深入分析 | ZK Rollup 能否在 Layer 2 竞争中脱颖而出？

Layer2作为以太坊公链的优化方案，一直是大家关注、讨论和研发的热点，比如Axie所在的Ronin、Starknet、Arbitrum、Optimism、DYDX使用的ZKSync等。研发团队积极尝试Layer2技术方案。那么 Layer2 到底是什么？以太坊公链本身被称为Layer1、主网或主区块链层，Layer 2 是指将交易从主区块链层移动到可以与主链通信的单独层，以实现更快速的交易和较低的燃气费。如下图所示，Layer 2 类似于在以太坊主网上嫁接了一条“高速公路”，分流了以太坊主网的交易量，缓解了以太坊主区块链层的交易拥塞。目前Layer2的技术方案有很多，包括状态通道、侧链、Plasma、Rollup等。Sidechains和Rollup是现在人们经常听到的方案，但是sidechains和Rollup的区别在于sidechains需要有自己的独立节点进行验证，其安全性主要取决于侧链本身（Polygen 是侧链的一种情况）。一）; 而 Rollup 基于 Layer1 直接在链下批量处理交易并将更新发布到主链，同时将交易数据发布到链上，其安全性仍然依赖于 Layer1。Layer2 的技术方案有很多，包括状态通道、侧链、Plasma、Rollup 等。侧链和 Rollup 是现在人们经常听到的解决方案，但侧链和 Rollup 的区别在于侧链需要有自己独立的节点验证，其安全性主要取决于侧链本身（Polygen 是侧链的案例之一）。一）; 而 Rollup 基于 Layer1 直接在链下批量处理交易并将更新发布到主链，同时将交易数据发布到链上，其安全性仍然依赖于 Layer1。Layer2 的技术方案有很多，包括状态通道、侧链、Plasma、Rollup 等。侧链和 Rollup 是现在人们经常听到的解决方案，但侧链和 Rollup 的区别在于侧链需要有自己独立的节点验证，其安全性主要取决于侧链本身（Polygen 是侧链的案例之一）。一）; 而 Rollup 基于 Layer1 直接在链下批量处理交易并将更新发布到主链，同时将交易数据发布到链上，其安全性仍然依赖于 Layer1。但侧链与 Rollup 的区别在于侧链需要有自己独立的节点进行验证，其安全性主要取决于侧链本身（Polygen 就是侧链的一种情况）。一）; 而 Rollup 基于 Layer1 直接在链下批量处理交易并将更新发布到主链，同时将交易数据发布到链上，其安全性仍然依赖于 Layer1。但侧链与 Rollup 的区别在于侧链需要有自己独立的节点进行验证，其安全性主要取决于侧链本身（Polygen 就是侧链的一种情况）。一）; 而 Rollup 基于 Layer1 直接在链下批量处理交易并将更新发布到主链，同时将交易数据发布到链上，其安全性仍然依赖于 Layer1。

图1：Layer0、Layer1和Layer2示意图

虽然 Rollup 比侧链更可靠，但目前对以太坊主网的优化效果仍然有限，但不可否认的是，Rollup 是基于以太坊主网的优化，以太坊主网上的项目不需要做任何事情。变更可以使用 Rollup 方案入链，用户无需冒险使用跨链桥转移资产，即以太坊上任何可能的交易都可以在 Rollup 中执行。原理如下图所示。基于 Rollup 技术方案的链将在以太坊主网上建立 Rollup 合约，监控 Rollup 链的状态，包括在链上交易的用户的账户余额和现有合约的智能。合约代码，此信息记录在“

图2：Rollup技术原理示意图

与 Optimistic Rollup 乐观地认为所有提交的状态根都是可信的并通过提交欺诈证明来保证安全性不同，ZK Rollup 中的 ZK-Sync 使用 ZK-SNARK 加密证明来发布状态根，并使用零知识证明技术（允许一方证明在不透露证明它所需的信息的情况下向另一个人发送某些东西）来验证状态根的真实性，从而避免访问数据本身以保证隐私。相对于 Optimistic Rollup 需要一周时间提现，ZK Rollup 提现仅需 10 分钟。然而，作为一项新技术，ZK-SNARK 的数学原理极其复杂，导致 ZK Rollup 仍处于开发阶段，因此其适应性弱于 Optimistic Rollup。然而，ZK Rollup 的优势也很明显。ZK-SNARK 去掉了交易的见证，大大减少了存储在链上的数据，增加了可扩展性，并且 ZK-SNARK 可以验证每一笔交易。安全。

同样，StarkWare 使用 ZK Rollup，但基于 ZK-STARK。与 ZK-SNARK 相比，ZK-STARK 技术具有可扩展性，跳过了初始可信设置，提高了抗量子计算能力。结果，现阶段还没有成熟，gas费消耗也比较高。此外，StarkWare 使用开罗语言。一旦图灵完成，很难与 EVM 兼容。为了解决这个问题，StarkWare 团队开发了转译器 Warp，它将 Solidity 智能合约无缝转换为 Cairo。此外，目前 StarkWare 已经通过 StarEx 实现了 dydx、Immutable 和 Deversifi 的 ZK Rollup。

上面简要介绍了 Layer 2 和 Rollup 作为技术方案之一。我们认为 ZK Rollup 作为 Rollup 的方向之一，具有更明显的优势和更好的扩展性。基于 ZK Rollup 的链未来可能会更新。被广泛使用的。但是ZK Rollup链真的能在主网上线后突破众多侧链和Arbitrum和Optimism的重重包围，占据技术水平那么高的位置吗？本文试图通过选择四个维度来分析各个维度性能较好的公链，并在此基础上推测ZK Rollup链的发展潜力，并给出相应的建议。

四个维度：

1. 加密原生

2. 链上资产

3. 生态系统

4. 社区

1. 加密原生

加密原生是区块链技术的核心层面，比如概念上的开创性进步、技术创新等。比如以太坊创造了一个图灵完备的虚拟机，将区块链从比特币的支付网络扩展到各种复杂的交互，做出了DeFi等概念可能的。还有很多其他公链技术独特、理念新颖、尝试不同。我们选取了 Cosmos、Polkdaot 和 Solana 三个公链作为加密原生维度的代表，来说明公链如何提高自身的创新性或性能。在加密原生领域站稳脚跟。

(1）宇宙

Cosmos 将未来视为由专注于不同功能应用的区块链组成的多链宇宙。基于这一理念，Cosmos 开发了三个基本组件：1）Tendermint 共识协议、2）Cosmos SDK、3）IBC（Inter Blockchain Communication）跨链通信协议，解决了问题跨链通信 使多链宇宙成为可能的问题。Cosmos 简化了区块链应用的开发流程，通过丰富的 SDK 和 Tendermint 引擎让开发者可以专注于应用本身，而不用过多关注底层协议。更重要的是，Cosmos 实现了原生跨链，每条链都可以通过 Cosmos 的枢纽“Hub”进行原子级交易 实现真正的跨链，而不是像其他主流跨链桥一样在不同的链上建立资金。池实现所谓的“跨链”。

(2）Polkdot

Polkadot 使用主链“中继链”和分片“平行链”来实现跨链。每条平行链通过连接中继链与其他平行链通信，每条中继链可支持约 100 条平行链。Polkadot 使用 Wasm 作为元协议，它允许平行链定义自己的链逻辑和语言中币交易所，它们只需要提供自己的状态转换函数给中继链验证器执行以连接中继链。Polkdot 应用程序可以存在于平行链中，也可以跨平行链部署。中继链虽然可以连接各种平行链，但是中继链的接口有限，所以平行链需要通过拍卖来竞标槽位，也就是通常所说的“槽位拍卖”。

(3）索拉纳

Solana 旨在扩展吞吐量，同时保持低成本。为了实现这一目标，Solana 采用了一种创新的混合共识模型，该模型将独特的历史证明 (PoH) 算法与闪电般快速的同步引擎（又名权益证明的另一个版本，PoS）相结合。历史证明是 Solana 协议的核心组件，它为网络上的每笔交易提供时间戳，以确认网络上任何时间点发生的交易。PoH 依赖于使用基站拜占庭容错 (BFT) 算法的 PoS，是实用拜占庭容错 (pBFT) 协议的优化版本。此外，Solana 使用独特的 Rust 语言编写智能合约，并使用 BPF 字节码来实现更高的执行效率，即 TPS。

2. 链上资产

图 3：BSC、Solana 和 Terra 链上的资金（截至 2022.04.17；数据来源：BSCScan、SolanaExplorer、Terrascop）

3. 生态系统

图4：BSC、Solana、Cosmos生态数据（截至2022.04.17；数据来源：DeFiLama、Nansen、DappRadar、BSCScan、SolanaExplorer、Atomscan、Terrascop）

这三个公链也有开发者激励计划或由交易所代币支持，鼓励开发者在自己的公链上开发项目，为早期的优质项目提供资源。例如，BSC拥有最有价值开发者（MVB）加速计划，帮助优质的创业项目进行更多的创新变革，获得成熟的行业经验和资金支持，加速社区和项目的协同发展。此外，BSC上的优质项目自然会被用户优先上币。同样，Solana 也支持 Hackathon 和 FTX。所以，Solana 上的优质项目也将获得 Solana 生态基金的资助和发展支持，并有望在 FTX 交易所上市。Cosmos 使用 SDK 降低开发难度，依靠链间的资源交换和生态中的质押空投来刺激项目的发展。比如新链可以通过引入LUNA和UST来获得Terra链的资金中币交易所，而Terra链上的项目比如Anchor也可以和其他链合作，将这条链的代币作为可质押资产来增加代币的使用场景。

4. 社区

社区维度是指公链社区的活跃度和投资机构的支持。一条公链需要足够的关注和资金才能长期可持续发展。社区活动 我们主要观察各个社交媒体上的总人数、发言次数和消息内容。投资机构主要观察公链的早期投资者及其投入公链的资金、宣传、合作等资源。经过全面考察，我们选择了BSC、Solana和Avalanche三个公链。如下图所示，三大公链社区规模庞大，活跃度高。同时，关注的内容也集中在公链的交互和生态上，而不仅仅是代币价格的上涨。具体来说，BSC由于早期的优势，拥有丰富的生态系统，积累了大量优质的活跃用户，这也体现在其遥遥领先的推特粉丝和Discord每周演讲中。Solana 和 Avalanche 基于新兴市场获得了大量的 Telegram 和 Discord 用户。新闻内容主要是链上信息科普、链上操作问题、防欺诈、生态项目咨询等。

图5：BSC、Solana、Avalanche Discord的表现（注：数据均为英文社区数据，人数为北京时间2022年4月18日上午11:00的数据）

不同于Binance纯资金和资源的推广，Solana和Avalanche社区的繁荣也得益于知名机构投资者的大力推动，尤其是SBF对Solana、Suzhu对Avalanche的频繁推介和推荐相关公链生态项目，并且由于具有一定的决策权，往往会承诺一些激励活动，从而吸引大量新用户，增加用户参与度。因此，除了资金支持，名人效应和知名投资机构也有助于公链的普及。

以上三个公链的主要投资机构如下表所示：

ZK Rollup 的未来

OP Research 根据我们判断公链可持续发展的四个标准来衡量 ZK Rollup 的未来潜力：

1. 加密本机 加密本机

从加密原生的角度来看，ZK Rollup 的重要性不言而喻。Rollup 承载着以太坊向模块化区块链迈进以实现可扩展性的重要作用，即将共识交给以太坊层，并将执行和数据可用性转移给 Rollup 进行操作。其中，零知识证明作为公认的加密原生方案，本质上是在保证数据正确性的同时压缩了计算量。技术方案的原理上面已经详细介绍过了，从目前两大ZK Rollup（StarkWare/zkSync）的募资情况可以看出公认的效果（详见下文）。

更何况，就连以太坊的创始人 Vitalik 在他的文章中也提到，从中长期来看，随着 ZK-SNARK 技术的成熟，ZK Rollup 将在所有用例中发挥优势。这样看，ZK Rollup 的加密原生属性不言而喻。

2. 链上资产

图 6：ZK Rollup 潜在的链上资金（美元）

3. 生态系统

以太坊的诞生相对于网络具有先发优势3.0，并且产生了世界上最成熟的区块链生态，无论是从开发者生态、基础设施和项目生态，甚至是以太坊。广场内的用户生态都在区块链公链中。对于 ZK Rollup 来说，除了链上资金，生态的成长能否吸引目前以太坊层的优质 web3.0 项目将其主要活动、锁仓资金和用户迁移到其中？在二层网络上，它将成为重中之重。其次，用户使用的 Gas Fee 能否真正降到 BSC/Avalanche 甚至 Solana 等水平，将决定 ZK Rollup 能否将 2021 年从以太坊溢出的资金和流量吸回来。最后，从公链的发展史来看，公链能否有指数级的链上交易增长，很大程度上取决于新形态的叙事故事，比如2020年的DeFi、2021年的NFT、GameFi等。伴随着 ZK Rollup 将给以太坊带来指数级增长，是否有新形态的 web3.0 产品落地也将是 ZK Rollup 引领以太坊再创新高的关键因素。下面我们分别描述zkSnyc/Starkware目前的生态。0产品落地也将是ZK Rollup引领以太坊再创新高的关键因素。下面我们分别描述zkSnyc/Starkware目前的生态。0产品落地也将是ZK Rollup引领以太坊再创新高的关键因素。下面我们分别描述zkSnyc/Starkware目前的生态。

在zkSync方面，从目前披露的募资消息来看，有大量优秀的web3.0项目在投资，不少CEX也宣布开通基于zkSync的提币通道；更重要的是，在 zkSync 中，任何代币都可以在 zkSync 中使用来支付费用，而无需购买 ETH 或像 MATIC 这样的自定义代币。这个特性将使zkSync的使用门槛比其他Layer 2甚至其他公链更强大。另外，为了降低开发者的开发难度，zkSync2.0从一开始就强调开发者可以使用Solidity结合其zkEVM和编译器实现99%的EVM兼容性，这使得DeFi被看好能够在 zkSync2.0 中大规模使用它似乎更有可能。

在 Starkware 方面，StarkEx 于 2020 年 6 月作为其第 2 层可扩展性引擎推出，允许创建由 Cairo 和 STARKs 提供支持的特定于应用程序的 ZK Rollup。目前，基于 StarkEx 的项目包括 dydx、Immutable、Deversifi 和 Sorare。目前链上锁仓金额已达$​​1.16B，处理超过1.4亿笔交易，累计交易金额超过5180亿美元。根据他们的官方发展路径，他们下一步将朝着在同一个 StarkNet 上运行多个应用程序的同一个全局 Layer2 的方向发展，以实现不同应用程序之间的互操作性，并由于规模经济的提高而降低其 Gas Fee 成本并最终实现第三阶段分散经营。