zkRollup 賽道,有何可期?

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撰文:Alex Beckett,Bankless 撰稿人

編輯:南風

以太坊在實現可擴充套件性解決方案方面一直面臨挑戰。經過多年的研發,以太坊開發者社羣已經轉向了一條以 Rollup 為中心的路線圖。

然而,並不是所有的 Rollups 方案都是相同的,當前主要包括 Optimistic Rollups 和 zkRollups 這兩種 Rollups 方案。今天,我們來討論一下 zkRollups。

當前,zkRollup 領域中兩大領先的相互競爭的團隊是 Matter Labs 和 StarkWare。Matter labs 團隊的競爭砝碼是其 zkSync 1.0 和 zkSync 2.0;而 StartWare 團隊的競爭砝碼是其 StarkEx 和 StarkNet。

讓我們深入研究和對比一下這些專案。但首先,我們快速瞭解一下什麼是 Rollups。

⚠️注意!隨著網路的不斷髮展和進一步使用,本文提及的有關各個網路的資訊將會有所變化。

01. Rollups 背景知識

Rollups 是一種可擴充套件性解決方案,即透過在 Rollups (L2) 網路中將交易捆綁在一起並進行壓縮,然後將它們傳送到一個共識層 (比如以太坊 L1 主網) 進行驗證。透過一次性驗證多筆交易,這就增加了網路效率,同時透過增加可被執行的交易數量,從而實現了擴容。

基於這種方式,突然之間以太坊可以在不犧牲安全性的情況下從 15 TPS (每秒交易量) 提升到 3000+ TPS。

特別是,相比於 Optimistic Rollups,zkRollups 尤為獨特,因為它們能夠使用零知識證明技術來將隱私性整合進 Rollup 中。零知識證明技術透過允許一方向另一方證明某件事而不透露證明它所必需的資訊,從而實現隱私性。然而,並非所有的 zkRollups 方案都會利用零知識技術的隱私屬性。

zkRollups 利用了規模經濟效應,即更多的交易使用者使得網路的使用成本更加便宜。這與典型的 L1 區塊鏈網路 (比如當前的以太坊網路) 相反,以太坊網路會隨著網路使用的增加而變得更加昂貴。

這種 Rollups 和以太坊之間相結合的全新創新動態被稱為「模組化的區塊鏈」。

02. 主網上線的 zkRollups

1) StarkEx

StarkEx 是 StarkWare 團隊在 2020 年 6 月推出的一個 zkRollup 方案,支援通用智慧合約 (這裡的通用是指智慧合約具有執行任意邏輯的功能)。應用程式可以部署在 StarkEx 上,從而利用 zkRollup 帶來的可擴充套件性優勢,同時提供與以太坊網路類似 (如果不是更好) 的使用者體驗。

截至目前,StarkEx 已經處理了 4,200 萬筆交易,其託管的四個協議 —— dYdX、Immutable X、DeversiFi 和 Sorare —— 的累計交易量達 1850 億美元。

上圖:Sorare 是一個 NFT 市場,允許足球愛好者交易他們最喜歡的球星的 NFTs 卡牌。

藉助於 StarkEx 上部署的應用程式的大量使用,StarkEx 網路已經證明了自身的交易速度超過了 9,000 TPS,轉賬速度達到了 18,000 TPS。鑑於以太坊主網的交易速度約為 15 PTS,這意味著 StarkEx 的可擴充套件性增加了約 600 倍。除此之外,StarkEx 在峰值時的單個交易批次中包含了高達 13,500 筆交易。

由於 Rollups 部署在以太坊上面,這意味著它們的交易批次需要支付的交易費也受到了以太坊 L1 侷限性的限制。因此,除了 zkRollup 模式,StarkEx 還推出了一種名為 Validium 的新系統,為使用該系統的應用程式和使用者提供了更加便宜的選擇。

Validium 的機制非常類似於 zkRollup,唯一的區別在於 zkRollup 的資料可用性是放在鏈上,而 Validium 的資料可用性放在鏈下。這允許 Validium 實現相當高的交易吞吐量。

--Alex Gluchowski

在採用 StarkEx 擴容方案的專案中,dYdX 選擇 zkRollup 模式 (鏈上資料可用性),而 DeversiFi、Immutable X 和 Sorare 選擇 Validium 模式 (鏈下資料可用性)。

上圖:以太坊聯合創始人 Vitalik 在表格中對各大 L2 方案及其資料可用性進行了概述。

Validium 的交易費更加便宜,實際上這些交易費已經被 StarkEx 上的協議抽離出去了。比如,採用了 StarkEx 方案 Validium 模式的 Immutable X 就是這樣一個例子,在 Immutable X 上鑄造和交易 NFTs 的 Gas 費用都是 0 美元;而相比之下,在以太坊上交易 NFT 的 Gas 成本從 20 美元到 50 美元不等。同樣,去中心化交易所 DiversiFi 也提供了 0 美元的 Gas 費用,這使得該交易所提供了類似於中心化交易所的費用結構,

StarkEx 還提供 SHARP 功能,即允許來自多個應用程式的 Rollup 交易批次聚合為單個交易批次,並一次性地釋出到以太坊上。目前,該功能已經在 DeversiFi 和 Sorare 這兩個協議中可以使用,允許二者能夠進一步降低使用者的成本。

2) zkSync

zkSync 是 Matter Labs 團隊推出的一個 zkRollup 可擴充套件性支付方案,使用者可以將資金存入該網路中並與其他 zkSync 賬戶之間進行低成本轉賬,其成本僅為以太坊網路上的一小部分。自 2020 年 6 月主網上線以來,zkSync 網路已經處理了 400 萬筆交易,轉賬費用低至 0.20 美元。

zkSync 的交易可以使用任何受支援的代幣 (比如 ETH、DAI、RAI 等) 來支付交易費,也可以使用正在被轉移的這種代幣來支付,從而使使用者無需為了支付交易費而持有某種特定的代幣。截至撰文時,zkSync 網路中存入的 TVL (總鎖倉價值) 為 2400 萬美元。

截至目前,zkSync 網路最高的交易量是在一次 Gitcoin 贈款輪期間,峰值時該網路負載為每小時 20,000 筆交易,也即 5.6 TPS。儘管這比起 StarkEx 的 18,000 TPS 要少得多,但這持續了整整一個小時。

今年 7 月,zkSync 還增加了針對 NFTs 的功能,包括 NFT 的鑄造、兌換、轉移以及撤回至以太坊網路上。

上圖:ZKNFT 是一個概念證明 NFT 市場,其構建旨在展示 zkSync 網路的 NFT 功能。所有 NFTs 後設資料都上傳至 IPFS 上,且 NFT 的鑄造/交易成本僅約為 0.25 美元。

雖然 zkRollups 不需要像 Optimistic Rollups 那樣存在一個提款至以太坊 L1 主網的等待期,但 zkRollups 確實需要等待區塊被填滿之後才會傳送到 L1。在實踐中,這意味著如果交易量較低,那麼 zkRollups 的提款可能需要幾個小時。

上表對比了 zkSync 和 StarkEx 的累計交易量、總鎖倉價值以及周交易量 (10月1至7日這一週)。

03. 部署在測試網的 zkRollups

1) StarkNet

StarkNet 是 StarkWare 團隊致力於推出的下一個 zkRollup 迭代,計劃在本月釋出一個 alpha 主網。這將使得 StarkNet 成為首個支援通用智慧合約的完全可組合的 zkRollup 網路,而原本這被認為是好幾年之後才能實現的事情。

可組合性 (composability) 是指應用程式之間相互協作、構建在相互之上和相互連線的能力。到目前為止,具有智慧合約功能的 zkRollups,比如 StarkEx,並不具備使應用程式可組合的能力。

StarkNet 的測試網從今年 6 月開始上線並支援通用智慧合約,並從 8 月份開始支援可組合性。在該測試網上部署應用程式是無須許可的,因此任何人都可以使用 Cairo 語言編寫智慧合約並將之釋出在該測試網上,Cairo 是 StarkNet 網路的本地程式語言。StarkWare 團隊還與 dOrg 合作提供了一個簡單的 DEX (去中心化交易所) 來展示 StarkNet 的功能,如下圖所示:

截圖:https://amm-demo.starknet.starkware.co/swap

為了提供一個與以太坊類似的開發者體驗,以太坊客戶端 Nethermind 的 Nubia 團隊已經著手致力於 Warp (一個將以太坊 Solidity 智慧合約轉譯為 Cairo 合約的轉譯器) 的開發工作,該團隊已經演示了透過Warp 將以太坊 EVM 程式碼轉譯為 StarkNet 合約的能力。

StarkNet 測試網無須許可的環境已經使得該網路實現了富有成效的試驗。Twitter 使用者 Guiltygyoza 也在 StarkNet 測試網上演示了物理模擬 (見下圖),開啟了構建原語來支援遊戲的大門。

推文:https://twitter.com/guiltygyoza/status/1450161069058560000?s=20

2) zkSync 2.0

zkSync 2.0 是最初的 zkSync 網路的下一個版本,目標是在 zkRollup 上支援完全可組合的智慧合約。zkSync 2.0 的測試網已經在今年 10 月初上線,最初在該測試網上部署的應用是 Curve Finance。見下圖:

zkSync 2.0 還首次引入了一個 zkEVM 測試網。zkEVM 是一個模擬以太坊環境的虛擬機器,允許以太坊智慧合約部署到 zkRollup 上面。今年 10 月份,zkEVM 測試網宣佈了首個遷移至該測試網的應用 UniSync (Uniswap V2 的分叉版本),從而展示該網路的功能。

自 10 月份上線以來,UniSync 已經在該測試網上處理了超過 590,000 筆交易。不過,zkSync 的所有測試網目前都處於封閉測試階段,只允許被列入白名單的應用進行部署。

04. 路線圖

路線圖對於專案在定義未來目標和簡化旅程方面很重要。StarkNet 和 zkSync 2.0 都有一個展示各自目標的路線圖,二者的路線圖都是朝著成為一個完全去中心化的系統併為使用者提供安全性和穩定性的最終目標前進。

1) StarkNet

StarkNet 的路線圖主要有四步:

Step 0:基礎階段 (已完成)

Step 1:Platnets (行星):單應用 Rollup (已完成)

Step 2:Constellations (星群):多應用 Rollup

Step 3:Universe (宇宙):成為一個去中心化的 Rollup 網路

如下圖所示:

最初的步驟是為 StarkNet 的構建奠定基礎,這包括 Cairo 程式語言和 SHARP 功能,從而允許開發者能夠使用一種專門針對 zkRollup 最佳化語言來構建智慧合約,同時還能分攤成本。

Step 2 是 StarkWare 團隊當前正在構建的階段,這一階段將隨著 11 月份 StarkNet 主網的釋出而完成,這也將標誌著 StarkNet 作為一個支援通用智慧合約的完全可組合的 zkRollup 網路的釋出。

最後一步是 StarkNet 成為完全去中心化的、無須許可的 Rollup 網路。StarkNet 在主網上線時不會完成這一步,因為其主網在 11 月份上線時該系統將仍處於 alpha 測試階段,以確保任何 bugs 都能夠在不會在損害系統的情況下得到緩解。

StarkNet 是尖端技術,其安全性需要時間進行實戰測試。在最初的主網版本中,StarkNet 將執行唯一的定序器 (sequencer),並且存在需許可的智慧合約部署。但一旦 StarkWare 團隊認為 StarkNet 網路已經足夠安全,那麼該網路將實現去中心化,這樣先前僅由 StarkWare 團隊執行的任何部件都將轉變為無須許可准入。

2) zkSync

zkSync 路線圖的第一個階段始於 zkSync 1.0 的部署,也即部署一個專注於可擴充套件性支付的 zkRollup 網路。

zkSync 路線圖的第二階段是計劃在一個稱為 zkSync 2.0 的全新網路上支援可組合的智慧合約,預計將在未來幾個月的某個時間在主網上釋出。此外,一種稱為 Zinc 的新程式語言將作為 zkSync 2.0 智慧合約的本地語言。

zkSync 2.0 還將引入 zkPorter,這是一條允許 zkSync 2.0 使用者將交易資料釋出在 zkPorter (鏈下) 而非以太坊 (鏈上) 的 PoS 鏈,從而能夠實現更高的交易吞吐量。由於 zkPorter 交易並不會受到以太坊交易費的限制,因此預計 zkPorter 將成為一個成本更加低廉的替代選擇。

第三階段將引入隱私性,這將解鎖 zkRollups 的另一個知名屬性。這將會在零知識證明 (zk proofs) 不會給該系統增加大量成本的時候完成。最後的階段涉及到將 zkSync 2.0 過渡到具備抗審查性,這將要求該系統實現去中心化,並透過消除 Matter Labs 對該網路的任何控制來使其成為無須許可的網路。

05. 總結

StarkWare 團隊和 Matter Labs 團隊都致力於以 zkRollups 的形式提供具備尖端技術的網路,他們的 zkRollups 網路都正在區塊鏈可擴充套件性、隱私性和高效密碼學方面突破邊界。

就目前你可以使用的網路而言,StarkEx 已經上線了四個應用:DyDx 和 DiversiFi 用於交易,ImmutableX 和 Sorare 用於 NFTs;zkSync 則適用於簡單支付,並透過 ZKNFT 市場推出了 NFT 功能。

儘管在這兩個方案中,StarkEx 的使用量和效能都明顯優於 zkSync。鑑於 StarkEx 處理的累計交易量已經達到 1850 億美元,並提供了可驗證的 9,000 TPS 的交易能力,這使得 StarkEx 不僅成為使用量最高的 zkRollup,同時也是交易量最高的 Rollup —— 其交易量超過了 zkSync、Optimism 和 Arbitrum 逾 10 倍。隨著 StarkNet 即將於本月主網上線,StarkWare 團隊將推出一個支援通用智慧合約的完全可組合的 zkRollup,而很多人原本認為這要好幾年之後才會發生。

最後,請關注 StarkNet 和 zkSync 2.0 的主網版本,因為這是我們所知道的區塊鏈擴容的未來。

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