Rollup 互操作性进展研究:为什么 ZK Rollup 是最优解?

2024年10月14日 13:57:42 加密货币 互联网
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撰文:@2077Research1gO币学堂 - AI与大数据驱动的区块链科普平台

翻译:白话区块链1gO币学堂 - AI与大数据驱动的区块链科普平台


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随着 rollup 成为以太坊扩展性的核心,L2 之间的互操作性对其以 rollup 为中心的路线图的成功至关重要。L2 之间的碎片化会造成效率低下,减缓采用速度。1gO币学堂 - AI与大数据驱动的区块链科普平台


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几个月前,我们发布了一项研究,探讨了「2024 年 rollup 互操作性的现状」。以下是我们的发现。1gO币学堂 - AI与大数据驱动的区块链科普平台


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1、当前问题:L2 碎片化


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L2 rollup,如 Arbitrum、zkSync 和 Optimism,彼此独立运作,跨链通信成本高且速度慢。如果没有无缝的跨 rollup 交易,以太坊生态系统将继续处于碎片化状态,影响流动性和可组合性。1gO币学堂 - AI与大数据驱动的区块链科普平台


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2、乐观 Rollups:标准桥接问题


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Rollup 桥接向以太坊 L1 证明其状态,以继承其安全性。然而,OP Rollups 引入了「挑战窗口」所带来的延迟(通常为 7 天)。1gO币学堂 - AI与大数据驱动的区块链科普平台


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这一延迟成为跨链交易的瓶颈——没有人愿意等待一周才能完成 DEX 交易!1gO币学堂 - AI与大数据驱动的区块链科普平台


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3、ZK 备选方案


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ZK rollups 通过使用零知识证明提供更快的最终性,但它们的桥接最终性仍需数小时(@zksync Era: 21 小时,@Starknet: 9 小时)。延迟主要源于执行缓冲区和 L1 上昂贵的证明验证。尽管 ZK 证明的验证速度比 OP Rollups 更快,但其计算量依然较大。1gO币学堂 - AI与大数据驱动的区块链科普平台


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来源:@l2beat1gO币学堂 - AI与大数据驱动的区块链科普平台


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4、Keystore Rollups:简化账户管理


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去年,@VitalikButerin 提出了 keystore rollups,这种方法专注于存储账户密钥,而不是完整的虚拟机(VM)。通过使用存储在 L1 上的密钥的 Merkle 证明来验证交易,这简化了用户在不同 rollup 之间的钱包交互。用户可以从主钱包中验证和管理跨 L2 的账户,从而提升用户体验。1gO币学堂 - AI与大数据驱动的区块链科普平台


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然而,除了 Vitalik 的原始设计,还有三种领先的 keystore rollup 模型:1gO币学堂 - AI与大数据驱动的区块链科普平台


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1)@Scroll_ZKP 的方法:将 keystore 数据存储在 L1,zkEVM rollups 使用 L1SLOAD 预编译同步账户配置,从而实现低成本的 L1 读取。1gO币学堂 - AI与大数据驱动的区块链科普平台


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2)@base 的设计:仅将状态根存储在 L1,使用 calldata 来排序交易。Merkle 证明用于在 L2 之间同步账户数据。1gO币学堂 - AI与大数据驱动的区块链科普平台


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3)@0xStackr 的设计:与 Base 非常相似,但采用了使用最小虚拟机的「微 rollup」框架。1gO币学堂 - AI与大数据驱动的区块链科普平台


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尽管取得了这些进展,但证明验证的 gas 费用仍然是一个关键挑战。1gO币学堂 - AI与大数据驱动的区块链科普平台


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5、Aligned Layer:高效的 ZK 证明验证


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@alignedlayer 提供了解决 ZK rollups 昂贵证明验证问题的方案。作为 @EigenLayer 的 AVS,它通过利用担保验证者,使以太坊验证者能够以极低的成本验证 ZK 证明。1gO币学堂 - AI与大数据驱动的区块链科普平台


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Aligned 将验证成本降低至每个证明仅需 3000 gas——在以太坊 L1 上几乎为零,成为较小 rollup 的可扩展解决方案。1gO币学堂 - AI与大数据驱动的区块链科普平台


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然而,这也引入了信任假设——如果某个 rollup 的总锁仓价值(TVL)超过了抵押的保证金,攻击可能会变得有利可图。1gO币学堂 - AI与大数据驱动的区块链科普平台


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6、证明聚合层:提升证明效率


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证明聚合是另一项创新,允许将多个 ZK 证明合并为一个单一的证明,从而减轻链上验证的负担。1gO币学堂 - AI与大数据驱动的区块链科普平台


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主要有两种证明聚合协议:1gO币学堂 - AI与大数据驱动的区块链科普平台


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  • 通用聚合:支持多种证明类型(Groth16、Halo2、Plonky2),并降低应用程序的 gas 费用。
  • 聚合 Rollup 桥接:内置于 ZK 堆栈中,如 @0xPolygon 的 AggLayer 和 @zksync 的 Hyperbridge,旨在最小化验证成本并增强跨 rollup 的可组合性。


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7、高效的基于意图的桥接与 Keystore+ Rollups


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大多数跨链桥,如 @StargateFinance(使用 @LayerZero_Core),都是基于消息的。它们在源链上锁定 Token,向目标链发送消息,然后解锁等量 Token。然而,这种方法在信任层面上严重依赖于消息传递协议。1gO币学堂 - AI与大数据驱动的区块链科普平台


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而基于意图的桥接则消除了对消息传递的需求。1gO币学堂 - AI与大数据驱动的区块链科普平台


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它是如何运作的?1gO币学堂 - AI与大数据驱动的区块链科普平台


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资金作为「跨链订单」被锁定,任何人都可以通过在目标链上发送 Token 来履行该订单。履行方在目标链确认交易后,可以在源链上领取锁定的资金。1gO币学堂 - AI与大数据驱动的区块链科普平台


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示例:像 @AcrossProtocol 这样的协议利用乐观预言机,如 @UMAprotocol,在达到最终性之前获取 Layer 2 的最终状态。1gO币学堂 - AI与大数据驱动的区块链科普平台


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统一的所有链 ENS


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想象一下拥有一个可以在所有 rollup 上使用的单一以太坊域名服务(ENS)地址。Keystore rollups 使这一切成为可能,通过在字节码等效链上部署迷你账户。1gO币学堂 - AI与大数据驱动的区块链科普平台


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通过使用 CREATE2 和多链工厂,用户可以在所有 rollup 上保持相同的地址,从而简化账户管理和整体用户体验。1gO币学堂 - AI与大数据驱动的区块链科普平台


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Keystore+ Rollups 中的排序机制


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排序是 rollup 互操作性中的另一个关键方面。在 keystore rollups 中,集中式排序器可以被基于的排序机制所取代,从而消除单点故障并增强抗审查能力。1gO币学堂 - AI与大数据驱动的区块链科普平台


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基于的排序机制使得交易可以在约 12 秒的时间窗口内处理,确保快速的跨 rollup 交易,同时不牺牲去中心化。1gO币学堂 - AI与大数据驱动的区块链科普平台


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8、为何我们不依赖共享排序


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共享排序常被讨论作为 OP rollup 互操作性的解决方案,但我们的研究突出了它的局限性。共享排序通过允许单一排序器管理多个 rollup,从而集中控制,这可能导致对 rollup 生态系统的寡头垄断控制。1gO币学堂 - AI与大数据驱动的区块链科普平台


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相比之下,采用共享证明聚合桥的 ZK rollup 在实现多个 rollup 之间的快速最终性的同时,保持了去中心化——这是一种更可持续且安全的 rollup 互操作性方案。1gO币学堂 - AI与大数据驱动的区块链科普平台


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这篇研究文章主要聚焦于 ZK rollups 和 ZK 技术,因为 OP rollups 从根本上缺乏快速的客观最终性。只有通过 ZK 证明才能实现客观最终性,这使得 ZK rollups 成为长期互操作性解决方案的理想选择。1gO币学堂 - AI与大数据驱动的区块链科普平台


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尽管乐观 rollups 在这方面受到限制,但它们的生态系统内也有显著的发展。例如,Optimism 正在研究以有效性为中心的设计,并在几个月前与 @RiscZero 合作,探索新的集成。1gO币学堂 - AI与大数据驱动的区块链科普平台


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 9、ZK Rollups 与 OP Rollups


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由于使用了零知识证明,ZK Rollups 能够比 OP Rollups 更快地确认交易。它们不需要挑战期(OP Rollups 的挑战期最长可达 7 天),这使得它们在跨 Rollup 互操作性上更具优势。1gO币学堂 - AI与大数据驱动的区块链科普平台


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  • ZK Rollup 优势:独立聚合证明使 ZK Rollups 能够在不同 Rollups 之间实现可组合性,而不必担心集中化问题。
  • 目前乐观 Rollups 的状态:尽管存在一些技术限制,但像 @Optimism、@arbitrum 和 @base 这样的乐观 Rollups 由于其强大的生态系统、优秀的开发工具和用户友好的基础设施而占据主导地位。


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