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小編：記得關(guān)注哦

來源：Ray

原文標題：ArkStream Capital: 詳解 zk 在擴容和隱私保護賽道的投資機會

零知識證明和擴容

目前來看，區(qū)塊鏈所有設(shè)計的出發(fā)點，本質(zhì)都是圍繞區(qū)塊。交易構(gòu)成區(qū)塊數(shù)據(jù)，共識機制決定區(qū)塊生成、驗證和順序。按照交易的角度思考，交易經(jīng)過用戶私鑰簽名發(fā)起，經(jīng)由網(wǎng)絡廣播，進入全網(wǎng)交易內(nèi)存池，區(qū)塊構(gòu)造者/MEV搜索者/定序器挑選交易，提交交易列表給區(qū)塊構(gòu)造者，區(qū)塊構(gòu)造者/區(qū)塊生產(chǎn)者向網(wǎng)絡提交區(qū)塊，區(qū)塊驗證者驗證區(qū)塊合法有效以后確認上鏈。按照區(qū)塊的角度思考，區(qū)塊要完成構(gòu)造、提交上鏈和上鏈確認三個步驟。去中心化的設(shè)計機制，會為交易或區(qū)塊的每個環(huán)節(jié)增加全網(wǎng)成本和安全性，以此實現(xiàn)機器信任。合法的最長區(qū)塊鏈，我們稱之為主鏈/一層網(wǎng)絡/基層鏈/Layer1。

在軟件設(shè)計開發(fā)領(lǐng)域，設(shè)計模式有單一職責、設(shè)計架構(gòu)有分層架構(gòu)，設(shè)計原則有高內(nèi)聚低耦合，這一切的理論和指導為的都是以模塊化的思想重構(gòu)軟件。區(qū)塊鏈的模塊化，可以從數(shù)據(jù)可用（數(shù)據(jù)層）、邏輯執(zhí)行（執(zhí)行層）和共識機制（共識層）三個主要層面進行劃分。如果將擴容對應到這三個層面，那么，分別會有數(shù)據(jù)層擴容、執(zhí)行層擴容和共識層擴容。為了簡化，我們按照主鏈變動與否，分為鏈上擴容和鏈下擴容。鏈上擴容方案有增加區(qū)塊大小、分片、調(diào)整共識機制。鏈下擴容方案有隔離見證、狀態(tài)通道、側(cè)鏈、Plasma、Rollup。DeFi的爆發(fā)和NFT 的盛行讓以太坊網(wǎng)絡的擴容需求日益激增，2021年12月，Vitalik 發(fā)布了《Endgame》，描繪了以太坊的未來將會是中心化出塊、去中心化驗證以及多Rollup并存的。在 Vitalik的大力支持下，Rollup成為了以太坊鏈下擴容的主流方案。在眾多的Rollup細分方案中，按照技術(shù)類型，可分為Optimisitc Rollup（ORU）和ZK Rollup（ZKR），他們之間主要的區(qū)別是交易有效性保證方案不一樣，Optimistic采用博弈的欺詐證明，ZK Rollup采用數(shù)學的零知識證明。

不管是Optimistic Rollup、還是ZK Rollup，它們都要在繼承以太坊的安全性和數(shù)據(jù)可用性前提下，處理大量的交易和支持智能合約的通用計算。Optimistic Rollup是將大量的交易數(shù)據(jù)進行壓縮，然后把壓縮以后的交易數(shù)據(jù)和狀態(tài)根提交到以太坊。另外，Optimistic Rollup網(wǎng)絡設(shè)有挑戰(zhàn)者的角色，它們可以對提交到以太坊的數(shù)據(jù)進行欺詐證明，然后再經(jīng)由Optimistic Rollup網(wǎng)絡共識回滾無效的交易。至于ZK Rollup，批量處理交易數(shù)據(jù)的時候，使用了零知識證明技術(shù)，在保證了交易數(shù)據(jù)有效性的基礎(chǔ)上，直接將證明提交到以太坊，即時達成狀態(tài)的最終一致性。在智能合約通用計算方面，Optimistic Rollup是直接延用以太坊EVM，而ZK Rollup的團隊要么是研發(fā)zkVM、要么是采取zkEVM的道路，所以，dApp的項目可以在Optimistic Rollup無縫遷移，而在ZK Rollup網(wǎng)絡大部分都需要做可大可小的改動。

不同種類的Rollup，設(shè)有特別的網(wǎng)絡參與者，ORU有提出欺詐證明的挑戰(zhàn)者，ZKR有進行計算和聚合零知識證明的計算證明者和聚合者。Layer2 通過將二層網(wǎng)絡的交易批量處理（Rollup）以后，提交到一層網(wǎng)絡特定的智能合約，由此獲得一層網(wǎng)絡的安全性和數(shù)據(jù)可用性。此時，一層網(wǎng)絡的去中心化程度、區(qū)塊驗證機制都會成為二層網(wǎng)絡交易有效性的背書。

在Layer2網(wǎng)絡技術(shù)方案和架構(gòu)，相比于采用博弈模型的ORU，采用零知識證明，能進行數(shù)學驗證的ZKR將更有技術(shù)優(yōu)勢，只是后者發(fā)展相對緩慢，需要更多的時間，因此也有大量的項目在這個領(lǐng)域進行前瞻式的探索。接下來，我們將探討多個ZKR相關(guān)項目。

Starkware：基于自研STARK協(xié)議，發(fā)明Cairo電路編程語言及其zkVM的技術(shù)服務商。產(chǎn)品線有專用型的StarkEx和通用型的StarkNet。StarkEx定位是服務特定應用需求的二層網(wǎng)絡擴容引擎，已經(jīng)服務不少客戶，例如Sorare、Immutable、dYdX （V3）、DeversiFi（rhino.fi）、Celer等，現(xiàn)在也有超過6億美金的TVL、2億多的交易量等業(yè)務數(shù)據(jù)。

StarkNet定位是通用的、可組合的、去中心化的ZKR。整個StarkNet的核心參與者：StarkNet OS、STARK Prover和Blockchain Dispatcher。StarkNet OS類似于EVM在以太坊的角色，承擔交易排序和交易零知識證明計算任務分派。STARK Prover是交易零知識證明的證明方，負責計算證明。Blockchain Dispatcher是L1/L2網(wǎng)絡之間通信的橋梁。

Figure1: StarkNet Intro

Figure2: StarkNet Messaging Mechanism L2->L1

StarkNet官方網(wǎng)關(guān)StarkGate已經(jīng)發(fā)布上線，會不定期開放限制額度的存取款體驗，現(xiàn)在橋接的資產(chǎn)總數(shù)大概為775個ETH 。Cairo語言風格偏向Golang和Python之間，新增電路編程語言的原生類型：Field Element（felt），開發(fā)通用庫偏少，主要是官方提供。不支持zkEVM，也即不支持Solidity代碼的直接編譯部署，需要先通過Warp轉(zhuǎn)譯器轉(zhuǎn)成Cairo代碼再做部署，Solidity部分特性明確不支持，其中影響比較大的是SHA256。StarkNet的生態(tài)項目涵蓋錢包、DEX、DAO 等多個賽道，以原生項目為主，和以太坊dApp項目重合度較低，具體可以參考官方生態(tài)網(wǎng)站。從區(qū)塊瀏覽器可以看到，目前沒有頻繁的交易數(shù)量，每個Block的平均交易數(shù)是115筆左右。

StarkNet發(fā)布了多次Alpha版、當前處于Constellations階段，正在研究和實現(xiàn)去中心化的StarkNet OS和StarkNet Prover。

Figure3: StarkNet Decentralization Roadmap

zkSync ：基于PLONK協(xié)議（1.0版本）和自研無需可信設(shè)置的、透明的RedShift協(xié)議（2.0版本/未來），支持Solidity/Vyper編程的zkEVM的ZKR。zkSync 1.0之前推出Zinc電路編程語言和對應的SyncVM（zkVM），現(xiàn)在基本停滯，改為支持Solidity/Vyper編程的zkEVM，也即zkSync 2.0?，F(xiàn)在處于zkSync 2.0測試網(wǎng)迭代階段，未來100天將會發(fā)布主網(wǎng)和實現(xiàn)zkEVM開源。除了數(shù)據(jù)上鏈的zkRollup方案，zkSync也推出數(shù)據(jù)不上鏈的zkPorter方案。zkSync 2.0用Operator操作者和System Contracts系統(tǒng)合約的設(shè)計完成L2到L1合約部署功能、L2/L1通信功能等。當前的Operator操作者由zkSync團隊運行，未來將進行去中心化改造。由于zkSync宣稱EVM字節(jié)碼的兼容性，且作為社區(qū)驅(qū)動型項目，zkSync獲得不少以太坊知名dApp項目方支持，例如1inch 、Yearn Finance、Aave 、Chainlink 和The Graph等。zkSync的生態(tài)項目可以通過官方生態(tài)網(wǎng)站查詢，Live狀態(tài)的有錢包、衍生品交易所和橋等。從區(qū)塊瀏覽器可以看到，提交確認的區(qū)塊有接近10萬，總交易數(shù)超過1千萬，平均每個區(qū)塊交易數(shù)為100筆。zkSync 2.0測試網(wǎng)運行約有半年，一直在進行zkEVM的實現(xiàn)和以太坊JSON-RPC的兼容。zkSync的2.0版本可能是最快上線的兼容zkEVM的ZK Rollup，待其上線后，將很大程度上降低用戶門檻，進一步吸引用戶使用該L2網(wǎng)絡。

Figure4: zkSync 2.0 100 Days to Mainnet

Scroll：原生zkEVM方案、集成ZK各項前研技術(shù)（多項式承諾、Lookup Table、遞歸證明）和GPU/ASIC硬件加速的ZKR。Scroll的L2網(wǎng)絡由Node（Replayer、Sequencer、Coordinator）和Roller組成，以及對應的L1上面的Bridge和Rollup智能合約。推薦大家直接閱讀官方發(fā)表的架構(gòu)講解文章，非常通俗易懂。這里我們簡單說說：Sequencer接收L2交易，處理L2交易列表，構(gòu)造區(qū)塊和狀態(tài)根，Coordinator監(jiān)控區(qū)塊和分發(fā)區(qū)塊的執(zhí)行棧給Roller，Roller計算zkEVM的電路和生成聚合電路證明，再返回給Coordinator，Coordinator通過Replayer提交到L1的Rollup合約，Replayer也承擔L1/L2通信橋的功能。由于Scroll和以太坊基金會PSE（Privacy & Scaling Explorations）共同在隱私和擴容問題研究一年多時間，Scroll的zkEVM方案非常原生。從Scroll公開的代碼倉可以看出，zkEV