以太坊最热Layer2之一ZK-Rollup凭什么被V神看好？

关于以太坊合并的说明明确表示：升级后的“The Merge”主要带来网络共识机制的转变；而备受关注的扩容，将由以太坊与 Layer 2 各解决方案的紧密合作共同完成。

一时间，Layer 2 赛道中的各大项目被重新提上议事日程。与此同时，最为著名的 Layer 2 项目之一 zkSync 于10月28日推出其2.0版本主网，再度成为市场焦点。

*zkSync.io

本篇将基于扩容赛道，帮助大家进一步了解 Layer 2 中的 ZK-Rollup 解决方案。

扩容方案

关于以太坊扩容这件事，不论你是刚进入行业的新人，还是资深从业者，想必都有所耳闻。像什么 Rollup、Layer 2 等词语，对你来说应该也不陌生。

随着在以太坊上部署的去中心化应用（dApp）逐渐增多，拥堵的网络和高昂的 Gas fee 让以太坊扩容势在必行。

然而由于区块链的不可能三角（即可拓展性、去中心化、安全性三者只能得其二）存在，在 Layer 1 层面进行扩容难度较高，因此 Layer 2 顺势而生。其核心思想是将大批实际发生的交互放在链下执行和计算，再通过以太坊上极少量的交互最终完成有效性验证。

在 Layer 2 扩容方案中，比较主流且受追捧的大约是 Optimistic Rollup 和 ZK-Rollup，前者是目前 Layer 2 项目中生态最大的解决方案，而后者则被 V 神认为是解决扩容问题的最终方案。

Rollup

那么，什么是 Rollup？它是一种可扩展的解决方案，它将交互捆绑、压缩并发送到共识层进行验证，一次可验证多个交互行为。

本质上，用户不是将交互发送到 L1 的节点那里，而是将其发送到 Rollup 服务器，由服务器验证这些交互是否有效，换句话说，这些验证是在以太坊主链之外执行。验证后，Rollup 服务器会将数据发布到以太坊主链，由主链记录交互与验证状态，因此它们将继承 L1 的安全性。

举一个简单的例子：

小明在楼下食堂办了张饭卡，并充值1000元。每次吃饭时，小明只需刷饭卡而不需要用银行卡重新支付饭钱。一个月后小明不打算继续在食堂吃饭，注销饭卡时余额还有200元，于是就将余额提取回了自己的银行卡。

在此过程中，小明的银行卡与食堂账户只交互过两次，而期间无数次买饭的交互都是在食堂内部的系统完成。

这里还有很关键的一步：提取余额时，小明需要食堂提供明细以验证余额结算没有出错，同时这个明细需要提交到银行卡系统里保存验证。

为什么说明细验证这一步很关键？

在 Rollup 被提出之前，还有个扩容方案叫 Plasma，该方案不会将链上发生的数据发送给主链储存验证，只会提交一个最终的状态结果。这就导致结果不可验证，就像是食堂只向你提供最后余额，但不给你明细。

Rollup 方案则会将数据提交给主链，但它会通过聪明的编码方式，最大限度地压缩这些数据，同时基于 Rollup 本身的特性适当删除和缩减部分数据，只要保证最终的提交能够供任何人验证即可。

ZK-Rollup 正是围绕验证方面，进行了安全性和准确性的优化。

ZK-Rollup

ZK-Rollup 是将大量交易打包到一个 Rollup 区块内，并在链下为该区块生成一个简洁的证明；Layer 1 上的智能合约只需验证该证明即可直接应用新的状态，无需重新执行这些交互。

这样一来，不仅可以节约 Gas Fee，因为证明的验证成本远低于重新执行的计算成本；而且另一个好处是可以通过数据压缩来节省存储空间（即，仅在链上存储最少量的数据用于验证）。

ZK-Rollup 的一个关键点在于“质疑一切”，这与 Optimistic Rollup 的“乐观的假设所有人都不作恶”形成对比。ZK-Rollup 默认所有提交的结果都是可以的，但需要 Layer 2 在提交了数据之后携带一个 zk-SNARK 证明，以证明其结果的准确无误。

回到食堂的例子：

如果小明直接提取了余额，并没有检查明细，而是一直等到哪天觉得不对劲了才去检查，这就类似于 Optimsitic Rollup；但如果小明在提取余额的时候，还要求食堂提供一份明细证明文件以确保食堂提供余额的准确性，那就类似于 ZK-Rollup。

看到这你可能会好奇，食堂提供的证明文件凭什么就能证明他们给的数据没错？这就涉及到了ZK（零知识证明）。

*图源：网络

最简单的零知识证明是：某一通道中间有密码门，如果小明需要证明自己知道密码，他不用告诉别人密码是什么，只需要通过密码门即可。当然，投入实际应用的零知识证明比这复杂很多。想要了解的可以参考 V 神的这篇文章：

https://link.medium.com/kTqKFY2XDub

看完后，你就会明白为什么 ZK-Rollup 明明很早就被提出且被 V 神盛赞，但相对于 Optmistic Rollup 来说却少有进展——因为 ZK 的实现难度和原理远比想象的要复杂太多。