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以太坊驱动的 ZK-Rollups:World Beaters

2021-11-03 23:19 | 出处: BlockUnicorn

作者:Canti & Block unicorn



看看使用 ZK-rollups 分片的以太坊如何成为一股不可阻挡的务实力量。
在可扩展的三难困境是存在于所有blockchain网络。L1 网络推动可扩展性的难度越大,运行完整节点的最低硬件要求就越高。当无法轻松访问完整节点时,网络会变得更加集中。很明显,以太坊长期以来一直将安全性和去中心化放在基础层的可扩展性之上。随着转向以汇总为中心的路线图,以太坊正在利用其基础层(特别是其庞大的全节点网络)来提供强大的数据可用性来代替 L1 可扩展性,同时保持安全性和去中心化。


说明了可扩展性的三难困境

这个支点的目的是我们今天习惯的以太坊网络上的大部分执行(DeFi、NFT 等)将转移到汇总而不是发生在主网上。虽然 L1 专注于速度和安全性而不是去中心化有悖于这个行业的精神,但同样的三难困境不适用于汇总。他们继承了主网以太坊的安全性。通过以太坊处理的困难部分,汇总能够专注于成为可能的最佳执行层。


你可能听说过的乐观Arbitrum现在,这两者都是乐观的汇总。即将出现的是另一种汇总 - ZK- rollups 。还有是ZK-汇总的少数情况下活了,但他们没有提供通用计算EVM兼容,或zkEVM。这种情况不会持续太久,因为zkSync 2.0ScrollStarkNet和其他人都在处理这种情况并且进展迅速。


那么为什么这很重要呢?当以太坊从单一链转变为模块化系统时,它改变了竞争的动态。正如推特用户polynya之前所说,L1 智能合约区块链不再直接与以太坊竞争;他们正在与汇总竞争。我相信与 EVM 兼容的通用 ZK-rollup 的出现不仅会导致乐观汇总的淘汰,还会导致所有其他 L1 智能合约区块链的淘汰。


现实情况是,随着竞争的实现和专注于执行效率的自由,汇总将以极快的速度迭代到自己的最佳版本。由于它们都可能经历快速变化,因此在本文中,我不会尝试为特定的 ZK 汇总加冕。相反,我将在合并后、分片后的以太坊世界中强调 ZK-rollup 的功能和可能性。


安全

汇总的丰富安全保证实现了一些有趣的动态。


逃生舱口()

如果您将资金放在 Polygon PoS 或 Solana 上,并且网络离线了一些奇怪的小时数,那么在停机期间您将无能为力。与使用“侧链”或替代智能合约链不同,主网汇总合约包含“逃生舱门”,这是不可变的功能,即使汇总网络离线,用户也可以将汇总退出回主网。您始终可以根据需要手动向主网以太坊汇总合约提交交易,包括使用您的资金退出汇总。



理想情况下,退出汇总不会感觉像在飞行中退出飞机……这应该是一个相对舒适的过程


集中排序器和证明器

(以及为什么它们不那么可怕)


我知道在我的介绍中我说过我会涵盖汇总必须提供的“最好的”......在有人在这里吹嘘之前,我将澄清一个显而易见的问题:理想的情况是音序器和证明器的完全分散。但是,最初情况并非如此。大多数汇总将以不同程度的中心化启动,并从那里逐步分散。也就是说,汇总中的集中式排序器比 L1 链中的集中式要安全得多,这一事实值得强调。


当使用集中式排序器或证明器的汇总时,您会在信任和审查阻力方面做出妥协,但不会影响安全性。Sequencer 运营商无法窃取您的资金,您可以随时撤回主网以太坊。实际上,您主要依赖中央序列器来保持活力。


我们之前都听过关于某某区块链是“数据中心链”的笑话。使用 ZK-rollups,您实际上可以拥有一个充满超高规格机器的数据中心,专门用于证明,并且这不会对网络构成生存风险。


去中心化排序器和证明器

值得庆幸的是,由于能够在需要时触发逃生舱门并且无法窃取资金,因此汇总开发人员可以尝试各种方案而不必担心灾难性后果。分散排序器和证明器的设计空间相当大。在最终形式中,我希望排序和证明对公众普遍开放,并采取各种形式的经济激励措施(代币、股权、惩罚等)来确保理性行为。我们可以支持多个! 更重要的是,我们将拥有一个由企业、汇总开发人员和业余爱好者组成的分布式网络,运行证明者。


数据可用性

数据可用性是指每个以太坊节点需要维护的数据。在需要不变性的情况下,链上数据存储很有价值,但是,以太坊上的数据容量是有限的且需要大量资源来维护;存储并不便宜!


一旦以太坊转向具有数据分片的模块化系统,汇总将享受大量的数据容量,并且只会随着时间的推移而增加。完整节点和验证器的绝对数量意味着以太坊将拥有最高容量的数据可用性。


以太坊数据分片

分片是对以太坊的多阶段升级。分片将充当网络数据存储需求的负载平衡器,从而在汇总执行层获得巨大的可扩展性收益。重要的是,这也避免了对全节点的高要求,从而使网络保持去中心化。

最初,将有 64 个数据分片或“分片链”。最终,将有1,024 个数据分片。数据分片不处理交易或智能合约;相反,它们将为汇总提供额外的数据容量。



Rollup 充当交易压缩的一种形式,偶尔会向主网 Ethereum 发布单个状态根更新,其中包含在 rollup 层发生的许多不同交易的结果。因为他们必须将这些状态根更新发布到主网上,所以汇总 gas 费用会受到区块空间需求的波动;通常会转嫁给汇总用户的成本(更多关于摊销部分的内容)。一旦分片生效,容量将增加近 20 倍。这将使汇总操作更便宜、更快。


协同地,作为汇总的最终链意味着以太坊用户也可以从只有 ZK-rollup 可以提供的替代数据可用性解决方案中受益。


Volitions

Volitions是 ZK-rollup,包含一个 rollup 链和一个validium实例。Volitions 像 ZK-rollups 一样将状态根和证明提交给以太坊,但它们的不同之处在于它们允许用户选择他们是否想要或需要通过 volition 的 rollup 来利用链上数据可用性或通过 volition 的链下数据可用性有效性。这是一种权衡,仅适用于 ZK-rollup 空间;乐观汇总没有Volitions


Volitions一个例子是zkSync 2.0





zkSync 的 validium 称为 zkPorter。在此方案中,数据可用性由 zkPorter 验证器保护。Matter Labs 声称这可以实现超过20,000 tp/s 的速度,并将气体成本降低 100 倍。值得记住的是,ZK-rollup 上交易容量的最终上限实际上是一个受证明者计算和存储能力限制的函数。我敢打赌,从长远来看,20,000 tp/s 实际上可能是一个看跌的估计。


Adamantium

有像 Adamantium这样的提议,一种去信任的链下数据可用性解决方案,或TODA,它们进一步寻求创新数据可用性空间。可以说,他们属于意志的保护伞。提案中的一个片段:


Adamantium是一种自主数据可用性协议 ... 保留了链下数据可用性的扩展优势,同时消除了对任何愿意下的用户的所有信任假设。愿意做什么?保持在线?但如果他们不在线,他们的资金就不会被盗,也不会被冻结——相反,资金会从 L2 转移回用户控制下的以太坊地址。


与 volitions 一样,此解决方案仅适用于 ZK-rollups。


交易成本和吞吐量

汇总的交易成本已经相当低,但还不够低。值得庆幸的是,在此过程中还有更多优化,这将大大降低 gas 成本。此外,还将部署许多技术来提高交易吞吐量。



汇总大军

鉴于主网上汇总的轻量级性质,可能会有数百个汇总并行运行,每个汇总都能够支持数十万用户,每个用户都有自己巨大的吞吐量,所有这些都由以太坊提供支持和保护。如果一个汇总已饱和(RPC 或排序器在负载下屈曲等),跳到另一个汇总并开始交易将是微不足道的。如果您需要,也可以分叉一个汇总并自己部署它的副本。


有效性证明摊销(共同承担Gas)

有效性证明摊销是指 ZK-rollup 上每批交易中的交易数量,因为它与验证的 gas 总成本有关。


在这种情况下,我将为您提供一种快速内化摊销概念的方法。请记住,为简单起见,这个例子在数学上并不准确。我提供的公式只是为了说明;实际上,汇总交易成本的细分并不是那么简单。也就是说,在我们想象的场景中:





你应该能够推断出:




随着越来越多的人提交批次,交易的摊销成本变得更便宜。这与整体区块链完全相反,比如今天的以太坊,随着活跃用户数量的增加,对区块空间的需求也会增加,从而导致天然气价格飙升。


摊销的一个例子:StarkEx 提供了一种称为 SHARP 的机制,是“Shared Prover”的缩写,它在所有 StarkEx 部署中摊销成本。



Adamantium(再次)

大多数关于 volitions 的相关信息都包含在前面的 Volitions 部分中。尽管如此,它们与汇总吞吐量的故事相关,因此值得再次提及它们。简要回顾:






隐私

众所周知,隐私不是以太坊固有的。我们不能指望普通人或企业放弃他们的财务隐私。默认情况下,ZK-rollups 不是私有的。“ZK-rollup”中的“零知识”是指在链外进行的计算,然后通过零知识证明在主网上被验证为合法,这并不意味着“你的活动不会被窥探”。然而,一切都没有丢失。在 ZK-rollups 的免许可隐私方面,

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