全面解讀ZK-Rollup的現狀、前景和痛點_ROLL

背景

最近，像Solana和BNBChain這樣受歡迎的第1層(L1)，由于在各自的網絡上同時運行DeFi協議、NFT市場和Web3游戲而導致了網絡中斷。與此類似，以太坊也因網絡擁塞和昂貴的gas費用而不斷受到批評。使得業界逐步意識到L2擴展性解決方案的重要性。

以太坊基金會表示，Rollup是目前解決可擴展性問題的首選的L2解決方案。除了Rollup，還有其他L2解決方案，如側鏈和子網，它們都試圖解決可擴展性三難困境。

特別是，隨著今年早些時候DeFiKingdoms和Crabada子網的部署，Avalanche的L2可擴展性解決方案Subnets最近獲得了相當高的人氣。在某些情況下，子網本質上是側鏈，但子網可以選擇使用來自主網的驗證者。目前，子網和側鏈似乎是Web3游戲的首選的L2擴展解決方案。

在本文中，我們將深入討論Rollup的最新發展和痛點。我們還將分析與自定義鏈(子網或側鏈)相關的Rollup，并看看這些不同的L2解決方案是如何相互疊加的，特別是在GameFi領域。

ZK-Rollup的前景、近期發展和痛點

Rollup將壓縮的鏈下交易捆綁到L1網絡的單個訂單中，這樣可以降低gas費用，并擴大任何給定L1的交易能力。L2執行計算，而L1只需要驗證它們。由此，gas費用被大量交易分攤，數千筆交易將可以被集體完成。

Rollup有兩種不同的變體：OptimisticRollup和零知識Rollup(“ZK-Rollup”)。兩者的驗證方法不同。

OptimisticRollup假設所有交易都是有效的，并且不經驗證就將它們發布到基礎層。然后會在七天的質詢期內修改有爭議的交易。

另一方面，ZK-Rollup創建一個證明，并將其作為有效性證明的一種形式發布到主網。目前，使用ZK-Rollup的交易可以在大約10分鐘內完成。

資料來源：preethikasireddy.com；ethereum.org

從上圖中可以看出，與OptimisticRollup相比，ZK-Rollup似乎將賦予以太坊一個更快、更可擴展的生態系統。

然而，值得注意的是，ZK-Rollup仍然是一種新興的技術形式，缺乏EVM兼容性。盡管zkSync今年早些時候在他們的公共測試網上發布了一個兼容EVM的zkEVM，但是要實現ZK-Rollup的EVM兼容性，還有很長的路要走。如果不這樣做，ZK-Rollup將僅限于代幣轉賬和交換。

數據：Linea主網交互地址數突破14萬個:金色財經報道，Dune數據顯示，Linea主網已橋接轉入21,945枚ETH，交易筆數達196,988筆，交互地址數達142,971個。[2023/8/7 21:29:36]

資料來源：l2beat.com

從上圖可以看出，目前OptimisticRollup在TVL方面占據了72%的市場份額。前面提到的缺乏EVM兼容性似乎讓ZK-Rollup處于次要地位，因為這個原因，很多DeFi玩家在擴展到Rollup時選擇退出ZK-Rollup。

隨著OptimisticRollup的成熟，大多數大型DeFi項目已經根據自己的需要采用了這個解決方案。然而，一周的等待時間往往會讓新用戶感到失望。但當考慮到GameFi可擴展性、NFT市場和Web3應用時，ZK-Rollup可能會成為需要更高吞吐量和更低交易費用的網絡的可選解決方案。

ZK-Rollup的全景

資料來源：l2beat.com和協議的網站

截至撰寫本文時，該領域已有超過12個的ZK-Rollup解決方案，底層技術由StarkWare、Loopring、MatterLabs和PolygonHermez開發。

ZK-Rollup中有兩種主要的加密證明方法。Loopring和zkSync采用的技術創建了一個零知識、簡潔、非交互的知識論證(ZK-SNARK)證明，以驗證主網中的大量交易。ZK-SNARK于2012年成為公眾關注的焦點，并被ZK-Rollup的先驅們廣泛采用。

另一方面，零知識、可擴展、透明的知識論證(ZK-STARK)技術相對較新，于2018年由StarkWare發布。ZK-STARK被認為比ZK-SNARK更透明和可擴展。這項前景廣闊的技術最近推動StarkWare的估值達到80億美元，該輪融資由TigerGlobal領投。

StarkWare

StarkWare提供兩種主要的ZK-STARK解決方案：StarkEx和StarkNet。

StarkEx是為特定應用程序ZK-Rollup設計的Validium解決方案，被衍生品交易平臺dYdX、Web3游戲和NFT市場ImmutableX采用。

DFINITY：ICP鏈上區塊數突破20億:5月30日消息，DFINITY發推稱，ICP鏈上區塊數突破20億，達到重要里程碑。ICP瀏覽器顯示，截至發稿區塊高度為2019886279，交易吞吐量為5225.2 TPS。[2023/5/30 11:48:14]

Validium是一種可擴展的解決方案，它采用與通用ZK-Rollup相同的有效性證明，但不將數據存儲在主網上。鏈下數據存儲繞過了主網上的交易處理，與通用ZK-Rollup相比，它顯著提高了可擴展性。但是，采用Validium的風險在于，數據可用性管理人員可能會控制用戶的資產，從而引發安全問題。

資料來源：l2beat.com

StarkNet是由StarkWare推出的一個通用Rollup，于今年2月完成了發布。值得一提的是，ImmutableX采用了一個Volition模型，允許用戶在Validium模型或通用ZK-Rollup之間進行選擇。隨著TVL的逐步提升，StarkWare一直致力于將StarkNet的TPS提升到優化水平。

Cairo是StarkNet的編程語言。StarkNet并不支持EVM，在撰寫本文時，Nethermind的Warp團隊正在開發一個Solidity-to-Cairo的轉譯器。

StarkEx的Web3游戲足跡

借助ZK-Rollup的力量，Web3游戲可以顯著降低用戶的交易成本，并避免擁塞。因此，像Sorare,ImmutationX等生態系統都采用了StarkWare的可擴展性解決方案來支持他們平臺上的Web3游戲。

Sorare是一款著名的足球卡牌游戲，在以太坊主網上很受歡迎，他們就是通過采用StarkEx來轉移到L2的。Sorare選擇ZK-Rollup來擴大規模，同時又確保了安全性和去中心化。

ImmutableX是基于以太坊的NFT市場的L2平臺。它通過將計算轉移到鏈下來提供零gas費和即時交易。根據DappRadar，目前有4款活躍的Web3游戲在ImmutableX的幫助下進行NFT交易，GodsUnchained便是其中最突出的一款，它擁有大約5000名用戶和150萬美元的日交易量。

Illuvium是最新一款加入ImmutableX平臺的Web3游戲，在其正式游戲發布之前通過銷售價值超過7200萬美元的數字土地而成為頭條新聞。

總之，在ZK-Rollup中構建游戲可以通過兩種方式完成。第一種方法是通過ImmutableX這樣的解決方案，第二種方法是構建一個獨立的ZK-Rollup，就像Sorare。比較這兩種方法，ImmutableX的解決方案被證明更具成本效益。然而，我們需要注意的是，ImmutableX仍然缺乏采用，而ZK-Rollup到目前為止還沒有在Web3游戲領域獲得吸引力。

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Loopring

Loopring是內部開發的ZK-Rollup解決方案。截至撰寫本文時，該協議是TVL最大的通用ZK-Rollup鏈。他們的戰略重點是交易和支付，而它在支持Web3游戲方面的努力只體現在與Gamestop合作建立GamestopNFT市場上。目前該平臺還沒有運行Web3游戲。

MatterLabs(zkSync背后團隊)

MatterLabs是zkSync擴展解決方案背后的團隊。它使用ZK-SNARK，并提供鏈下Validium解決方案zkPorter和鏈上通用RollupzkSync。

ZKSpace是從zkSync分叉出來的，采用了同樣的ZK-SNARK技術來解決可擴展性問題。正如zkSync所指出的，ZKSpace自分叉以來一直是封閉狀態，因此可能存在安全風險。截至撰寫本文時，ZKSpace(以前稱為ZKSwap)擁有協議ZKSpace、ZKSwap和ZKSea(尚未上線)。

MatterLabs于2022年2月在公共測試網上推出了zkEVM，這是第一個與EVM兼容的ZK-Rollup。zkEVM仍在開發中，其旨在運行99%的Solidity合約。這意味著ZK-Rollup將與以太坊主網并行運行，并與OptimisticRollup進行競爭，這是一個重要的里程碑。

MatterLabs目前也在設計一個Validium解決方案—zkPorter。如果MatterLabs打算將Web3游戲吸引到自己的平臺上，zkPorter可能正是它所需要的。然而，MatterLabs似乎仍然專注于構建通用ZK-Rollup。

Polygon

Polygon一直在積極地創建自己的L2可擴展性解決方案。其ZK-Rollup產品包括PolygonHermez(ZK-SNARK)、PolygonZero(ZK-SNARK)和PolygonMiden(ZK-STARK)。Polygon在2021年收購了ZK-Rollup規模化項目Hermez和初創公司Mir，并獲得了構建其ZK-Rollup的專業知識。

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截至撰寫本文時，只有PolygonHermez是活躍狀態。它可用作DeFi項目的通用ZK-Rollup，TVL僅為366,000美元。PolygonHermez尚未吸引很多項目，可能是由于缺乏EVM兼容性。然而，Polygon可能已經通過其PoS側鏈或超級網絡戰略瞄準了Web3游戲開發者，且尚未將其重點轉移到ZK-Rollup上。

痛點和簡要總結

對于通用ZK-Rollup來說，一個反復出現的問題在于它們的EVM兼容性。我們注意到，以太坊中的大多數DeFi玩家都選擇了OptimisticRollup或PolygonPoS作為他們的L2擴展解決方案。例如，Curve選擇了Optimism；AaveV3的Polygon，Optimism和Arbitrum；Uniswap已經擴展到Optimism和Polygon。zkEVM正在被MatterLabs測試，Nethermind正在為StarkNet開發一個轉譯器。EVM兼容性方面的任何突破都有可能最終有助于將DeFi項目吸引到ZK-Rollup中。

另一個問題是ZK-Rollup中缺乏通信。這會導致流動性斷裂和可能引發安全問題的集中排序過程。然而，ImmutableX最新推出的跨Rollup流動性解決方案可能預示著一個流動性更強的Rollup生態系統。

ZK-Rollup還沒有在NFT和Web3游戲領域獲得吸引力，這是有原因的。GodsUnchained在不斷地失去用戶，自從它采用了ImmutableX的解決方案后，它的交易量急劇下降。Sorare在轉入Rollup后也無法在以太坊主網重復其成功。盡管ZK-Rollup在上述例子中沒有取得成功，但相比之下，Avalanche的子網在NFT和Web3游戲中都找到了更堅實的基礎。

Avalanche子網和Polygon

Avalanche子網簡介

Avalanche的主要網絡由三個區塊鏈組成——X、P和C鏈。每條鏈在維護Avalanche的完整性和創建新資產或區塊鏈方面都有不同的用途。

三星推出基于區塊鏈的安全系統Knox Matrix:金色財經報道，三星宣布為其智能設備引入類似區塊鏈的安全系統。該系統名為Knox Matrix，旨在提高多設備環境的安全性，每個智能設備監控其他設備并共享訪問數據以簡化登錄任務。

三星表示，Knox Matrix將互連網絡上可用的不同智能設備，以通過“多層相互監控”來增強安全性，將手機連接到其他智能設備（如電視或智能空調）將使這些設備更安全，不會受到任何威脅的影響。（news.bitcoin）[2022/10/13 14:26:29]

Exchange鏈(X-chain)是Avalanche的默認資產區塊鏈，支持創建新資產、交換和跨子網轉賬。

平臺鏈(P-chain)是元數據區塊鏈，用于協調驗證者，跟蹤活動子網并創建新的子網。

合約鏈(C-chain)是智能合約區塊鏈。它支持創建與EVM兼容的智能合約。

Avalanche使用擴展方法創建子網以進行水平擴展。子網不同于單個區塊鏈，它們之間的關系如下：

子網是區塊鏈上的一組驗證者。

每個區塊鏈只有一個子網(一組驗證者)，而每個子網可以同時維護多個區塊鏈。

每個子網一開始可以有5個驗證者，但是為了網絡健康和安全，建議最好有10個。在Avalanche上創建子網只需要一個AVAX。然而，子網的每個驗證者也需要驗證主網絡——需要2000個AVAX代幣，截至2022年6月9日，其價值約為5萬美元。

子網創建被設計為無需許可，并足夠靈活，這樣就可以滿足不同的用例。例如，私有區塊鏈可能要求只由子網驗證者查看交易；或驗證者必須先經過KYC/AML驗證，然后才能進入子網。

子網上的Web3游戲

子網一直是L2可擴展性的圣杯，尤其是在Web3游戲領域。Avalanche一直在支持和發展它的GameFi生態系統，并在子網中為它們找到一個歸宿。Crabada和DeFiKingdoms是他們的兩個先驅，CastleCrush目前正在開發其測試網。

資料來源：https://cryptodaily.io/how-crabada-is-paving-the-way-for-p2e-games-on-avalanche/

從上表中可以看出，Crabada在Avalanche公司C鏈的gas費用中所占份額最高，為38.93%。然而，與許多Web3游戲類似，Crabada也面臨著主網網絡擁塞的問題，這促使它們轉向自己的鏈，如子網。最近，Crabada從AvalancheC鏈轉移到了他們自己的子網SwimmerNetwork。隨著向SwimmerNetwork的遷移，Crabada玩家的gas費降低了85%，交易時間也大大縮短。

除了較低的gas費用和較高的TPS，還有其他好處可以吸引web3游戲采用子網。通過擁有自己的子網，Web3游戲基本上可以更好地控制區塊鏈的預定參數。他們可以用自己選擇的代幣支付gas費用。現在，Crabada使用$TUS而不是$AVAX作為gas代幣，在網絡擴展過程中燃燒高達80%的gas。銷毀代幣抑制了代幣通脹，提高了代幣效用。

需要注意的是，游戲工作室一直在為整個游戲生態系統構建子網，而不是Crabada或DeFiKingdoms采用的典型的每個子網一個游戲的模型。

Avalanche還表示支持在其子網上創建Web3游戲。在最初計劃的1.9億美元的AvalancheRush啟動了DeFi生態系統之后，接下來的2.9億美元的Multiverse計劃旨在加速生態系統的增長。

Polygon超級網絡和側鏈

來源：多邊形博客/超網

Avalanche子網的競爭對手是Polygonsupernet，這是一種來自PolygonEdge和PolygonPoS的擴展解決方案。正如前面所提到的，Polygon已經在他們的擴展解決方案上非常積極，試圖讓ZK-Rollup與超網和側鏈共存。

Polygonsupernet在Web3游戲領域仍然是一個新事物，并且還沒有過很多的實際應用。然而，超級網絡解決方案被定位為具有更多功能的Avalanche子網的替代方案。Polygonsupernet提供采用權威證明(PoA)或權益證明(PoS)鏈；從一組專業的驗證者中進行選擇，來增強去中心化；以及與Polygon主網共享安全的可能性。

PolygonPoS是Web3游戲的中心，Aavegotchi和CryptoRaiders等游戲在2021年取得了巨大的成功。受歡迎的游戲會帶來大量的交易量和交易問題。與Avalanche中的Crabada類似，SunflowerLand也引發了嚴重的網絡擁堵問題，在峰值時耗掉了Polygon42%的gas。

簡單地說，Polygon的各種擴展解決方案(Rollup和supernets)都還為時過早。托管無數Web3游戲的側鏈PolygonPoS是其中最優質的選擇。然而，PolygonPoS與第1層通用側鏈有更多的相似之處，它擁有自己的一組驗證者，也仍然受到網絡擁塞的困擾。我們認為它的超級網絡更類似于Avalanche的子網。

將自定義鏈與ZK-Rollup進行比較

本質上講，L2的ZK-Rollup和自定義鏈(Avalanche子網和Polygon超級網)都是它們各自L1區塊鏈上的可擴展性問題的解決方案。兩者都有非常不同的技術規范和好處，我們將嘗試分解它們以更好地理解這些差異。

如果我們只關注Web3游戲的技術方面來決定是在L2或Avalanche子網上構建，有人可能會說L2提供了更好的解決方案。然而，L2解決方案仍在開發中，還沒有經過實戰檢驗。由于對自己的鏈的需求，子網似乎在Web3游戲中越來越受歡迎。

一般來說，與DeFi項目相比，Web3游戲不需要與更大的生態系統進行太多互動。他們通常有閉環生態系統，其中他們的代幣和NFT相互支持。

來源：https://myria.com/games/

另一方面，頂級Web3游戲工作室GalaGames或即將發布的Myria更喜歡建立自己的區塊鏈。這兩家工作室的多款游戲在某種程度上相互影響；因此，他們更有可能在同一個區塊鏈上創建游戲。

盡管如此，考慮到目前大多數游戲都是由單個項目團隊制作，游戲之間的合作很少，所以對于小型游戲工作室來說，采用子網而不是建立自己的鏈可能看起來更合理。

除了技術規格之外，Avalanche子網和ZK-Rollup之間的核心區別是，Web3游戲在各個子網或側鏈上的隔離。在這個階段，ImmutableX仍然是一個生態系統，其中web3游戲和NFT可以交互并相互構建，而Avalanche子網被單獨隔離到模塊化區塊鏈中。

項目如何在ZK-Rollup和子網之間進行選擇?

由于缺乏與主網的可組合性，子網和超級網不是為DeFi項目設計的。與EVM兼容的ZK-Rollup適合部署智能合約并同時需要高級別安全性的項目。然而，由于ZK-Rollup的EVM兼容性仍然處于萌芽狀態，對于DeFi項目來說，OptimisticRollup似乎是唯一可用的選擇。

顯然，在Web3游戲中，子網已經成為比ZK-Rollup更好的選擇。正如Avalanche子網的流行所表明的那樣，單游戲/單鏈模型的單獨自定義鏈已經獲得了發展。

ZK-Rollup和Validium可能有比自定義鏈更好的技術規格，但它們仍在開發中。ZK-Rollup可擴展性解決方案不提供單獨的自定義鏈。此外，創建一個單獨的Rollup(如Sorare)需要高昂的成本并體驗過渡痛苦。

另一方面，ImmutableX最近為Web3游戲發布了一個創新的第三層解決方案。有了這種方法，游戲工作室將能夠在不犧牲安全性和可組合性的情況下享受第3層中的超大規模解決方案。第2層和第3層的整合鞏固了跨Rollup解決方案的流動性，并加強了DeFi和Web3游戲之間的交互。雖然它似乎仍處于開發的早期階段，但我們很期待看到ImmutableX提供的其他功能。

綜上所述，StarkWare和ImmutableX在風投中的高估值讓機構投資者在他們身上投入了大量資金。反過來這又增強了人們對ZK-Rollup能夠在以太坊生態系統中發揮作用的信心。此外，Polygon仍然在ZK-Rollup方面很積極。因此，我們可以很明顯的看出ZK-Rollup的潛力還沒有完全釋放出來——我們將密切關注ZK-Rollup在未來如何蓬勃發展。

來源：金色財經

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