性。

然后是数据隐私问题。没哪一家公司期望我们的全部财务数据公开,让全网可以审查每一笔财务流水。区块链链上数据处于网络的 HTTp 年代,所有信息明文“传输”,而 ZK 技术的出现,可以让区块链迎来 HTTpS 年代。可以相信的是,将来区块链上几乎每一笔买卖,都可以由零常识技术保护。

到那个时候,区块链技术才可以深入社会每个角落,在保障买卖去信赖化、防篡改、开放和安全透明的状况下,又带来买卖的隐私性。隐私保障的最好打开方法应当是以协议的形式,作为插件,像乐高积木一样和其他协议搭建在一块,做到可配置、可拥有和抗审查。在可以看见的将来,隐私协议会称为每个应用需要整理的协议。

最后说一下钱包,钱包作为区块链世界的入口,其地位举足轻重。假如要用网络类比,钱包就像网络年代的浏览器,信息通过浏览器与人交互,而价值通过钱包与人交互。都说目前是区块链的网景年代,小狐狸可能就是当年风生水起的网景,尽管他们的结局或许会不同,但我觉得目前的钱包远达不到好使的程度。

其中非常重要的一点是,价值在不一样的钱包之间不是高效流动的。虽然这里可能由于一些兼容性的问题影响到了互操作性,但毫无疑问的是,大家需要一套通用的规范来概念这个价值接口。

以上是基础设施,是价值产生和开始捕获的范围,只有健全了这类问题,区块链技术才可以迎来真的的爆发,价值网络才可以将每个人连接起来。

在以往的公链生态里面,价值主要由协议捕获,第一是公链本身,第二是 DeFi 范围,特别是交易平台和交换平台。这里可以参考著名的胖协议理论。一直以来都有关于胖协议理论的争议,但现在来讲,胖协议理论大致还是正确的。在我看来这是因为区块链的基建年代还远没走到尾声。

基础设施建设是漫长、艰难而又耗费人力物力的,但它是最具备护城河效应的范围。在基础设施之上,可以带来巨大效益的应用被叫做动能应用,创造最多价值效应的肯定是动能应用。基建还是动能,并非一层不变的,就像淘宝过去是网络的动能,而目前作为平台的淘宝在日渐成为蚂蚁金服的基建。基建的核心目的是为了给动能应用铺路,减少动能应用的使用本钱。

区块链的动能年代还没到来,而伴随动能年代的到来,毫无疑问胖协议理论就会失效。在现在的时间点,押注可以减少应用使用本钱的基础设施赛道才是明智之选。关于应用的使用本钱,这里不只包含经济本钱,还包含效率、技术门槛甚至信仰本钱。

伴随 L2 年代 ZK Rollup 的渐渐应用,甚至 L3、L4 年代的到来,无疑会让区块链的动能年代变得可以预见,那样动能年代的主角是哪个呢?那肯定是源于可以成为杀手级应用的范围,这类范围包含游戏、娱乐、社交互联网和虚拟现实等等。

对于这类范围的提前下注,也是一种可取的投资方法,但综合其困难程度与回报率,在现在阶段性价比并不高。投资这类范围的时候,可以去充分考虑它们是不是充分借助了新型基础设施,或者保留了对于新型基础设施的完全可扩展性,这类可以为它们在迅速进步的区块链基建年代保留足够迅速、高价值的本钱控制和效率提高,从而大大提升它们的竞争优势。

StarkWare 路线图

四大策略各自成本

出处:Xiang|W3.Hitchhiker,以上计算首要条件是以目前 以太币 价格为 2500u,区块 gaslimit 为 30000000,gas 成本为 30Gwei,平均 13 秒的出块时间计算, 极限 TpS 指对应运行环境占领了所有ETH区块空间 ,一般 TpS 指对应运行环境占领了所有ETH 1/3 的区块空间。

从效率本钱上来讲,ZK 策略要比 OR 策略的效率更高,具备更高的 TpS 和更低的成本。

从时间本钱上来讲,因为欺诈证明机制,在 Optimtisc Rollup 上提款需要 7-14 天的提交期以供别的人来证伪潜在的作恶行为。虽然现在已经有类似 Boba Network 等 Optimstic Rollup 解决方法提出的流动性池机制来降低提款期。

从兼容性上来讲,Optimsitic 和 ZK 都面临着需要兼容适配复杂 EVM 合约调用操作的问题,但 Optimstic 达成起来更容易,包含 Arbiturm,Optimsim 在内的 OR 解决方法都拥有 EVM 兼容的虚拟机,允许其可以处置在ETH主链上发生的所有事务。

ZK Rollup 进步遭到限制的最主要问题之一即是ETH EVM 的兼容性问题。在 EVM 设计之初,开发者们完全没想到之后会用到 ZK 技术,EVM 操作生成可用的零常识证明是几乎不可能的,由此催生了 ZK-EVM 的需要。在之前不少人觉得达成 ZKSync 2.0 至少需要几年时间,不过 ZKSync 2.0 公共测试网在2月底已正式上线,这也是ETH测试网上首个兼容 EVM 的 ZK Rollup,可能 ZK Rollup 的正式大规模实质用要比大家想象的要快一些。

为何兼容 EVM 对于 ZK 来讲这样困难?

现有些 ZK Rollup 解决方法中,大多只可以支持容易的支付和 Swap 场景。其缘由是,ZKEVM 除去需要正常实行智能合约的字节码以外,还需要生成一个 proof 来表明买卖达成后状况已正确更新,因为 EVM 的设计和 ZK 证明的算法原理等问题,使得两者兼容很不简单。

从安全性上来讲,OR 的安全性源于经济学,需要设计适当的勉励机制驱使一批主链上的验证人随时监测提交者,并筹备提交欺诈证明,对于提交者,也需要通过质押等方法确保节点作恶会付出相应的代价。ZK 的安全性源于数学或者密码学,可以做到去信赖化,数学和密码学提供的保障要远比乐观的相信人性不会作恶更靠谱。

两者相较,ZK Rollups 的优势和弊端如下。

L1 公链走向市场矩阵

Web3 走向市场矩阵

这类策略具备三个属性:

在所有数据链上公开可见的区块链范围,这种在不揭示陈述的真实状况下证明一个陈述是一种强大的原语。不论对个人、企业还是政府来讲,这项技术都可以解决很多现实存在的痛难题问题,如保护用户数据、设计敏锐系统或合同、证明公共物品分配的公平性和达成更高效经济的政府机构。

在区块链范围,除去应用于隐私保护以外,最惹人注目的应用是ETH的扩容策略 ZK Rollup。现在ETH正在拥抱以 Rollup 为中心的扩容策略,它在去中心化、安全性和可扩展性上体现出了最佳化的权衡。从本质上讲,ETH升级将使互联网更具可扩展性、可持续性和安全性。

ETH的扩容策略分为链上扩容和链下扩容。

链上扩展技术是对区块链基础层的升级,以提升可扩展性。ETH的长期链上扩展解决方法称为分片,它事实上将基础层分成 64 条链,由信标链确保共享安全。

链下扩展是指用外部实行层而不是基础层的扩展解决方法。这类第 2 层或 “L2” 是坐落于基础层之上的辅助层,为整个区块链提供更多的买卖能力。

ETH拥抱的 L2s 策略就是 Rollup,它可以带来以下特质:

现在的解决方法中有两类型型的 Rollup:

Oh3timistic 与 ZK 策略对比

Optimistic Rollup 相对于 ZKRU 是一个愈加成熟的解决方法。现在 Optimstic 和 Arbiturm 的商品已经可供ETH开发职员用。但因为用欺诈证明机制,其提款时间和安全性现在来看值得商榷,同时其本钱优化相比 ZK 也略逊一筹。而 ZK Rollup 的弱点基本都是技术问题,伴随很多出色的开发职员投入到有关研究,包含 Vitalik 在内的大部分人都认可 ZK Rollup 在将来会是更出色的扩容策略。

两者相较,各解决方法的 Gas 成本和 TpS 如下:

缺点

相对来讲,ZK Rollup 的弱点基本都是技术问题,伴随很多出色的开发职员投入到有关研究,相信这类问题都会得到解决,并且包含 Vitalik 在内的大部分人都认可 ZK Rollup 在将来会是更出色的扩容策略。

ZK Rollup 技术范围有两个主要的玩家:zkSync 和 StarkWare

下表从团队、技术、数据可用性、筹资和支持者与目前商品和路线图等方面直观展示了两者之前的一些主要差别。

从团队上来讲,StarkWare 愈加学术,团队由世界级的密码学家和科学家组成,多年来在零常识范围发展革新,发表了很多学术论文,并正在将其转化为现实商品 StarkWare;zkSync 团队没可以找到更多的信息,但从其商品发布来看,具备跨行业者的风韵,工作效率高。

从技术上来讲,StarkWare 总的来讲是一个愈加出色的技术,它提供了区块链终结性,这意味着它的资本效率是最佳的。除此之外 STARK 的主要优势是:

从数据可用性上来讲,StarkWare 首创了 Volition 系统用来解决 DA 问题。Volition 允许终端用户每笔买卖都可以在 rollup 策略 和 validium 策略 之间选择。zkSync 用的是基于 Volition 的 zkporter 技术,其主要不同是:Volition 策略中用户可以基于每一笔买卖选择数据存储方法,而 zkporter 策略中用户基于每个竞价推广账户选择买卖结算方法 。另外,zkporter 的链下 DA 系统愈加去中心化,由于其 DA 由 zkSync 原生代币勉励的保卫者互联网 提供安全保障,而不是一个中心化的“DAC”。

从筹资和支持者上来讲,StarkWare 估值 20 亿USD,并且正在以 60 亿USD的估值在进行 D 轮筹资。这是一个世界级的筹资水平,有很多著名投资者。其支持者包含一些大亨和ETH基金会的成员,Vitalik 自己还审查了 StarkWare 发布的大多数文章。zkSync 和 StarkWare 相比,相对没那样多著名的投资者,看着像一个大型的 Defi/CEX 加密家庭筹资。其中每个项目都为人熟悉,他们联合起来能形成非常不错的生态。不过这一点非常重要,ZK Rollup 的成功将在非常大程度上依靠于 DeFi 协议的加入和与 CEX 的直接集成。

从目前商品和路线图来讲,2020年 6 月,StarkWare 第一推出 StarEx,这等于他们路线图中的 “行星” 阶段,并允许创建由 Cairo 和 STARKs 提供支持的需许可的、应用专用型的 ZK Rollup,即 dydx、Immutable、Deversifi、Sorare 等,它们是由 StarkEx 的在产版本支持的 4 个主要应用。截至 2022 年 3月,StarkEx 已经处置了 1.34 亿笔买卖,其累计买卖量达 4900亿USD,锁仓量达 11 亿USD。

优点

zkSync 路线图

StarkWare Landscah3e

zkSync 和 StarkWare 生态对比

出处:ZK_DAIly

两者的生态兴盛程度相当,可以看出zkSync 获得了更多的跨链、DeFi 和钱包应用支持,而 StarkWare 上有愈加兴盛 Games&NFTs 生态。

对于一个 L1s/L2s 生态来讲,流动性就等于带宽,将不一样的应用场景连接起来,形成一个更大的互联网,即价值网络。这边的流动性的概念是在不一样的应用之间进行的价值交换,流动性好的时候,价值损失就少,流动性差的时候,则存在较高的价值损失。

还一种状况是,不同应用之间没办法进行价值交换,则是没有流动性。在一个生态中, 流动性假如可以贯穿整个生态,像ETH生态一样,任何基于ETH的应用,都可以通过ETH进行计价和交换,这个生态才是一个可以正常运作的生态。

生态中的流动性我将它分为横向流动性和纵向流动性。L2s 中桥梁有哪些用途在于横向打通不同 Rollups 之间的流动性,近期还出现了一个革新性的打通方法叫做 LayerZero,它对传统桥梁的流动性桥接方法进行了革新,带来了更好的安全性和去信赖化。纵向的流动性主要在于不一样的应用,用户通过 Wallet 连接到整个生态,有时会通过支付方法进行充值购买数字货币以获得价值,在不一样的应用中进行价值交换,有时还需要通过 Marketplace 应用进行中间交换。

L2 生态价值流动图

现在在各个流动性节点,StarkWare 和 zkSync 都有相应的应用部署,大多数处于测试阶段,其生态对比状况如下图。

我们的缺点麻烦您能提出,谢谢支持!