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长期看Zk Rollup

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深入探讨 ZK-Rollup ——如何应用零知识证明降低链上成本?

出于性能考虑,我们不会在ZK-Rollup的默克尔树中使用像SHA3这样的普通哈希值。相反,我们将使用与ZK-SNARK更兼容的,如poseidon或save。根据Fluidex的测试结果,每个poseidon的哈希值大约需要30us(每个测试的树深度是20,因此,每个哈希值将是57ms / 100 / 20 = 30us)。因此,从默克尔树的角度估计,ZK-Rollup系统的极限是1 / 0.00003 / 200 = 160 长期看Zk Rollup TPS。

这种 "只有一个条件分支会被执行 "的概念对于软件开发来说似乎很自然,但对于硬件芯片电路的设计来说却不是这样的。在硬件顺序逻辑电路的开发中,所有 "分支"(如果仍然称为 "分支")的逻辑都将在序列被触发时执行。开发者需要从不同的 "分支 "中选择并保持正确的全局状态。

ZK证明电路的开发有几种选择,比如低级计算库,如ethsnarks / bellman,或者DSL,如ZoKrates / Circom / Zinc。

相比之下,用ethsnarks和bellman开发的效率就比较低。另外,当代码被审查时,不管是内部还是外部,太多的 "语法噪音 "使审查者不能专注于核心逻辑。此外,ZoKrates和Zinc过于抽象。例如,ZoKrates中python风格的控制流语法掩盖了底层电路,不利于低级别的优化(如C/Rust的内联汇编)。

打个比方,ethsnarks / bellman就像传统开发中的汇编语言,而cirom就像C,而ZoKrates就像Python。然而,ZoKrates的工具链并不像Python解释器那样成熟。这就是为什么我们宁愿使用“C”(这里是cirom)作为我们的开发语言,而不是同时维护“Python”(这里是ZoKrates)代码和 “CPython解释器”(这里是ZoKrates解释器)代码。

Layer2 赛道分析:短期看 Optimistic,长期或是 ZKRollup

以太坊的拥堵无需赘述,大家深有感触。以太坊生态正在紧锣密鼓地进行Layer2的落地探索。Layer2有状态通道、侧链、Plasma、Optimistic Rollups、Zk Rollup等等,目前看,最有希望走出来的是Optimistic Rollups和Zk Rollup的技术方案,此处简写为OP和ZK。关于Layer2可以参考蓝狐笔记之前的文章《以太坊的Layer 2赛道》《Layer2、以太坊与公链格局》《以太坊layer2突破性进展:意味着什么》。

从蓝狐笔记的观察,短期和中期看Optimistic Rollups,长期看Zk Rollup。为什么?

*Optimistic Rollups Vs ZK Rollup

Optimist采用的Optimistic Rollups方案短期内更容易落地,其重要的原因之一是具有更强的可移植性。而Zk Rollup目前还无法完全兼容EVM。

Optimistic Rollups的方案也有一个大的缺点,就是它需要解决欺诈证明的问题。这导致它的提款周期长达一周。用户从Layer 2 交易所里面将其资金提取到Layer 1,如果需要等待一个星期,相信很少有人有这个耐心等待。而ZK Rollup没有这个顾虑,它通过数学可靠性证明来解决这个问题,可以及时提取到Layer 1。ZK Rollup技术在安全性上基本接近Layer 1的水平,同时存入和提取也可以根据用户需要即时进行,这是它的优势。

但Optimistic Rollups方案为什么短期内还会是Layer2的最重要方案?因为其缺点并非没有解决方案。Op自身搞不定的,其他的项目帮忙搞定。有些项目可以帮用户直接将其Layer2上代币即时提取到Layer 1,用户支付一定的手续费即可,而这些项目l负责剩余的事情。

例如,MakerDAO社区提出了Optimism DAI Bridge的解决方案,可以解决Optimistic Rollups需要一周提现时间的问题。虽然需要等待一周时间确保规范交易链(CTC)的正确,不过可以在几分钟内获得单个交易的链下证明。由此,MakerDAO会发行fDAI代表对Layer 1DAI的申领。fDAI通过Maker Oracle对照CTC进行验证。

(OPtimism DAI Bridge,MakerDAO)

整个DeFi的龙头Uniswap据说也要使用Optimist项目的方案,如果最终使用,其对整个DeFi项目采用Layer2方案更具决定性的意义。不过按照Uniswap的风格,它会相对稳健,它推出Optimism Layer 2方案的时间不会太快。同时,目前V3是Uniswap的重点,这可能会延缓它采用Layer 2的进程。

而Sushiswap风格更为激进,它可能会早于Uniswap推出Layer 2的解决方案。据说Sushiswap正在跟Matter labs的Zksync探索Layer2的落地方案,但最终还没有定论。如果Optimist的方案证明可行,也有可能转向Optimist的方案。

目前Optimist、 Offchain Labs(Arbitrum)、Fuel Network、 Cartesi都在积极布局这个技术方向的落地探索。

不过,长期看,也许在未来几年时间内,随着更多DeFi项目采用ZK Rollup的技术,慢慢会形成一种态势,最后实现二层的ZK Rollup互通,它容纳的交易量高于Layer 1,从而形成庞大的Layer 2 生态。这也是未来会有一两家非常强大的Layer 2项目的原因。

目前Matter Labs的ZKsync、Loopring、Starware、Aztec等都在积极布局ZK Rollup技术。

在Layer 2竞争尘埃落定之后,大约会诞生一到两家巨无霸,它会成为整个Layer 2的解决方案,且从根本上解决DeFi的互通问题。这样的局面意味着,未来的Layer 2会成就价值极高的项目,甚至有可能接近于Layer 1,且会高于绝大多数的公链,如果未来Layer 2诞生千亿美元级别的项目,应该不用感到意外。

在演化的过程中,Layer1和Layer2会形成DeFi的分层,会形成一定的割裂,但最终来说,Layer 1和Layer 2会形成均衡的态势。最终来说,Layer2的生态容量更大,但Layer1依然很重要,它承载的是Layer2的安全,还有各种高价值的结算,Layer 1是最终的结算层。

ZK-Rollup:比较zkSync和StarkWare

由于zkSync和StarkNet使用了两种不同的方法,它们在EVM兼容性上也有所不同。zkSync V2 声称 99% EVM 与 Solidity 和 Vyper 兼容,需要先编译成中间语言Yul,然后再通过LLVM编译成 zkEVM 字节码。此外,zkSync支持他们的ZKP优化的类Rust的语言Zinc,它可以使用LLVM直接编译成字节码。然而,Zinc 目前还不是图灵完备的,由于zkSync专注于Solidity 兼容性,其开发自2021年9月以来已经停止。

另一方面,StarkNet目前并没有开发EVM兼容性。要在StarkNet上部署智能合约,开发人员需要学习Cairo,它是StarkWare为STARK可验证程序构建的一种编程语言。另外,智能合约开发者也可以选择使用NetherindEth开发的Warp将他们的Solidity代码转换为Cairo。但仍然有一些 Solidity 特性不被转译器支持,并且与 zkSync V2 的 EVM 兼容相差甚远。

理解这两者之间的差异很重要,因为虽然使用 StarkEx 的 DApp 被包含在 StarkNet 生态系统中是很常见的,但 TVL 等指标是完全独立的。

截至2022年7月12日,zkSync的 (V1 长期看Zk Rollup & V2) TVL为5700万美元。整个协议也是100%开源的,他们的 Github 存储库目前有 1.4k 星和 350 多个分叉。它们的基础架构主要是用Rust和Typescript构建的。目前有112个dapp构建在zkSync上,其中10个在主网上。zkSync上的一些著名项目包括Zigzag,Argent等。

StarkNet的TVL目前约为63.5万美元,有78个dapp正在开发中,只有少数应用在主网上。与其他著名的Rollup协议不同,StarkNet目前是非开源的,它的基础设施是用Cairo构建的。StarkNet上一些著名的协议包括ArgentX (Argent为StarkNet开发的Web3钱包)和Orbiter Finance(一个去中心化的跨Rollup桥)。