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长期或是ZKRollup

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Layer2 賽道分析:短期看 Optimistic,長期或是 ZKRollup

以太坊的擁堵無需贅述,大家深有感觸。以太坊生態正在緊鑼密鼓地進行Layer2的落地探索。Layer2有狀態通道、側鏈、Plasma、Optimistic Rollups、Zk Rollup等等,目前看,最有希望走出來的是Optimistic Rollups和Zk Rollup的技術方案,此處簡寫為OP和ZK。關於Layer2可以參考藍狐筆記之前的文章《以太坊的Layer 2賽道》《Layer2、以太坊與公鏈格局》《以太坊layer2突破性進展:意味著什麼》。

從藍狐筆記的觀察,短期和中期看Optimistic Rollups,長期看Zk Rollup。為什麼?

*Optimistic Rollups Vs ZK Rollup

Optimist採用的Optimistic Rollups方案短期內更容易落地,其重要的原因之一是具有更強的可移植性。而Zk Rollup目前還無法完全相容EVM。

Optimistic Rollups的方案也有一個大的缺點,就是它需要解決欺詐證明的問題。這導致它的提款週期長達一週。使用者從Layer 2 交易所裡面將其資金提取到Layer 1,如果需要等待一個星期,相信很少有人有這個耐心等待。而ZK Rollup沒有這個顧慮,它透過數學可靠性證明來解決這個問題,可以及時提取到Layer 1。ZK Rollup技術在安全性上基本接近Layer 1的水平,同時存入和提取也可以根據使用者需要即時進行,這是它的優勢。

但Optimistic 长期或是ZKRollup Rollups方案為什麼短期內還會是Layer2的最重要方案?因為其缺點並非沒有解決方案。Op自身搞不定的,其他的專案幫忙搞定。有些專案可以幫使用者直接將其Layer2上代幣即時提取到Layer 1,使用者支付一定的手續費即可,而這些專案l負責剩餘的事情。

例如,MakerDAO社羣提出了Optimism DAI Bridge的解決方案,可以解決Optimistic Rollups需要一週提現時間的問題。雖然需要等待一週時間確保規範交易鏈(CTC)的正確,不過可以在幾分鐘內獲得單個交易的鏈下證明。由此,MakerDAO會發行fDAI代表對Layer 1DAI的申領。fDAI透過Maker Oracle對照CTC進行驗證。

(OPtimism DAI Bridge,MakerDAO)

整個DeFi的龍頭Uniswap據說也要使用Optimist專案的方案,如果最終使用,其對整個DeFi專案採用Layer2方案更具決定性的意義。不過按照Uniswap的風格,它會相對穩健,它推出Optimism Layer 2方案的時間不會太快。同時,目前V3是Uniswap的重點,這可能會延緩它採用Layer 2的程序。

而Sushiswap風格更為激進,它可能會早於Uniswap推出Layer 2的解決方案。據說Sushiswap正在跟Matter labs的Zksync探索Layer2的落地方案,但最終還沒有定論。如果Optimist的方案證明可行,也有可能轉向Optimist的方案。

目前Optimist、 Offchain Labs(Arbitrum)、Fuel Network、 Cartesi都在積極佈局這個技術方向的落地探索。

不過,長期看,也許在未來幾年時間內,隨著更多DeFi專案採用ZK Rollup的技術,慢慢會形成一種態勢,最後實現二層的ZK Rollup互通,它容納的交易量高於Layer 1,從而形成龐大的Layer 2 生態。這也是未來會有一兩家非常強大的Layer 2專案的原因。

目前Matter Labs的ZKsync、Loopring、Starware、Aztec等都在積極佈局ZK Rollup技術。

在Layer 2競爭塵埃落定之後,大約會誕生一到兩家巨無霸,它會成為整個Layer 2的解決方案,且從根本上解決DeFi的互通問題。這樣的局面意味著,未來的Layer 长期或是ZKRollup 2會成就價值極高的專案,甚至有可能接近於Layer 1,且會高於絕大多數的公鏈,如果未來Layer 2誕生千億美元級別的專案,應該不用感到意外。

在演化的過程中,Layer1和Layer2會形成DeFi的分層,會形成一定的割裂,但最終來說,Layer 1和Layer 2會形成均衡的態勢。最終來說,Layer2的生態容量更大,但Layer1依然很重要,它承載的是Layer2的安全,還有各種高價值的結算,Layer 1是最終的結算層。

一文深绘以太坊Layer2未来蓝图

虽然现阶段的Layer 2网络总锁仓量屡创新高,但仍然无法满足目前市场上投资者的需求,而且,现在市场Layer 2热度都是基于Arbitrum、Opitimism等项目的炒热而升温,根本无法长期持续。基于此, Layer 2 热潮是否会成为“昙花一现”也成为了大众比较关注的事情。那么Layer 2技术目前发展如何?Layer 2网络的未来究竟是怎样的?而这一个个的疑问,路印协议CTO Steve Guo在一次演讲中给了我们答案。

Steve用简单的方式讲述了Layer 2技术的演进,深入分析了每个Layer 2项目的优缺点,并且向我们叙述了Layer 2网络未来的发展方向。以下内容来自Steve的演讲实录。

随着Layer 2热度的高涨,一个疑问逐渐浮现在大众面前:Layer 2的真正未来到底是什么?

下图则代表了现在市场上对Layer 2的官方定义。但Steve的定义中,Layer 2是资产安全依赖于Layer 1的第2层网络。所以可以排除掉一些侧链,比如xDai和BSC。

目前的Layer 2技术可以分为三类技术,最早是State Channel(状态通道)技术,后来又演变为Plasma,再到最新的、比较热门的Rollup技术。Rollup主要分为两个方案,Optimistic Rollup和zkRollup。这两种方案中的每一种内都存在着许多项目。

第一个Layer 2技术State Channel的核心思想其实来源于比特币的闪电网络。例如,假设Alice和Bob必须转移资金,并且他们都在链上,那么其成本会非常高。因此,可以先同意Alice和Bob先将他们各自的资金存入智能合约。在他们各自资金被存储后,Alice和Bob可以不消耗任何Gas费,无限期地在链下转移资金,然后在所有人退出时使用智能合约进行结算,这种过程的核心思想就被称为状态通道。

Plasma在链下提供了UTXO(Unspent Transaction Output)等结构模型。每个人的转账记录都类似于比特币UTXO交易。在Plasma链上确认交易后,Plasma将向以太坊上的智能合约提交所有Merkle状态,由智能合约记录所有链下状态。最后,Plasma依靠测试机制来确保所有链下交易都正确执行,例如,避免转账被双花攻击。

因此,Plasma也需要自然进化,进而演化为下一个相对热门的Optimistic Rollup技术。Optimistic Rollup从实际上解决了Plasma所带来的问题。也就是说,Plasma链上的数据最终只是Merkle树(由不同数据块的散列组成的数学数据结构),所以测试起来会更加困难。

如图所示,Optimistic Rollup允许用户提交世界状态并提交链上原始交易数据,然后任何人都可以根据这些数据测试转账是否有效。这个想法被称为Optimistic Rollup。

目前, Arbitrum 的转会费大约是Optimism转会费的二分之一。Arbitrum还改进了测试机制,允许用户通过分片进行测试。例如,一个区块中有1000个交易,但只有一个是错误的。然后就可以用类似二分法的思路,让用户证明第一个512是否正确,如果正确就测试下一个,比如256,然后继续用二分法来测试,这就是Arbitrum。但Arbitrum并不能就此代表Layer 2的未来。

V神曾在年初表示,Optimistic Rollup解决方案短期内最有可能兼容EVM,但中长期他更看好 zkRollup。

Loopring协议于2019年底推出,是世界上第一个主网上的zkRollup。到目前为止,Loopring协议已经历经了3个版本:第一个版本只支持订单簿中的DEX交易,第二个版本支持转账支付,第三个版本中支持AMM 长期或是ZKRollup Swaps。而在今年9月初,Loopring协议已经正式发布了现在支持 Layer-2 NFT最新版本。此版本支持NFT在Layer-2上进行铸造、转账和交易,可以降低整体Gas成本。

Matter Labs实际上经历了两个版本,1.0 和2.0。2.0称为zkPorter,1.0称为zkSync。它们之间的主要区别在于,为了进一步减少2.0上的Gas消耗,Merkle树和元数据交易数据不在链上,而是使用类似于Community POA的链下Proof来保存数据。

但是大家请记住,一旦元数据不在链上,用户资产的安全就无法真正得到Layer 1的保障。不过这样的系统本质上允许用户做出自己的选择。如果您想安全,请使用1.0,如果您想更便宜(但不太安全),请使用2.0版本zkPorter。同时,Matter Labs目前正在开发一个与EVM兼容的 zkRollup系统。它定义了一种名为Zinc的编程语言。简而言之,Layer 2项目是最终目标是最终成为一个zkEvm。

从上述的Layer 2协议来看,并没有完美的Layer 2解决方案,都存在局限性,或者它们没有数据可用性。Steve则认为,最终完全可用的Layer 2网络应该是zkEVM。

zkEVM是什么?顾名思义,只要开发者用EVM写一个智能合约,就可以在zkRollup类型环境中直接执行这个智能合约的字节代码。它不像现在那样在EVM的虚拟机中执行,而是在一个叫做zkEVM的虚拟机中执行。zkEVM可以保证在字节码执行后,zkEVM可以向Layer 1网络证明 zkEVM链下执行的智能合约确实被执行了。

Steve认为“ zkEVM ”解决方案可能是最终的Layer 2网络。

开发者只需要编写一套EVM代码就可以在Layer 1上运行,然后也可以在Layer 2上无缝运行。而这个方案是一个zkRollup,可以保证最终结算的即时性。当然,这个解决方案并没有那么容易上线。Steve表示,估计再过一年左右应该就能看到一个原型,甚至第一个商业版本。

一文了解 zkSync 和 StarkWare 技术与生态进展

相较现有的其他以太坊L2扩展解决方案,zkRollup技术在安全性和可用性方面尤为突出。zkRollup将复杂的密码学和链上数据可用性进行结合,是唯一不需要任何第三方操作活动来确保资金安全的L2 扩展解决方案。具体而言,在zkSync中,任何资金的进出都依靠一个纯数学基础的有效性证明,zkSync的验证者无法伪造有效性证明来破坏状态或窃取资金,因此zkSync不需要第三方在线监控;即使验证者停止工作,用户也可以随时从zkRollup智能合约中发起请求提出自己的资金。另外,以太坊网络的拥堵也不影响zkSync的资产安全,这避免了基于欺诈证明的Optimistic Rollup在网络严重拥堵情况下无法及时防范欺诈交易的安全隐患。

zkSync概述

基于zkRollup 的zkSync同样仅依靠数学来继承L1的安全性,并不像其他扩展解决方案依赖于经济保证或第三方,因而其提供的安全属性更强。但是,zkRollup所用到的零知识在密码学还属于早期阶段,许多基础设施还未完善,开发门槛相对较高,对开发者的开发能力要求更强。而zkSync背后的开发公司Matter Labs是以太坊零知识证明技术的先驱,具有强大的研发能力。

2022年2月,zkSync 2.0公开测试网正式上线,使zkSync成为第一个能够执行原生以太坊智能合约的zkRollup。具体而言,该版本支持Solidity 0.8.x,提供的Web3 API 与以太坊完全兼容,允许开发人员在zkSync上轻松测试和开发智能合约,允许开发人员将数据从以太坊L1传递到zkSync上的智能合约,提供运行各种智能合约所需的信息。

zkSync重点生态项目

1、钱包类项目Argent

2、DEX 类项目ZigZag

3、跨链桥项目Orbiter

Orbiter Finance是一个去中心化的跨Rollup的二层桥,目前已经支持多个Layer 2协议,其中包括zkSync在内的代币转移,手续费低,转账速度快。

4、NFT 项目Mint Square

Mint Square是基于以太坊Layer 2 zkRollup的NFT平台,支持Starknet和zkSync,希望未来可以让更多人参与铸造和交易NFT资产。

StarkWare概述

StarkWare正在构建StarkNet,这是一个去中心化、无需许可且抗审查的STARK驱动的 L2 ZK-Rollup,且支持基于以太坊的通用计算的协议。它基于图灵完备的Cairo语言。

StarkEx是首个使用基于STARK的ZK-Rollup扩展应用程序能力的实用案例,是其L2 可扩展性引擎,项目可以使用它来实现廉价的链下计算,即证明执行正确性的STARK证明是在链下生成的。这样的证明最多可以支持12,000–500,000 笔交易(取决于交易类型),并将证明发送给STARK验证者以在链上被接受;这意味着对所有交易都进行一次验证,即每笔交易的gas成本极低。自2020年6月以来,StarkEx已为处理逻辑复杂的交易(现货交易、衍生品和NFT)以及支付等领域的多个用户提供服务,包括DeversiFi、dydx、ImmutableX和Sorare。

2022年5月25日StarkWare宣布以80亿美元估值完成1亿美元D轮融资,本轮融资由Greenoaks Capital和Coatue领投,包括Tiger Global在内的其他现有和新投资者参投。D 轮融资完成后,StarkWare总融资金额已达到2.62亿美元。

截至到2022年6月12日,通过StarkEx平台的TVL为10亿美金,Tx总数1.84亿次,累计交易量6150亿美金,NFT mint 5840万个。

StarkWare重点生态项目

1、基础设施层类项目Nethermind

Nethermind.io是一家专门提供以太坊和Layer2软件解决方案的公司,提供多个去中心化基础设施构建模块:Nethermind客户端(可定制型以太坊客户端),Warp-开源 EVM到Cairo转译器,实现在StarkNet上直接部署智能合约Voyager,可轻松浏览 StarkNet并与之交互。

2、钱包类项目Braavos

3、NFT Marketplace类项目Aspect (prev. PlayOasis)

Aspect是一个建立在StarkNet上的NFT Marketplace,在StarkNet测试网上运行,目前处于alpha阶段,支持创作、买和卖,此外在Argent X Wallet和Braavos钱包均可实现。

4、元宇宙类项目Altzone

5、跨链桥类项目Layerswap

6、借贷类项目zkLend

zkSync vs. StarkWare, zkRollup 赛道的竞争

总结

虽然目前市场进入熊市,以太坊上的gas费用比之前牛市下降不少。但在下一个牛市到来之前,以太坊未必能显著优化 L1 性能。而基于zkRollup技术的zkSync和Starkware 使用零知识证明和链上数据可用性来保证用户资金的安全,其安全性等同于以太坊。此外,在保证安全性的前提下,zkSync和Starkware的交易成本相对以太坊而言依然非常低。因此,zkRollup很可能成为Vitalik所说的以太坊在中长期内扩容的主要方式。

作为zkRollup的明星项目,zkSync把设计核心放在了用户和开发人员体验,希望能够降低整个平台的复杂度。从过去这几年的表现看,其团队Matter Labs在协议开发上稳步推进,zkSync 2.0陆续发布更新,整个生态正在繁荣壮大。而Starkware由于前期的StarkEx Saas服务积累了非常雄厚的开发和生态经验,因此StarkNet的开发迅速,目前其开发重点放在了进一步优化提升性能上,同时在去中心化的态度上更加明确。

zkRollup

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