ZK-Rollups：理解承诺将革命性改变第二层的扩展解决方案

区块链面临的可扩展性问题

加密货币的广泛采用暴露了一个根本的弱点：大多数区块链无法足够快速地处理交易。当网络拥堵时，必然会发生两件事：手续费飙升，用户体验恶化。

存在两条路径来解决这个问题。第一层解决方案直接修改区块链(，例如以太坊中的分片，分担工作负载。相反，第二层解决方案在现有区块链上运行，链下处理交易，然后仅记录最终结果。Rollups是第二层最流行的实现。

什么是 Rollups，为什么存在两种类型？

Rollup将数百笔交易聚合为一笔，从而大幅减轻基础区块链的负担。然而，存在两种不同的方法：

乐观汇总 )如Optimism、Arbitrum和opBNB(默认假设所有交易都是合法的。为了验证它们，它们会等待一个挑战期，在此期间网络可以对可疑交易提出异议。这种方法更容易实现，但引入了延迟。

ZK-rollups )像 zkSync 和 Starknet( 以相反的方式运作：立即验证每笔交易，使用一种称为零知识证明的加密技术。它们不需要等待期，但执行起来复杂得多。

零知识证明：ZK-rollups 背后的技术

零知识证明)ZKP(是加密工具，允许在不揭示其真实性细节的情况下证明某事为真。一方)证明者(向另一方)验证者(证明一个声明的真实性，同时保持其完全隐蔽。

为了正常运行，所有ZKP必须满足三个特性：

1. 完整性: 如果声明是真实的，并且双方都正确行动，证明将始终确认其真实性。

2. 稳健性：一个不诚实的测试者几乎无法欺骗验证者，除非在极其罕见的情况下。

3. 零知识：最重要的方面。完成后，验证者只知道某事是真实的，但不会获得关于他所验证的内容的任何信息。

该过程分为三个阶段：首先，测试者提供一个"见证" )他所知道的秘密信息(；其次，验证者根据该见证提出随机问题；最后，测试者正确回答，证明他拥有该信息而不暴露它。

ZK-rollups是如何真正运作的

ZK-rollups 将链上智能合约与链外虚拟机相结合。以太坊上的主合约存储 rollup 的区块并管理存款，而验证合约则验证加密证明。同时，链外计算机独立执行交易，生成的证明随后在基础链上提交。

优势在于以太坊不会因每一笔微小交易而过载。相反，它接收包含所有经过加密验证的信息的压缩摘要。

ZK-rollups的具体优势

速度提升：在优化的链外计算环境中处理交易时，整体性能显著提高。

网络拥堵减少：以太坊节点只需要存储紧凑的加密证明，而不是完整的交易数据，从而释放资源。

降低费用：随着拥堵减少，交易成本成比例下降。

强化安全性：与侧链不同，ZK-rollups 允许用户在 rollup 网络出现问题时仍能提取资金，使其保持在底层区块链的控制之下。

即时验证：由于仅验证有效性需要确认，因此不存在优化汇总的挑战期。

这项技术仍面临的限制

主要缺点是复杂性：ZK-rollups 需要复杂的密码数学，开发和实施起来显著比其乐观对应物更困难。

此外，它们仍然受限于底层的限制。如果以太坊拥堵，ZK-rollups也会感受到。

最终，每个第2层的实现都对流动性碎片化做出了贡献。如果价值分散在多个rollup之间，单个协议可能会遭受市场深度问题。

为什么有人选择乐观主义者而其他人选择ZK？

乐观汇总因其相对简单的构建而获得了早期采用。开发者牺牲了速度以换取更快的实施。尽管ZK汇总在理论性能上更优，但需要相当高的技术复杂性，从而限制了其当前的采用。

然而，随着技术的成熟和研究的进展，ZK-rollups 正逐渐成为长期的主导解决方案。

结论：区块链可扩展性的未来

可扩展性不是区块链的可选特性，而是基本需求。ZK-rollups代表了重大的概念性进展，将加密隐私与卓越性能结合在一起。它目前的复杂性并不是永久性的弱点，而是一种随着时间推移而精炼的特性。

对于那些寻求理解区块链技术下一代的人来说，理解ZK-rollups的工作原理已经不是可选的，而是必不可少的。这种第二层的扩展方法正在重新定义去中心化金融的可能性。