深度解析 zkRollup:主要项目及应用案例详览

2023年标志着zkRollups从研究阶段正式迈入生产阶段。多个项目如Starknet、zkSync、Scroll、Polygon zkEVM和Linea已推出各自的解决方案,推动zkRollup技术的发展。新兴概念如协处理器、证明器市场、共享证明器和zk聚合层正使zkRollup生态系统变得更加高效和去中心化。

zkRollup的运行包括三个主要阶段:执行、证明生成和证明验证。多个项目正致力于优化zkRollup供应链中的每个环节。尽管zkRollups在2022年仍处于研究阶段,2023年已开始展示其未来潜力。与Optimistic Rollups相比,zkRollups提供了更短的最终确定时间、更高的安全性以及更低的运营成本。然而,与Optimistic Rollups相比,zkRollups的技术路线图仍在不断演变。

zkRollups的未来展望

zkRollups正在快速发展,其中出现了许多新术语,如协处理器、证明器市场、共享证明器和zk聚合层。这些新概念正帮助构建一个更高效、更去中心化的zkRollup生态系统。zkRollup的操作包括三个主要阶段:执行、证明生成和证明验证。每个阶段都在不断发展中,以下是对这些阶段的简要总结:

  • 执行:zkVM、协处理器
  • 证明生成:证明市场、证明聚合器
  • 证明验证:结算层

随着供应链的不断完善,zkRollup生态系统将变得更加高效。在本文中,我们将首先介绍zkRollups的基础知识,然后详细探讨zkRollup供应链中正在构建的主要项目。

1. zkRollup基础知识

zkRollup是一种使用零知识证明(ZKP)的Rollup技术。如果你对ZKP还不熟悉,接下来会详细解释。zkRollup如何运作,以及ZKP技术为什么特别适合Rollup,将在本节中一一揭示。

1.1 什么是ZKP?

1.1.1 ZKP概述

零知识证明(ZKP)是一种加密技术,允许证明者在不透露实际数据的情况下证明某个陈述的真实性。主要有两个角色:

  • 证明者:提供声明并希望向验证者证明其真实性。
  • 验证者:评估证明者的声明是否真实,而无需了解具体数据。

ZKP的三个主要特征:

  • 完整性:如果声明真实,验证者会确信其真实性。
  • 可靠性:如果声明虚假,证明者无法欺骗验证者。
  • 零知识:验证者仅能得知声明的真实性或虚假性,其他信息不可得知。

1.1.2 ZKP示例

以“阿里巴巴的洞穴”作为例子来说明零知识证明。证明者(P)声称拥有通过秘密门的钥匙,验证者(V)需要确认这一点。P可以选择不同路径,V要求P从特定路径出现。通过多次验证,V可以确信P拥有钥匙,但不会了解钥匙的具体信息。

1.2 Rollup和zkRollup简介

1.2.1 Rollup概述

Rollup是一种Layer 2扩展解决方案,它在Layer 2链上处理交易,将状态提交到Layer 1链上进行记录和管理。Optimistic Rollups和zkRollups是当前主要的Rollup技术。Rollup通过批量传输交易数据到Layer 1来提高以太坊的吞吐量。

1.2.2 zkRollup与Optimistic Rollup的区别

zkRollups使用有效性证明(如zk-SNARK或zk-STARK)将大量交易压缩为小的证明,并在Layer 1链上记录和验证。这种方法比Optimistic Rollups更高效,且不需要争议期。zkRollups的非交互式特性提高了效率,而简洁性则保证了经济性。

1.2.3 zkRollup的操作流程

zkRollup包括两个主要组件:

  • Sequencer:负责收集和处理Layer 2的交易,并提交结果到Layer 1。
  • Rollup Contract:Layer 1上的智能合约,用于存储和验证交易数据。

zkRollup的流程如下:

  1. 交易批处理和状态变化计算:将Layer 2上的交易汇总并计算状态根。
  2. 有效性证明生成:生成证明以验证状态根的正确性。
  3. 状态根和有效性证明提交:将证明和数据提交给Layer 1的Rollup合约。
  4. 验证和更新:Rollup合约验证数据并更新状态。


2. zkRollup供应链概览

zkRollups的供应链包括三个主要过程:执行、证明生成和证明验证。每个过程都有专门的项目支持。

2.1 执行 - zk路线中的执行

2.1.1 zkVM

zkVM(零知识虚拟机)专用于执行计算并生成零知识证明。主要类型包括:

  • zkEVM:模拟EVM环境,支持现有以太坊合约。
  • zkRISC:基于RISC-V的通用zkVM,支持多种编程语言。
  • CairoVM:优化STARK证明生成,提高性能和可扩展性。

2.1.2 协处理器

协处理器用于支持链下复杂计算,通过ZKP确保结果的正确性。示例项目包括:

  • Axiom:开发ZK协处理器系统,支持链下计算和数据隐私。
  • Phat Contracts(Phala网络):增强可扩展性,支持多链功能。

2.2 证明生成 - 产生零知识证明

2.2.1 证明生成市场

证明生成市场提供去中心化证明生成、拍卖机制以及硬件利用率和成本效率。一些项目包括:

  • Succinct Network:开发去中心化证明市场,优化证明生成。
  • =nil; Foundation:提供去中心化的证明市场,允许证明请求者提交证明请求。

结语

zkRollup技术在不断进步,新的概念和项目正推动其发展,使其在效率和去中心化方面表现出色。随着zkRollups的成熟,我们将看到更多创新和应用落地,为区块链生态系统带来深远影响。

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