ROL:深度解读zk-Sync2.0和zk-Rollups的未来

原文标题：《zk-Syncv2.0andtheFutureofzk-Rollups》

原文作者：@0xfishylosopher，Web3.comVentures

原文编译：SHL，PANews

。但在所有流行语的背后，"zk-Rollups"到底指的是什么？zk-Sync的作用在哪？在本文，我将努力深入探讨zk-Rollups的工作原理和实际用例，并阐述zk-Syncv2.0的关键技术特征，探索这项被期待已久的技术，进一步地分析它对未来影响。zk-Rollups的工作原理

为什么我们特别需要zk-Rollups？虽然以太坊很有用，但目前以太坊网络，从根本上看是一种无法规模化的经济。因为随着以太网络活动的增加，GAS价格会变的非常昂贵，尤其是在以太网络处理量突发激增的时候，这种效应就愈发明显。随着以太网络的不断发展，以太网络有限的可拓展性已成为它进一步发展的致命弱点。

"Rollups"的出现就是为了解决以太坊网络的拓展性问题。以太坊Rollups本质上是一种"插件"，为以太坊提供指数级别的可扩展性，从而修复它高Gas的现状。这个想法背后的逻辑很简单。想象一下，你需要从A点到B点携带5件物品。"常规"的方式是携带物品1、物品2等，一个接一个地携带。但这显然效率缓慢且繁琐，"Rollups"本质上是将5件物品“打包”到一个袋子中，因此你可以一次就把它们都携带完成，而不是分开5次来携带。

《上海市民政事业发展“十四五”规划》：推动区块链等信息技术与民政工作深度融合:8月13日，上海市人民政府办公厅印发《上海市民政事业发展“十四五”规划》的通知，《规划》要求推动区块链等信息技术与民政工作深度融合，提高大数据信息综合服务管理及辅助决策应用水平，实现系统集成共建，数据开放共享。[2021/8/13 1:53:51]

在这个过程中，有两点是需要注意的：

1.如何确保"Rollups"能够"容纳"所有的东西？

2.如何确保"Rollups"不被？

zk-Rollups是利用"零知识证明"来解决这两个问题的领先rollup技术类型之一。为了解决这些问题，Zk-Rollups会将一定数量的交易捆绑在一起，在Layer2上进行计算，并将状态变更，且将"有效性证明"提交给Layer1上的验证者，以表明计算是完整完成的。这个"有效性证明"是以"零知识证明"的形式出现的，这是一种告诉他人你知道什么而不告诉他人你怎么知道的数学方法。

zk-Rollups的圣杯在于零知识以太坊虚拟机(zk-EVM)，它允许开发人员在不修改以太坊智能合约的情况下对DApps进行转移。但这是存在一定难度的，因为每个"问题"都需要不同的"测试代码"，所以开发一个"证明算法"来解决所有可以想象的测试代码的“证明算法”，是零知识证明和zk-Rollups的技术瓶颈。

江苏省农科院将区块链应用于农产品质量安全的深度溯源:最近，江苏省农业科学院农业区块链产业研究院将区块链技术嫁接到农业上，保证农产品的质量安全控制与追溯。该院院长卞立平表示，区块链平台能够为每个参与农业产供销的企业或个人提供一份日志，每人都可以自由记录信息。相较于传统的生产管理和追溯系统，数据上链以后是不可以篡改的，可以大大提高数据的真实性、可靠性和安全性。此外，江苏省农科院将区块链技术应用到农产品质量安全的深度溯源上，大大提高了数据的可信度，已获得了2020数字江苏建设优秀实践项目。（扬子晚报）[2021/4/3 19:42:23]

正如Vitalik所说的：总的来说，我认为在短期内optimisticrollup可能会在通用的EVM计算中胜出，而ZKRollup可能会在简单的支付、交易和其他特定应用案例中胜出。但从中长期来看，随着ZK-SNARK技术的改进，ZKRollup将在所有案例中胜出。

因此，从历史上看，zk-Rollups仅是针对特定应用用例的技术，其中“测试用例”定义明确且范围有限。但是一些项目正在迅速向“山上的城堡”推进，一种通用的EVM兼容zk-Rollup算法。

工信部辛国斌：推动区块链与金融深度融合 提高企业融资便利性:10月22日，在2020金融街论坛年会上，工业和信息化部副部长辛国斌表示，支持银行在合理区间自主、理性确定对制造业相关企业的贷款利率，发挥贷款市场报价利率方向性和指导性作用。辛国斌称，通过引导贷款利率下行等方式，推动金融部门降低企业融资综合成本，强化金融科技创新，推动大数据、云计算、区块链、人工智能与金融深度融合，提高制造企业融资的可得性和便利性。（新京报）[2020/10/22]

PolygonHermez和Scroll）。zk-Sync1.0要求用户重新构建其代码库的大部分内容，以便从EVM迁移到zk-Sync。与zk-Syncv1.0不同，在zk-Sync2.0中，程序员可以在几乎没有变化的情况下部署其应用程序。

实际上，并非所有的zk-EVM都是等效的。它们在可组合性和高性能之间存在着明显的权衡。在这种权衡中，zk-Sync选择了高性能，从而牺牲了可组合性。

在Vitalik看来，目前主要有四种不同类型的zk-EVM，这四种类型如下图所示：

西安经开区大力推进区块链等数字技术与传统产业深度融合:9月25日，西安经开区5个首批市级数字经济示范区、园、平台项目，3个2020年数字西安建设优秀成果和最佳实践案例被正式授牌。经开区以打造西部先进制造业和数字经济高质量发展示范区为目标，搭建“4+4+4”产业体系，发挥自身优势，对现有产业进行数字化升级改造，大力推进物联网、5G、大数据、区块链等数字技术与传统产业深度融合。（西安日报）[2020/9/28]

zk-EVMs的类型，改编自：https://vitalik.ca/general/2022/08/04/zkevm.html

正如Vitalik所述，在目前的状态下，zk-Sync2.0是第4类zk-EVM。与EVM不同，zk-Sync2.0能够使用自己的编译器编译，可以使用Solidity和高级语言编写智能合约。由于zk-Sync可以完全控制其编译器的设计，因此他们能够积极优化速度和吞吐量。但这样做的代价是，一些DApps和EVM调试工具链可能与zk-Sync2.0不兼容。从本质上看，zk-Sync与Ethereum有相同的“汽车外壳”，但换了一个引擎。

声音 | 北大光华院长：推进金融体系与区块链等新兴科技深度融合:据中国新闻网援引中新经纬客户端报道，北京大学光华管理学院院长刘侨在《如何化解民营企业融资困局》提到，发展多元金融业态，提供差异化金融服务，推进金融体系与大数据、机器学习、区块链等新兴科技深度融合，探索利用大数据等新兴技术手段完善征信机制，降低银企间建立信任的成本，进而降低民营企业融资成本。[2018/12/13]

事实上，在zk-Sync开发者文档中，MatterLabs声称，虽然智能合约"读取"操作可以在不改变代码的情况下集成，但智能合约的"写入"操作需要"附加代码"，因为"Layer1和Layer2之间存在根本差异"。实际上，这略有误导。与其说是由于Layer1和Layer2之间的"根本差异"，不如说是由于MatterLabs所追求的第4种Rollups。因为zk-Sync本质上是使用不同的编译器和字节码，基于第4种的Rollups意味着智能合约有不同的地址，但依赖于字节码分析的调试器基础设施可能无法在zk-Sync2.0上运行。

在未来，zk-Sync可能会加入更多对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"，也就是指第3类的Rollups。但是，对于zk-Sync的第3类和第4类的zk-Rollup来说，与PolygonHermez和ScrollLabs的第2类的Rollups相比，必须有两个重要的前提条件才能成功。首先，只有一小部分不重要的项目与zk-Sync的自定义编译器不兼容。其次，与第2类zk-EVM相比，zk-Sync的执行速度需要有质的区别。

不幸的是，我个人认为这种情况不太可能发生。任何先进的开发生态系统都依赖于成熟"框架"的基础设施，包括便捷性、模块化、调试和测试工具。如果像Vitalik假设的那样，由于字节码的不同，大部分EVM原生调试工具将无法移植到zk-Sync，那么zk-Sync将不得不开发自己的测试和调试工具套件。与PolygonHermez和Scroll等可组合性更强的第2类zk-EVM相比，这是会增加额外的开销，最终可能会影响zk-Sync作为Layer2解决方案的采纳进度。

zk-Rollups的未来

目前，zk-EVM竞争已经白热化，我们看到一个全功能的zk-EVM只是时间问题。但下一步是什么？一条路只有在路上有建筑物时才有用；zk-Rollups的长期力量来自使用该解决方案的项目。

目前，DeFi、GameFi和移动应用是zk-Rollups基础设施的主要受益者。DeFi和GameFi从根本上说都是规模经济，因为它们在有很多用户使用的环境中发展。移动钱包等移动应用，也为懒惰或买不起台式电脑的用户打开了闸门。因此，基于这些实现情况，使用zk-Rollups有很大的实际意义。

但这绝不是zk-Rollups使用的极限，这仅仅是开始，zk-Rollups之于以太坊的意义就如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-Rollups也可能打开通往"物联网"的闸门，让我们物理世界的数字设备如冰箱、手表、交通信号灯等，与以太坊上的智能合约集成。

反对"物联网"的最大观点之一是，它将允许大科技公司越权进入我们的日常生活。但有了"物联网"，我们可以享受物联网带来的便利，而不必担心我们的智能产品在集中数据库受到损害。我们可以同时拥有便利和隐私，而不是只能选择其一。这就是Zk-Rollups可以向我们承诺的世界。

参考资料：

https://blog.matter-labs.io/baby-alpha-has-arrived-5b10798bc623

Adaptedfromhttps://pages.cs.wisc.edu/~mkowalcz/628.pdf

https://vitalik.ca/general/2021/01/05/rollup.html

https://www.coindesk.com/tech/2022/07/20/the-sudden-rise-of-evm-compatible-zk-rollups/

https://cryptobriefing.com/the-race-scale-ethereum-zkevm-rollups/

https://docs.zksync.io/dev/contracts/#porting-smart-contracts

https://vitalik.ca/general/2022/08/04/zkevm.html

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