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小學生也能看懂的零知識證明科普:什么zk-Rollup?_ROLL

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本系列將試圖用通俗舉例和語言,幫助大家理解復雜概念。本系列非學術論述,舉例只為幫助大家通俗理解。如有錯誤,歡迎指正。更嚴謹的表述,歡迎大家查看專業論文學習。

前情回顧,

1/ 零知識證明,英文為 Zero Knowledge Proofs,簡寫為 ZK 或 ZKP。

zkXXX,即代表應用了零知識證明。

2/ 零知識證明技術,要在證明速度、驗證速度、整體大小之間做取舍,繼而產生的用戶體驗不同。

zk-SNARK 誕生時間久,經過驗證,應用比較成熟,并誕生了 Groth16、PLONK、Halo2 等多技術分支。zk-STARK 相較而言,誕生時間較短,仍需時間驗證完善。

Manta 采用 Groth16,是目前最快、數據量最小的 zk-SNARK。Manta在橢圓曲線密碼(FH-ECC)算法等基礎上,進一步優化升級,ZK 生成速度比Zcash快十倍。交互確認時間僅需 2-3秒。

3/ ZK 開發逐漸模塊化。zk-SNARK 與 zk-STARK 之間,可通過切換多項式承諾,進行相互轉換。且,代碼終會開源,所以長期看,單靠技術無法構筑壁壘。

正式開始本篇內容。

Roll,卷、滾的意思。Up,向上、起來的意思。Rollup 就是“卷起來”。

FTX暫停出售AI公司Anthropic的5億美元股份:金色財經報道,破產的加密貨幣交易所FTX已暫停出售其在人工智能(AI)初創公司Anthropic中價值5億美元的股份。知情人士表示,處理FTX破產案的投資銀行Perella Weinberg本月向競購者透露了暫停的消息。[2023/6/28 22:04:54]

當然,這不是內卷那個“卷”,而是像面餅一樣,把食材統統卷進去的那個“卷”。

Rollup,就是把許許多多多筆交易“卷”起來,在自己的網絡里處理掉。

Rollup 通常運行一組中心化定序器(Sequencer),為 Rollup 上的交易進行排序。定序器就像中心化的服務器。

Rollup 與 以太坊主鏈關系,舉個便于理解但不十分嚴謹例子,如同初期的支付寶與銀行。

資金從以太坊主網轉入 Rollup,如同把錢從銀行卡轉入支付寶。

用戶在 Rollup 交互,交互信息并不直接提交到以太坊主鏈上,而是由 Rollup 定序器進行排序。

這個過程,稱為“鏈下擴容”,所謂“鏈下”指的是在以太坊鏈下。

支付寶初期,用戶直接使用支付寶余額交易,銀行對具體交易信息,并不知情。支付寶相對銀行,也是“鏈下”。

DeFi借貸協議Alchemix已完成V2版本遷移:10月14日消息,DeFi借貸協議Alchemix昨日發推稱,已完成V1到V2版本頭寸的遷移。V1合約已被正式棄用,如果用戶仍在V1合約中持有頭寸,可以使用此前推出的遷移工具進行遷移。[2022/10/14 14:27:49]

定序器會對 Rollup 里的交易,統一進行排序、打包、壓縮,隔一段時間提交到以太坊主鏈,由以太坊主鏈提供結算、校驗交易數據,以減輕主鏈負擔。

主鏈礦工可以通過欺詐證明(Fraud Proof,通常由Optimistic Rollup 采用)或有效性證明(Validity Proof,通常由 zk-Rollup 采用),驗證 Rollup 交易數據是否真實。

舉個例子,用戶在 Aribitrum 上,使用 Gmx 瘋狂進行衍生品交易。這些操作,都讓 Aribitrum “卷”起來處理掉了,這些交互僅在 Aribitrum 當前 Rollup 上發生,不會造成以太坊主鏈擁堵。

Aribitrum 會將一段時間內的交互信息排序、打包、壓縮、提交到以太坊主鏈,由以太坊全節點校驗交易數據真實性,所以,Rollup 稱為執行層,主要負責執行交易。

Optimistic 與 ZK,是以太坊主鏈全節點,校驗 Rollup 交易數據真實性的方式,可以理解成是對賬方式。

BNB信標鏈測試網Godel將于7月18日進行硬分叉升級:7月12日消息,官方消息,BNB信標鏈測試網Godel預計將在區塊高度28,250,000進行硬分叉升級,此次升級命名為Kurt G?del。根據當前的區塊生成速度,預計硬分叉將在7月18日 6:00 (UTC) 發生。測試網上的全節點運行者必須在7月18日之前將其軟件版本切換到v0.10.0。[2022/7/13 2:08:48]

Rollup 是處理交易的方式。

這倆都是 Rollup,所以,處理交易方式一致,都是“卷起來”。區別在于,對賬方式:

1/ Optimistic,意為“樂觀的、積極的”。

Optimistic Rollup“樂觀的”默認交易信息真實有效。

萬一有人提供虛假交易信息呢?

若使用 Aribitrum 或 Optimism,會發現,把代幣跨回其他網絡,需要等待幾天時間,即“等待期”。

“等待期”內,以太坊主網全節點都可以發起挑戰,證明某交易為假。

由于 Rollup 數據層和結算層仍使用以太坊,相當于根賬本在以太坊上,所以,Rollup 自身是無法篡改、作弊的。

若挑戰成功,則會罰沒作弊者保證金,交給挑戰者,并回滾該區塊內的交易。

Liquid Global:將盡快恢復SOL提款:金色財經消息,加密貨幣交易所Liquid Global在推特上表示,團隊正在努力盡快恢復SOL提款。其他加密貨幣或法幣提款不受影響。另一個更新將于今天晚些時候發布。

此前報道,由于Solana網絡中斷,Liquid Global短時暫停SOL存取款,隨后表示存款服務已恢復。[2022/6/4 4:01:39]

2/ zk-Rollup

還記得 ZK 的基本原理及特性嘛?

證明者(Prover)和驗證者(Verifier)。證明者生成證明,驗證者在不獲取信息本身的前提下,驗證該證明。

ZK 有以下特性:

完備性(Complete):提交者若確實掌握了答案,那他能找到方法向驗證者證明為真,即真的假不了。

合理性(Sound):若提交者未掌握答案,那他無法向驗證者證明為真,即假的真不了。

零知識性(Zero-Knowledge):證明過程中,驗證者除了“證明”之外,不會獲得其他相關信息。

zk-Rollup 會在向以太坊主網提交區塊時,生成一個零知識證明。主網全節點驗證該證明即可。

需要注意的是,zk-Rollup 通常只應用了 ZK 前兩個屬性,即完備性與合理性,達到壓縮計算的目的。

OpenSea上Goblintown.wtf NFT系列地板價達到8ETH:6月2日消息,據OpenSea數據,目前Goblintown.wtf NFT系列地板價今日最高漲至9ETH,目前為8ETH,近7日交易量逾13135枚ETH,累計交易量為21800枚ETH。[2022/6/2 3:58:52]

Optimistic Rollup 需要將一段時間內交易數據,壓縮后,完整地連同狀態根(包含用戶地址余額等信息)、欺詐證明(僅在發生爭議時),傳回到以太坊主網。

由于交易數據和結算仍存儲在以太坊主網上,當全節點提出挑戰時,可根據先前存儲的狀態,校驗欺詐證明是否成立,判斷 Optimistic Rollup 是否作弊。

zk-Rollup 不需要將全部交易數據發布至以太坊主網,僅發布狀態差異(類似用戶賬戶狀態變化)和有效性證明即可,這樣會使得交易成本 Gas 更低。使用 zk 前兩個屬性,達到壓縮計算目的。

zk-Rollup 證明文件很小,驗證時間一定,所以證明本身不會隨著交易數量增加而變大。

長期來看 zk-Rollup 在 Gas 成本和 Tps 方面,要優于 Optimistic Rollup,且無需提現等待期。

所以,以太坊創始人 Vitalik 認為,短期內 Optimistic Rollup 會因 EVM 兼容性占據優勢,但長期來看,zk-Rollup 會勝出。

本質上,Optimistic Rollup 安全來自于經濟學,作惡者要考慮損失的成本,挑戰者的動機由經濟利益驅動。

zk-Rollup 安全來自于密碼學,用密碼學手段驗證證明,可以做到去信任化。

長期看,zk-Rollup 相比 Optimistic Rollup 更具優勢,但短期仍受制于 zk-EVM 發展。這也是我們在下一篇會聊到的話題。

這里需要區分的是,用戶在 zk-Rollup 上的交易信息仍是透明可查詢的。

而 Manta 作為基于 ZK 的可編程隱私公鏈,除前兩個特性外,還重點應用了零知識性,讓鏈上交易隱私化。

不可能三角,又稱三元悖論,通常指去中心化(Decentralization)、可擴展性(Scability)、安全性(Security)三者不可同時兼得。

通常,模塊化是指,把 Layer1 共識、結算、數據、執行四層分別解耦(單拆出來),在不增加節點硬件負擔,造成中心化前提下,實現擴容,打破“不可能三角”。

V神在波哥大以《Hardening rollups with multi-proofs》為主題進行分享,即采用多證明機制,加強Rollup安全。

方案二是多證明人機制(multi-provers),采用多證明系統,用欺詐證明或 zkEVM 多種實現,預防網絡宕機情況。

方案三是雙重證明加治理小組(two-provers plus governance tie break),采用欺詐證明加ZK證明,再加上治理小組裁決。當一個證明系統出現漏洞,另一個系統不受影響。

在此之前,Optimism 的 Kelvin 曾寫過《The hybrid ZK/Optimistic Rollup of the future》(ZK/Optimistic 混合 Rollup 的未來),探討過將 Optimistic 與 ZK 相結合。

2/ Optimistic 與 ZK,是以太坊主鏈全節點,校驗 Rollup 交易數據真實性的方式,可以理解成是對賬方式。Rollup 是處理交易的方式。

3/ Optimistic Rollup 需要將一段時間內交易數據,壓縮后,完整地連同狀態根、欺詐證明(僅在發生爭議時),傳回到以太坊主網。

4/ 本質上,Optimistic Rollup 安全來自于經濟學,作惡者要考慮損失的成本,挑戰者的動機由經濟利益驅動。

5/ 用戶在 zk-Rollup 上的交易信息仍是透明可查詢的。而 Manta 是基于 ZK 的可編程隱私公鏈,除前兩個特性外,還重點應用了零知識性,讓鏈上交易隱私化。

6/ 當前,將 Optimistic 與 ZK 結合,是 Rollup 探索方向之一。

本篇重點講述了 zk-Rollup,略微涉及到 zkEVM 內容。下一篇,我們將重點闡釋 zkEVM 相關內容,歡迎繼續關注 Manta Network中文公眾號及推特。

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