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顶级2024年ZK Rollup项目: 检讨 

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GETBLOCK

April 5, 2024

3 分鐘閱讀

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零知识卷积(ZK rollups、ZK-rollups、ZKRs)是Web3中最热门的趋势之一。这一概念在扩展以太坊中的作用使其在2022-2024年获得了主流采纳。

在本文中,GetBlock将介绍ZK rollup基础知识,并描述利用它进行DeFi设计的最受欢迎的项目。

2024年最佳ZK Rollup项目:亮点

ZK Rollup旨在处理以太坊主网外的部分交易数据,以节省其计算资源并使其操作更快速、成本更高效。

  • 零知识Rollup是数据聚合和验证的密码技术;
  • 使用ZK Rollup的以太坊基系统部分在网络主网外处理数据;
  • 基于ZK的系统压缩数据,将数千笔交易的信息聚合成一笔,并在以太坊上进行验证;
  • 为了保持信息的完整性和保密性,ZK Rollup生成零知识证明;
  • 使用ZK Rollup的dApp可以使用微不足道的费用和比与主网交互更快的速度使用以太坊;
  • StarkNet、zkSync、Aztec是ZK Rollup技术最成功的实现之一;
  • 众多Web3巨头——如Coinbase、Polygon Network等——发布了他们的zkEVM网络,这些网络使用以太坊代码,但通过ZK Rollup处理数据;
  • 一些主流dApp包括Aave、Uniswap、dYdX和Curve已经在基于ZK的系统上部署了他们的版本。

因此,尽管存在其局限性和挑战,ZK Rollup技术是扩展以太坊在交易吞吐量和使用成本方面最有前途的方式。

什么是ZK Rollup技术?

在Web3的背景下,ZK Rollups代表了第二层以太坊(ETH)扩容解决方案的一类。与其他L2工具(状态通道、乐观Rollups)类似,它们部分在链外处理交易数据,以减少需要发布到区块链上的数据量。

ZK_rollups_scheme

图片 HackMD

ZK Rollup如何工作?

每个ZK Rollup系统包含三个对其安全和有效运作必不可少的元素:

  1. 以太坊网络上的智能合约。 它负责扩容解决方案与以太坊之间的交互:在ZK Rollup上发生的每笔交易也应在主网络上有所体现。
  2. 第三方证明者。 证明者生成加密证明,以保证通过ZK Rollup系统处理的数据的有效性和完整性。在压缩过程中,任何人都不应能够以某种方式损坏数据。此外,整个程序应以“零知识”的方式执行:没有一方应该能够知道传输到以太坊的信息。
  3. 验证者生态系统。 验证者是区块链验证者的一个子类:它们是负责确认证明状态并将其提交到以太坊主网的节点。

技术上,ZK Rollup将交易打包(或“卷起”)成批次,这些批次在链下执行。ZK Rollup通过智能合约与以太坊主网交互:一旦交易被“卷起”,证明者生成加密证明并将数据传输到基于以太坊的智能合约。

ZK Rollup如何扩展以太坊?

简单来说,ZK Rollup压缩成千上万的交易,并以单一交易的速度和价格在以太坊上处理这些交易。在此过程中,ZK Rollup试图保护数据不被第三方看到或以某种方式篡改。

2024年顶尖5个ZK Rollup项目:比较

通常,在“ZK Rollup”类别中有两大主要项目群体。第一组代表“ZK Rollup”本身的子类:它们是使用这项技术来扩展以太坊的区块链。

利用第一类别的应用,就像之前使用以太坊或Polygon一样,代表第二类别。

以下是一些领先的“ZK Rollup”区块链示例:

  1. StarkNet
  2. zkSync
  3. Polygon zkEVM
  4. Aztec
  5. Scroll

让我们总结一下2024年一些流行ZK Rollup项目的基本知识。

序号 名称 主网启动 总锁定价值(百万美元) 代币 技术
1 StarkNet 2023年4月 148 STRK zk-STARKs, 基于UTXO
2 zkSync 2023年3月 501 PLONK, 基于账户
3 Polygon zkEVM 2023年3月(测试版) 120 MATIC zkEVM
4 Aztec 2022年7月(Aztec Connect) 5 zk-SNARKs
5 Scroll 10月 64 zkEVM

现在,让我们回顾一下ZK技术的一些最流行的实现,以及它的优势、挑战和局限性。

StarkNet

由以色列的Web3开发者StarkWare Labs开发,StarkNet是以太坊领域中最早的可行的基于ZK的系统之一。

StarkNet:描述

StarkNet是一条无需许可的ZK Rollup区块链,使用原创编程语言Cairo编写。StarkNet由零知识可扩展透明论证知识(ZK-STARK)的发明者Eli Ben-Sasson于2018年初介绍,它是ZK协议之一。

StarkNet_Logo

图片 StarkNet Ecosystem

在2020年,它的第一个实现——StarkEx——被推出,用以扩展选定以太坊dApp的操作:如Rhino、Sorare等。

Starknet:特点

StarkNet的架构包括三个链下组件:排序器(Sequencer)、证明者(Prover)和全节点(Full Node)。排序器接收用户的交易,证明者将它们批量处理并创建加密有效性证明,而全节点跟踪系统状态的变化。

此外,它还有两个链上组件:验证者(Verifier)和StarkNet核心(Core)。验证者接收加密证明,而核心更新系统以确保L1-L2的一致性。

Starknet:优势

通常,ZK-STARK被认为比其他扩展技术(如乐观Rollups)更安全、更可扩展。例如,未来StarkNet将拥有更多的证明者。

此外,它默认具备量子抗性,并且更易于定制。

Starknet:劣势

一些研究人员批评了StarkNet智能合约的设计,该合约将其连接到以太坊,以及排序器/证明者交互的限制。

zkSync

由Matter Labs开发的zkSync,在2020年6月推出了其第一个版本(现称为zkSync Lite)。到2024年,它是ZK Rollup领域的主要新闻制造者。

zksync:描述

ZK Rollup解决方案zkSync揭示了另一种扩展以太坊的方法。现在它由两个独立的区块链组成,zkSync Lite(原名zkSync 1.0)和zkSync Era(原名zkSync 2.0)。

zkSync_Logo

图片 zkSync

zkSync 1.0是首个商业上可行的ZK技术实现,实现了九位数的总锁定价值(TVL),而zkSync Era是首个zkEVM区块链,即基于ZK的L2网络,能够运行为“原生”以太坊虚拟机(EVM)编写的应用程序代码;这一特性被称为“EVM等效性”。

zksync:特点

自v1.0发布以来,zkSync利用了PLONK,即“知识的非交互式论证的拉格朗日基置换”。这一发展替代了特定应用的受信设置,采用了一个通用且可更新的设置,显著减少了dApp开发的时间和努力。

zkSync 2.0除了EVM等效性外,还拥有一个特殊的基础设施,其中“常规”的全节点、证明者和交互者的集合被“偏执监视器”(Paranoid Monitor)所补充,该监视器会向Matter Labs报告事件。

zksync:优势

zkSync是首个通过其zkPorter协议添加对分片潜在支持的ZK Rollup项目。它还支持除了其内部语言Zinc之外的各种智能合约语言。

此外,zkSync对用户收取几乎可以忽略不计的费用。根据L2Fees Info显示,截至2024年第一季度,其服务是第二便宜的。

zksync:劣势

2023年,一些用户报告zkSync 2.0网络上的L2到L1提现速度缓慢。

Polygon zkEVM

Polygon zkEVM是由蓝筹区块链生态系统Polygon Network(MATIC)开发的首个zkEVM解决方案。

Polygon zkEVM:描述

Polygon zkEVM于2023年3月推出,利用100%的EVM等效性与ZK证明的安全性和资源效率。

它允许基于以太坊和Polygon的dApp迁移到L2区块链,而无需更改它们的代码库。

Polygon zkEVM:特点

Polygon zkEVM率先应用了递归STARKs。这在zkEVM中最昂贵的操作——Keccak、ECDSA和递归——上实现了100倍的改进。

其证明者元素是L2s领域中最强大的:它能够在仅64核的中等CPU服务器上在300秒内验证500K气体单位。

Polygon zkEVM:优势

与所有EVM生态系统区块链(因此,与EVM)完全等效,使Polygon zkEVM成为有意离开L1的dApp的首选解决方案。此外,它还受到Polygon这一最大的EVM兼容区块链的巨大“生态系统效应”的支持。

Polygon zkEVM:劣势

一些用户批评MATIC代币在zkEVM操作中的作用,而其他人对高费用感到惊讶:其费用比大多数竞争对手都要昂贵。

Aztec

Aztec于2021年推出,是首个专注于使以太坊保持隐私的L2解决方案生态系统,它为私有和公开智能合约解锁了机会。

Aztec:描述

Aztec宣传自己为首个混合ZK Rollup。实际上,它是ZK层的组合:一层ZK基础设施加密交易以使其保密,第二层ZK在将交易发送到以太坊之前压缩交易。

2022年,

它推出了Aztec Connect,这是一个面向几个主流以太坊dApp的隐私焦点桥接解决方案。

Aztec:特点

Aztec利用Noir,它自己的智能合约语言。与所有竞争对手不同,Aztec不兼容EVM,因为它在以太坊虚拟机之外工作。

该协议利用了基于未使用交易输出模型(UTXO)的自己的状态树,一个公共状态树(与以太坊熟悉的Patricia-Merkle树类似工作),以及一个零知识执行环境。

Aztec:优势

Aztec拥有对所有竞争对手解决方案的无可争议的优势:它优先考虑智能合约所有操作的隐私,以便开发人员可以将私有状态集成到他们的设计中。

Aztec:劣势

Aztec不支持Solidity,这是最主流的用于基于以太坊的dApp的编程语言。此外,在全球加速的监管打击中,所有隐私解决方案都可能成为执法机构的目标。

Scroll

与Polygon zkEVM类似,Scroll是基于zkEVM的以太坊ZK Rollup。这意味着它保持了100%的以太坊等效性,适合L1 dApp迁移。

Scroll:描述

Scroll于2021年推出,缓慢但稳定地接近其主网发布。尽管仍处于测试阶段,但在其最新一轮融资后,它的估值已超过16亿美元。与其他zkEVM产品一样,Scroll将EVM等效性作为其主要的“杀手级特性”。

Scroll:特点

Scroll融合了所有尖端EVM发展的好处。它在“字节码级别”上与EVM 100%等效,利用了熟悉的Solidity语言,因此,使从L1到L2的迁移比以往任何时候都更加无缝和轻松。

Scroll:优势

首先,它等同于以太坊。然后,它完全由VC支持,所以Scroll不与任何单一市场参与者相关联,这使得它更加民主和去中心化。Scroll由一支由高水平以太坊老兵组成的团队开发。

Scroll:劣势

Scroll在zkEVM竞赛中明显落后于其竞争对手:在2023年初,该产品仍处于Alpha测试网阶段。因此,使其商业上可行需要时间。它的主要竞争对手,Polygon zkEVM和zkSync已经进入到了开发的下一个阶段。

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2024年最佳10个ZK Rollup项目:即将推出的产品和首选解决方案

除了顶级的ZK Rollup之外,还有许多有前景的解决方案正在开发中。此外,一些领先的dApp还创建了自己基于ZK的机制。

Boba Network ZK Rollup

Boba Network是首个基于ZK证明的多区块链L2扩展解决方案。它帮助多个EVM生态系统区块链——从BNB Chain到Moonriver——通过ZK Rollup进行扩展。其zkBNB是BNB Chain的开创性扩展器,在2023年引起了广泛关注。

Linea ZK Rollup

与Polygon zkEVM类似,Linea是ConsenSys(以太坊场景的最大企业实体)的zkEVM实现。除了100%的EVM等效性外,Linea区块链将与MetaMask(最受欢迎的链上钱包)和主流开发工具平台Truffle原生集成。截至2024年1月,Linea在Alpha主网上可用。

Orbis ZK Rollup

Orbis协议是首个针对Cardano(第二大权益证明区块链)的ZK Rollup。随着对该区块链的dApp兴趣加速,它利用zkSNARK技术对Cardano进行扩展。

FTX崩溃和相关市场不确定性使团队停止了开发:现在该项目完全开源,并得到GitHub爱好者的支持。

Taiko ZK Rollup

早期阶段的区块链Taiko宣称自己是一个与以太坊等效的ZK Rollup。其架构包括提议者、证明者和节点运行者。Taiko优先考虑EVM等效性而不是生成ZK证明的速度。因此,它支持所有以太坊操作码,但在L2轨道上运行。

ImmutableX ZK Rollup

ImmutableX是首个专注于L2扩展技术实际应用的平台。特别是,它通过先进的扩展方法提供无Gas费的NFT铸造。其专有的Immutable zkEVM是为GameFi领域量身定制的ZK Rollup链。它为基于区块链的游戏和元宇宙提供全面的EVM兼容性。

Fox ZK Rollup

Fox是一个特立独行的以太坊ZK Rollup,融合了zkEVM和它自己的技术,即知识的快速客观论证的零知识简称ZK-FOAKS。它使用并行计算,因此为以太坊之上的第三层解决方案铺平了道路。Fox使用Solidity和Rust编程语言。

Loopring ZK Rollup

Loopring是最早的以太坊扩展协议之一:它在2019年初就提出了首批解决方案。现在,它自称是支付和交易的ZK Rollup。其代币经济设计以LRC效用和治理代币为基础。

Ola ZK Rollup

Ola是以太坊上首个专注于可编程隐私的L2区块链。简而言之,它允许开发人员选择基础设施的这个或那个元素应该是公共的还是私有的。Ola融合了UTXO模型、ZKVM和ZK-ZKVM工具的优点。

Metis ZK Rollup

Metis可能是以太坊生态系统中最便宜的Rollup解决方案。它

开创了Rollup的混合方法,将ZK Rollup的优点和Optimistic Rollups(另一种扩展以太坊的方法)的优点结合起来。Metis全新的Smart Layer 2解决方案将ZK Rollup的隐私性与Optimistic Rollups的速度相结合。拥有超过1.08亿美元的TVL,Metis Andromeda区块链是以太坊上第五大L2。

Mina ZK Rollup

Mina是一个基于zkSNARKs的注重隐私的区块链。它不是建立在以太坊本身上,但利用了其基于账户的模型。Mina开创了zkApps的概念,即只在ZK网络上运行的区块链应用程序。

如何在ZK Rollup上构建:最简手册

在这一部分,我们将展示关于基于ZK的dApp开发的最简操作指南。例如,要在StarkNet上开发一个代币,区块链工程师需要遵循一些简单的步骤。

首先,确保你在GetBlock上有一个账户,这是一个顶级的区块链节点提供商。GetBlock是最早推出StarkNet端点之一,因此在构建你的第一个基于StarkNet的合约时,不要犹豫,免费使用它。

  1. 设置开发环境:确保你有一个带有必要工具的开发环境。这通常包括Node.js、NPM(Node包管理器)和你选择的代码编辑器。

  2. 安装StarkNet SDK:使用NPM安装StarkNet SDK,它提供了与StarkNet交互所需的工具和库。你可以通过在终端运行以下命令来安装它:

npm install --global starknet-sdk
  1. 创建一个新项目:使用StarkNet SDK初始化一个新项目。运行以下命令以创建一个新的项目目录:
starknet-sdk init getblock_starknet_token
  1. 编写合约代码:在你的项目目录中,导航到contracts文件夹。你会找到一个名为contract.cairo的示例合约文件。在代码编辑器中打开这个文件,并使用Cairo(用于StarkNet合约的编程语言)定义你的代币合约逻辑。实现诸如代币转账、余额和其他相关功能。

  2. 编译合约:编写合约代码后,你需要将其编译成与StarkNet兼容的格式。使用StarkNet SDK通过运行以下命令来编译合约:

starknet-sdk compile contracts/contract.cairo
  1. 这将生成一个带有.json扩展名的输出文件,代表编译后的合约。

  2. 部署合约:要将编译后的合约部署到StarkNet,你需要与一个StarkNet部署提供者进行交互。一个选项是使用StarkNet Studio,它提供了一个基于网络的界面用于部署和与合约进行交互。或者,你可以使用StarkNet SDK的部署工具。运行以下命令来部署你的合约:

starknet-sdk deploy compiled/contract.json --network NETWORK_NAME

将NETWORK_NAME替换为你希望部署的相应StarkNet网络(例如,“mainnet”或“ropsten”)。

  1. 与代币进行交互:部署合约后,你现在可以在StarkNet上与代币进行交互。使用SDK或任何其他合适的工具发送交易、查询余额并根据你在合约中实现的功能执行代币转移。

2024年ZK Rollup常见问题解答

总结这篇评测的内容,让我们回答新手们关于ZK Rollup领域最常见的问题。

ZK Rollup与其他扩展技术有何不同?

通常,它提供了向以太坊主网广播压缩交易的不同方式。乐观Rollup假设每个证明都是正确的,而ZK Rollup则验证每一条加密数据。

使用ZK Rollup的主要好处是什么?

它显著(至少100倍)降低了以太坊使用的成本,同时保持了相同级别的安全性和去中心化。

ZK Rollup项目如何确保安全性和隐私性?

通过复杂的加密方法,交易数据被加密。试图猜测受现代ZKP技术保护的消息中写了什么是极其困难的。

哪些ZK Rollup项目最值得投资?

所有ZK叙述性产品都处于早期阶段,因此它们的原生代币容易受到高波动性的影响。然而,MINA、MATIC和一些其他ZK代币在2023年第一季度有所上涨。社区也期待STRK、ZKS空投。

使用ZK Rollup可能存在的风险和局限性是什么?

大多数分析师和用户关心的是ZK证明生成的成本以及证明者的集中化,即ZK Rollup中的关键验证机制。

总结

ZK Rollup是建立在以太坊和EVM兼容区块链之上的二层网络。它们在链下处理交易数据,以增加以太坊主网的容量。

流行的ZK Rollup使用零知识证明来保护广播到以太坊的数据的完整性。

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April 5, 2024

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