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。
知情人士：阿里达摩院正在研发类ChatGPT的对话机器人:金色财经报道，据阿里巴巴一名资深技术专家爆料，阿里达摩院正在研发类ChatGPT的对话机器人，目前已开放给公司内员工测试。从曝光截图来看，阿里巴巴可能将AI大模型技术与钉钉生产力工具深度结合。（21财经）[2023/2/8 11:55:21]
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。
币信对话Nic Carter：区块链更像是批发网络 而不是零售网络:币信全球商务拓展总监在币信直播间对话Coin Metrics创始人Nic Carter，探讨早期互联网发展和比特币发展。Nic Carter表示：我认为主要区别在于这是一场货币革命，而互联网是一场通信革命。在全球范围内，资本第一次真正变得无摩擦。这是一个巨大的变化。我认为这最终将杀死最弱的主权货币，因为它们会选择更坚挺的货币（例如美元）并拒绝本国货币，就像厄瓜多尔那样。比特币是一种非国家货币商品，如果人们选择它，它有可能成为中立的全球储备资产。互联网在其历史的大部分时间内还是一场面向消费者的革命，而我想说的是，公共区块链更像是批发网络，而不是零售网络。从根本上讲，普通用户很难存储私钥并且安全地进行交易。因此，我们看到了行业中出现大量中间媒介。我认为大多数用户最终都将通过银行、交易所或托管人与公共区块链进行交互。但是无论如何，他们将从这些资产中获得全部价值。[2020/7/3]
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。
区块链行业协会正尝试与SEC对话 讨论STaaS市场监管问题:5月14日消息，区块链行业协会POSA（The Proof of Stake Alliance）正与美国证券委员会（SEC）对话，以讨论Staking-as-a-Service（STaaS）市场监管问题。POSA预向SEC证明，采用股权证明(PoS)协议是有效和具有可扩展性的；并向SEC讨论其监管问题，包括要求STaaS供应商避免提供投资建议，避免提及金融行业术语（如“利益”,“红利”或“收益率”），并关注网络安全等。此前2019年8月，POSA协会是由多家区块链项目组成的行业协会，成员包括Interchain Foundation、Blockfolio等，协会致力于为美国立法者和监管机构提供关于区块链技术的教育。（Cointelegraph）[2020/5/14]
代码自动评分程序——零知识证明的简单示例。资料来源：Gradescope。
声音 | Beam首席执行官：Beam团队和莱特币团队一直保持着开放的对话:莱特币目前正在开发Mimblewimble隐私技术。基于Mimblewimble的隐私币项目Beam首席执行官Alexander Zaidelson在接受采访时表示，Beam团队和莱特币团队一直保持着开放的对话。Zaidelson称：“从一开始，我们就在构建解决方案方面提供了帮助，主要与结构和设计有关。” 本月早些时候，莱特币曾宣布正在与Grin开发人员David Burkett合作，进一步开发Mimblewimble。[2019/8/28]
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。
央视财经《对话》：区块链的价值是互联网的十倍:今日晚间央视财经《对话》播出区块链相关内容，张首晟、徐昊等对话嘉宾对区块链是互联网的第二个时代；区块链的价值是互联网的十倍；区块链是制造信任的机器进行了个人理解的区块链价值解读。[2018/6/3]
正如VitalikButerin所说：
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。
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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