ROLL:zkRollup扩容最强音：一文对比Matter Labs和Starkware的方案

注：原文来自bankless，作者是Alex Beckett。

不要相信FUD，以太坊正在扩容。

几周前，David 写了一篇题为《Ultra Scalable Ethereum》的文章。

在文中，他解释了为什么以太坊正在从单一设计（共识、执行以及数据可用性都发生在一个地方）转变为模块化设计，以划分和优化这些功能。

图：CPU 和 GPU 经历了相同的单片到模块化的设计转换，以大幅提高可扩展性

今天我们将深入研究执行层，执行层是我们今天大多数人参与DeFi的地方，但在明天，执行层将是rollup。

而随着你对rollup的了解变得更多，你将开始意识到并非所有Rollup都是相同的。

截至目前，有两种类型的rollup很突出，zkRollup和optimistic rollup。

而今天我们聊的重点是zkRollup —— 一种使用零知识密码学证明来验证交易的rollup设计。

我们不去谈技术细节，而是比较Matter Labs 和 Starkware 这两个获得巨额VC资金支持的zkRollup方案。

零知识密码学是前沿的前沿，而通用 zkRollup则是以太坊扩容的圣杯。

那什么时候zkRollup能够到来呢？

Alex Beckett 向我们介绍了当今最好的两个 zkRollup 项目。

Plasm Network部署Matter Labs的ZKRollup Solidity合约:3月19日消息，Plasm Network创始人渡边雄太宣布团队已经成功部署Matter Labs的ZKRollup Solidity合约。[2021/3/19 19:00:23]

长期以来，以太坊在实施扩容解决方案方面面临着挑战，经过多年的研发，以太坊开发者社区已经转向以rollup为中心的路线图。

但并非所有rollup都是相同的，而在今天，我们将重点讨论一下zkRollup。

在zkRollup 领域竞争的两只领先团队是Matter Labs 和 Starkware。Matter labs拥有zkSync 1.0和zkSync 2.0，而StarkWare拥有StarkEx以及StarkNet。

让我们深入研究这些项目，但首先，先快速了解一下Rollup是什么。

Rollup 是一种扩容解决方案，它通过将交易捆绑在一起、压缩它们并将它们发送到共识层进行验证。这通过一次验证多笔交易来提高效率，同时还通过增加可以执行的交易数量来进行扩容。

突然之间，以太坊可以在不牺牲安全性的情况下将tps从15扩展到3000+ 。

特别是，相对于optimistic rollup而言，zkRollup能够使用零知识证明技术将隐私集成到rollup中。零知识通过允许一方向另一方证明某事而无需披露证明它所需的信息来实现隐私。然而，并非所有 zkRollup 都利用了零知识证明技术的隐私属性。

ZKRollup扩容团队MatterLabs完成A轮融资，USV领投:3月1日消息，以太坊ZKRollup扩容方案MatterLabs宣布完A轮融资，联合广场风投（USV）领投该轮，此前的投资者Placeholder、1kx和Dragonfly继续参与本轮，除此之外还有zkSync的生态合作方，包括Aave、Balancer、1inch、Curve、Binance、CoinbaseVentures、火币、路印、Argent、MYKEY、imToken、Flexa、MoonPay、ripio、CoinGecko，但尚未公开具体的融资金额信息。[2021/3/1 18:05:07]

此外，更多的用户进行zkRollup交易会使得网络的使用成本变得更低，这与典型的区块链是相反的，一般情况下，随着网络使用量的增加，区块链的使用费用会变得更加昂贵。

rollup和以太坊之间的这种新的创新动态被称为“模块化区块链”。

StarkEx是StarkWare于2020年6月推出的zkRollup，其支持通用智能合约（此处的通用指智能合约具有运行任意逻辑的功能）。应用程序可以部署在StarkEx上，并利用zkRollup的可扩展性，同时提供与以太坊相似甚至更好的用户体验。

迄今为止，StarkEx已通过其托管的四个协议（dYdX、ImmutableX、DeversiFi 和 Sorare）处理了 4200 万笔交易以及1850亿美元的累积交易额。

Google Cloud 在客户用例中新增路印协议 Loopring 的 zkRollup 扩容方案:Google Cloud 在客户和案例研究中新增路印协议 Loopring 的 zkRollup 扩容方案。根据该案例专页的描述，路印协议 Loopring 选择 Google Cloud 的可扩展性和速度来减少交易时间，为 zkRollup 客户提供更好体验，可将用户资金释放等待时间缩短 40％。Google Cloud 计算引擎通过自定义 VM 解决方案可节省 15％的计算成本，从而为用户降低了交易费用，此外还可将部署时间从几分钟缩短到几秒钟，以提高员工效率，最终增强交易计算性能并改善客户服务。[2020/12/19 15:47:42]

因为rollup部署在以太坊上，因为它们会受到以太坊局限性的限制，因此，StarkEx 推出了一个名为 validium 的新系统，为应用程序和用户提供更便宜的选择。

Validium 的机制与 zkRollup 非常相似，唯一的区别是 zkRollup 中的数据可用性是在链上，而 Validium 将其保持在链下。这允许 Validium得以实现更高的吞吐量。

Alex Gluchowski

Validium交易费用非常便宜，在实践中，它们已经被StarkEx上的协议抽象掉了。ImmutableX就是这样一个例子，铸造和交易NFT的gas费用均为0美元，而以太坊的NFT交易费用在20-250美元之间。DiversiFi还提供了0美元的gas费用，使其能够遵循与中心化交易所类型的费用结构。

路印COO Jay：路印将AMM交易模式带到了zkRollup二层:据官方消息，币赢CoinW《共识52》第十一期《ETH2.0的扩容之路——Layer2能否突破DeFi的局限?》主题AMA中,路印COO Jay讲到:DeFI其实就在把现实金融世界里面的各种场景在区块链世界里面再造出来，比如?Compound 就对应传统银行借贷，MakerDAO 有点像央行铸币，各种?DEX 实现的是交易需求。一个很明显的趋势就是DeFI项目都在往二层迁移，就是因为以太坊主网实在太拥堵了，而路印协议绝对是二层解决方案中的派头兵，Loopring 是世界上首个基于?zkRollup 的DEX，也是世界上首个基于zkRollup 的AMM, 并且已在以太坊主网上平稳运行快1年左右的时间了。

路印再次创造了历史，将AMM这种交易模式带到了zkRollup二层。路印的新技术甚至可以把一个订单拆解到AMM和订单本做局部成交，用以寻找到最有的成交价。这将有可能改变交易所的竞争格局, 我们期待AMM和挂单交易的结合能给用户崭新的体验。[2020/12/3 23:01:03]

StarkEx 还具有了SHARP 功能，该服务允许将来自多个应用的rollup批量交易聚合为一笔交易，并立即发布到以太坊，它目前与 DeversiFi 和 Sorare 一起运行，使它们能够为用户进一步降低操作成本。

zkSync

zkSync 是由Matter Labs打造的zkRollup二层网络，它专为可扩展的支付而构建，用户可以将资金存入该网络并与其他 zkSync 帐户之间进行交互转账，而成本只是以太坊主网的一小部分。自2020 年 6 月主网启动以来，zkSync已处理了 400 万笔交易，转账的费用低至 0.20 美元。

Loopring首席技术官：zkRollup拥有以太坊层级的安全性:金色财经报道，在今日OKEx矿池与以太坊中国社区主办的ETH 2.0 AMA中，Loopring首席技术官Steve Guo表示，zkRollup是一种用于以太坊的可扩展性方案，通常是被定义为Layer 2的解决方案。它能处理更多交易，更快速并且成本更低。它在链下批量执行所有计算，并且只向以太坊提交一个小的零知识证明（不能是伪造的证明）进行验证。由于以太坊会验证这些证明，并且存储足够的数据来准确判断链下账户的状态，因此zkRollup拥有以太坊层级的安全性。零知识证明框架目前有好多种，路印协议最终选定了zkSnark作为背后的零知识证明框架，主要是因为zkSnark的证明数据大小是目前最小的，这就意味着链上成本能做到最低，同时生成证明所必须的链下计算成本也不高，技术框架本身也已经过ZCash多年的实践考验过的。整个方案的关键点就在于：区块链上只是负责存储数据和验证零知识证明，其余的计算处理都是通过在链下更改Merkle树的方式来实现，从而极大的减小对区块链资源的消耗，提升区块链的整体性能。又因为链下部分有链上验证的辅助，所以也能确保链下处理资产的安全性和正确性。从而达到在不牺牲区块链带来的安全前提下，提升区块链的整体性能。[2020/6/17]

用户交易可使用任何支持的代币（例如ETH、DAI、RAI）以及正在转移的代币进行支付，而无需持有特定的费用token。截至目前，zkSync 所有存款的 TVL 总额为 2400 万美元。

zkSync网络迄今遇到的峰值负载是在Gitcoin 赠款期间，大约为每小时20000笔交易（TPS 5.6），尽管这比StarkEx 展示的 18,000 次转账少了很多，但它持续了整整一个小时的时间。

今年7月份，zkSync 还增加了 NFT 的功能，用户可使用它铸造、交换以及转移NFT。

虽然 zkRollup不需要像optimistic rollup那样有一个提款的等待期，但zkRollup在发送到 L1 之前确实必须等待区块填充。实际上，这意味着如果交易数量低，提款可能需要等待几个小时的时间。

StarkNet

StarkNet 是 StarkWare 的下一次zkRollup迭代，根据计划，他们将于本月推出StarkNet alpha 主网。这可能会使其成为第一个在完全可组合的网络上提供通用智能合约的 zkRollup，而这是一个被认为需要数年时间才能实现的壮举。

所谓可组合性，是指应用程序协调、相互构建和互连的能力。截至目前，类似StarkEx这样具有智能合约功能的 zkRollup，还不具备使应用程序具有可组合性的能力。

StarkNet的测试网自6月份开始启用通用智能合约，自8月份开始启用可组合性。应用程序部署是无许可的，因此任何人都可以编写智能合约，并使用原生编程语言Cairo在测试网上发布它们。StarkWare提供了一个简单的DEX，与dOrg合作演示StarkNet的功能。

为了提供与以太坊类似的开发体验，Warp 团队展示了将以太坊 EVM 代码编译成 StarkNet 合约的能力。

zkSync 2.0

zkSync 2.0是初始 zkSync 网络的下一个版本，其目的是在zkRollup上实现完全可组合的智能合约。今年10月份，zkSync 2.0的测试网上线，而Curve Finance 成为了初始的测试应用。

ZkSync 2.0 还引入了 zkEVM 测试网，这是一个模拟了以太坊环境的虚拟机，它允许将以太坊智能合约部署在zkRollup 上。据悉，项目方已通过UniSync（Uniswap V2 的一个分叉）展示了zkEVM 测试网的功能。

自 10月份推出以来，UniSync已经在其测试网上处理了59万笔交易，尽管如此，zkSync 的所有测试网目前都处于封闭测试阶段，其只允许白名单的应用程序进行部署。

路线图对于确定未来目标以及简化复杂旅程的目标非常重要。StarkNet和ZKSync 2.0都有显示其目标的路线图愿景，两者都朝着安全、稳定且完全去中心化的最终目标迈进。

StarkNet的路线图有四个步骤：

Step 0：基础

Step 1：行星：单应用rollup

Step 2：星座：多应用rollup

Step 3：宇宙：去中心化rollup

最初的步骤为 StarkNet 的构建奠定了基础，这包括Cairo 编程语言和 SHARP，它们允许开发者使用针对 zkRollup 优化的语言构建智能合约，同时分担成本。

Step 2是 StarkWare 正在构建的当前阶段，它将随着 11 月StarkNet主网的发布而完成——这标志着 StarkNet 的发布是一个支持通用智能合约的完全可组合的zkRollup。

最后一步是StarkNet过渡到完全去中心化、无需许可的 rollup。这不会与初始主网发布同时完成，因为系统仍将处于 alpha 测试阶段，以确保可以在不损坏系统的情况下缓解任何漏洞。在最初的主网发布中，StarkNet 将运行唯一的排序器并进行许可制的智能合约部署。一旦 StarkWare 预计 StarkNet 的安全性足够，它将完成去中心化。

zkSync 路线图的第一阶段始于 zkSync 的部署——一个专注于可扩展支付的 zkRollup。

第 2 阶段计划在名为 zkSync 2.0 的新网络上开发可组合智能合约，该网络有望在未来几个月的某个时间在主网上发布。与此同时，一种新的编程语言 Zinc 将作为智能合约的原生语言。

zkSync 2.0 还将引入 zkPorter，这是一个PoS 链，它允许zkSync 2.0用户在zkPorter而不是以太坊上发布交易数据，从而实现更高的交易吞吐量。由于 zkPorter 交易不受以太坊交易费用的限制，因此有望成为更便宜的替代方案。

第 3 阶段会引入隐私，这会解锁 zkRollup的另一个显着特性。这将在 zk 证明不会给系统增加大量开销的时候完成。最后一个阶段涉及将 zkSync 2.0 转变为抗审查——要求系统去中心化，并通过取消Matter Labs团队对网络的任何完整控制而变得无需许可。

StarkWare和Matter Labs都以zkRollup的形式提供了具有尖端技术的网络，这些网络正在推动区块链扩容、隐私和高效密码学的界限。

对于你现在可以使用的网络，StarkEx有四个应用程序，DyDx和DiversiFi用于交易，ImmutableX和Sorre用于NFT。而zkSync 适用于简单转账以及NFT交易。

相比之下，凭借1850亿美元的累积交易量以及9000 TPS的可验证交易能力等指标，StarkEx证明了自己是最常用的zkRollup，其数据是zkSync、Optimism以及Arbitrum的10倍多。随着本月StarkNet 的推出，StarkWare还将推出一个完全可组合的通用智能合约zkRollup，而许多人认为这离实现还有几年的时间。

最后，请留意StarkNet和zkSync 2.0的主网版本，因为这是我们所知道的区块链扩容的未来。

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