ROL:全面解读ZK-Rollup的现状、前景和痛点_Rolodex

背景

最近，像Solana和BNBChain这样受欢迎的第1层(L1)，由于在各自的网络上同时运行DeFi协议、NFT市场和Web3游戏而导致了网络中断。与此类似，以太坊也因网络拥塞和昂贵的gas费用而不断受到批评。使得业界逐步意识到L2扩展性解决方案的重要性。

以太坊基金会表示，Rollup是目前解决可扩展性问题的首选的L2解决方案。除了Rollup，还有其他L2解决方案，如侧链和子网，它们都试图解决可扩展性三难困境。

特别是，随着今年早些时候DeFiKingdoms和Crabada子网的部署，Avalanche的L2可扩展性解决方案Subnets最近获得了相当高的人气。在某些情况下，子网本质上是侧链，但子网可以选择使用来自主网的验证者。目前，子网和侧链似乎是Web3游戏的首选的L2扩展解决方案。

在本文中，我们将深入讨论Rollup的最新发展和痛点。我们还将分析与自定义链(子网或侧链)相关的Rollup，并看看这些不同的L2解决方案是如何相互叠加的，特别是在GameFi领域。

ZK-Rollup的前景、近期发展和痛点

Rollup将压缩的链下交易捆绑到L1网络的单个订单中，这样可以降低gas费用，并扩大任何给定L1的交易能力。L2执行计算，而L1只需要验证它们。由此，gas费用被大量交易分摊，数千笔交易将可以被集体完成。

Rollup有两种不同的变体：OptimisticRollup和零知识Rollup(“ZK-Rollup”)。两者的验证方法不同。

OptimisticRollup假设所有交易都是有效的，并且不经验证就将它们发布到基础层。然后会在七天的质询期内修改有争议的交易。

另一方面，ZK-Rollup创建一个证明，并将其作为有效性证明的一种形式发布到主网。目前，使用ZK-Rollup的交易可以在大约10分钟内完成。

资料来源：preethikasireddy.com；ethereum.org

从上图中可以看出，与OptimisticRollup相比，ZK-Rollup似乎将赋予以太坊一个更快、更可扩展的生态系统。

然而，值得注意的是，ZK-Rollup仍然是一种新兴的技术形式，缺乏EVM兼容性。尽管zkSync今年早些时候在他们的公共测试网上发布了一个兼容EVM的zkEVM，但是要实现ZK-Rollup的EVM兼容性，还有很长的路要走。如果不这样做，ZK-Rollup将仅限于代币转账和交换。

Acala：仍在全面追踪aUSD异常增发，可在文档中查看Acala暂停服务列表:8月26日消息，Acala发推称自上周aUSD异常增发事件以来，Acala上的许多服务都已暂停，包括XCM转出，但DOT流动性质押仍在运行，用户可在文档中查看暂停服务列表。

团队仍在全面追踪以识别所有剩余的aUSD异常增发，然后社区制定提案来解决该问题，希望尽快恢复所有Acala服务。[2022/8/27 12:51:32]

资料来源：l2beat.com

从上图可以看出，目前OptimisticRollup在TVL方面占据了72%的市场份额。前面提到的缺乏EVM兼容性似乎让ZK-Rollup处于次要地位，因为这个原因，很多DeFi玩家在扩展到Rollup时选择退出ZK-Rollup。

随着OptimisticRollup的成熟，大多数大型DeFi项目已经根据自己的需要采用了这个解决方案。然而，一周的等待时间往往会让新用户感到失望。但当考虑到GameFi可扩展性、NFT市场和Web3应用时，ZK-Rollup可能会成为需要更高吞吐量和更低交易费用的网络的可选解决方案。

ZK-Rollup的全景

资料来源：l2beat.com和协议的网站

截至撰写本文时，该领域已有超过12个的ZK-Rollup解决方案，底层技术由StarkWare、Loopring、MatterLabs和PolygonHermez开发。

ZK-Rollup中有两种主要的加密证明方法。Loopring和zkSync采用的技术创建了一个零知识、简洁、非交互的知识论证(ZK-SNARK)证明，以验证主网中的大量交易。ZK-SNARK于2012年成为公众关注的焦点，并被ZK-Rollup的先驱们广泛采用。

另一方面，零知识、可扩展、透明的知识论证(ZK-STARK)技术相对较新，于2018年由StarkWare发布。ZK-STARK被认为比ZK-SNARK更透明和可扩展。这项前景广阔的技术最近推动StarkWare的估值达到80亿美元，该轮融资由TigerGlobal领投。

StarkWare

Pickle Finance：正在对协议进行全面审计:10月4日，Pickle Finance官方发推称，正在对Pickle Finance协议进行全面审计工作。[2020/10/4]

StarkWare提供两种主要的ZK-STARK解决方案：StarkEx和StarkNet。

StarkEx是为特定应用程序ZK-Rollup设计的Validium解决方案，被衍生品交易平台dYdX、Web3游戏和NFT市场ImmutableX采用。

Validium是一种可扩展的解决方案，它采用与通用ZK-Rollup相同的有效性证明，但不将数据存储在主网上。链下数据存储绕过了主网上的交易处理，与通用ZK-Rollup相比，它显著提高了可扩展性。但是，采用Validium的风险在于，数据可用性管理人员可能会控制用户的资产，从而引发安全问题。

资料来源：l2beat.com

StarkNet是由StarkWare推出的一个通用Rollup，于今年2月完成了发布。值得一提的是，ImmutableX采用了一个Volition模型，允许用户在Validium模型或通用ZK-Rollup之间进行选择。随着TVL的逐步提升，StarkWare一直致力于将StarkNet的TPS提升到优化水平。

Cairo是StarkNet的编程语言。StarkNet并不支持EVM，在撰写本文时，Nethermind的Warp团队正在开发一个Solidity-to-Cairo的转译器。

StarkEx的Web3游戏足迹

借助ZK-Rollup的力量，Web3游戏可以显著降低用户的交易成本，并避免拥塞。因此，像Sorare,ImmutationX等生态系统都采用了StarkWare的可扩展性解决方案来支持他们平台上的Web3游戏。

Sorare是一款著名的足球卡牌游戏，在以太坊主网上很受欢迎，他们就是通过采用StarkEx来转移到L2的。Sorare选择ZK-Rollup来扩大规模，同时又确保了安全性和去中心化。

ImmutableX是基于以太坊的NFT市场的L2平台。它通过将计算转移到链下来提供零gas费和即时交易。根据DappRadar，目前有4款活跃的Web3游戏在ImmutableX的帮助下进行NFT交易，GodsUnchained便是其中最突出的一款，它拥有大约5000名用户和150万美元的日交易量。

Illuvium是最新一款加入ImmutableX平台的Web3游戏，在其正式游戏发布之前通过销售价值超过7200万美元的数字土地而成为头条新闻。

Algorand智能合约全面升级，助力DeFi及传统多领域应用:据官方消息，2020年8月19日，Algorand基金会和Algorand Inc宣布推出更全面的智能合约功能，为DeFi（去中心化金融）解决方案和Dapp（去中心化应用）铺就最佳平台。让应用在充分利用Algorand协议Layer-1优势的同时，具备可服务高达数十亿用户、日交易量可达数千万次的拓展性——仅需极低交易成本，可以忽略不计。

与第一代区块链不同，Algorand平台为需要速度、可拓展性、交易终结性和安全性的复杂应用提供了强有力支持，并同时具备成本低、精准性的优势。

本次升级主要将有状态智能合约功能（stateful smart contract），集成进入Layer-1，结合已有的原子传输（Atomic Transfers）、无状态智能合约和Algorand标准资产(ASA)等功能。

到目前为止，可延展性低、交易速度慢、网络拥堵以及高额交易成本，一直是区块链平台走向主流应用的障碍。Algorand的最新升级消除了这些障碍，使DeFi和DApp开发者能够构建更复杂的且流畅的解决方案，充分扩展他们的应用程序，并实现真正意义的无国界经济[2020/8/19]

总之，在ZK-Rollup中构建游戏可以通过两种方式完成。第一种方法是通过ImmutableX这样的解决方案，第二种方法是构建一个独立的ZK-Rollup，就像Sorare。比较这两种方法，ImmutableX的解决方案被证明更具成本效益。然而，我们需要注意的是，ImmutableX仍然缺乏采用，而ZK-Rollup到目前为止还没有在Web3游戏领域获得吸引力。

Loopring

Loopring是内部开发的ZK-Rollup解决方案。截至撰写本文时，该协议是TVL最大的通用ZK-Rollup链。他们的战略重点是交易和支付，而它在支持Web3游戏方面的努力只体现在与Gamestop合作建立GamestopNFT市场上。目前该平台还没有运行Web3游戏。

MatterLabs(zkSync背后团队)

MatterLabs是zkSync扩展解决方案背后的团队。它使用ZK-SNARK，并提供链下Validium解决方案zkPorter和链上通用RollupzkSync。

ZKSpace是从zkSync分叉出来的，采用了同样的ZK-SNARK技术来解决可扩展性问题。正如zkSync所指出的，ZKSpace自分叉以来一直是封闭状态，因此可能存在安全风险。截至撰写本文时，ZKSpace(以前称为ZKSwap)拥有协议ZKSpace、ZKSwap和ZKSea(尚未上线)。

MatterLabs于2022年2月在公共测试网上推出了zkEVM，这是第一个与EVM兼容的ZK-Rollup。zkEVM仍在开发中，其旨在运行99%的Solidity合约。这意味着ZK-Rollup将与以太坊主网并行运行，并与OptimisticRollup进行竞争，这是一个重要的里程碑。

MatterLabs目前也在设计一个Validium解决方案—zkPorter。如果MatterLabs打算将Web3游戏吸引到自己的平台上，zkPorter可能正是它所需要的。然而，MatterLabs似乎仍然专注于构建通用ZK-Rollup。

声音 | 新京报：以区块链为代表的新型技术正在全面为检法赋能:在北京市十五届人大三次会议审议市高级人民法院工作报告和市人民检察院工作报告中，记者发现，两个报告中多次提到信息技术对于检法工作的促进，以区块链为代表的新型技术正在全面为检法赋能。 数据显示，2019年，市高级人民法院上网公开裁判文书495241份，应公开文书上网率达99.96%，比上年提高0.56个百分点，网上直播庭审195758场，比上年增加9.88倍。法院“天平链”技术和智能合约技术大大提高了工作效率。（新京报）[2020/1/16]

Polygon

Polygon一直在积极地创建自己的L2可扩展性解决方案。其ZK-Rollup产品包括PolygonHermez(ZK-SNARK)、PolygonZero(ZK-SNARK)和PolygonMiden(ZK-STARK)。Polygon在2021年收购了ZK-Rollup规模化项目Hermez和初创公司Mir，并获得了构建其ZK-Rollup的专业知识。

截至撰写本文时，只有PolygonHermez是活跃状态。它可用作DeFi项目的通用ZK-Rollup，TVL仅为366,000美元。PolygonHermez尚未吸引很多项目，可能是由于缺乏EVM兼容性。然而，Polygon可能已经通过其PoS侧链或超级网络战略瞄准了Web3游戏开发者，且尚未将其重点转移到ZK-Rollup上。

痛点和简要总结

对于通用ZK-Rollup来说，一个反复出现的问题在于它们的EVM兼容性。我们注意到，以太坊中的大多数DeFi玩家都选择了OptimisticRollup或PolygonPoS作为他们的L2扩展解决方案。例如，Curve选择了Optimism；AaveV3的Polygon，Optimism和Arbitrum；Uniswap已经扩展到Optimism和Polygon。zkEVM正在被MatterLabs测试，Nethermind正在为StarkNet开发一个转译器。EVM兼容性方面的任何突破都有可能最终有助于将DeFi项目吸引到ZK-Rollup中。

另一个问题是ZK-Rollup中缺乏通信。这会导致流动性断裂和可能引发安全问题的集中排序过程。然而，ImmutableX最新推出的跨Rollup流动性解决方案可能预示着一个流动性更强的Rollup生态系统。

ZK-Rollup还没有在NFT和Web3游戏领域获得吸引力，这是有原因的。GodsUnchained在不断地失去用户，自从它采用了ImmutableX的解决方案后，它的交易量急剧下降。Sorare在转入Rollup后也无法在以太坊主网重复其成功。尽管ZK-Rollup在上述例子中没有取得成功，但相比之下，Avalanche的子网在NFT和Web3游戏中都找到了更坚实的基础。

Avalanche子网和Polygon

Avalanche子网简介

动态 | 绿地控股2019年业绩快报：依托区块链技术、AI智能、大数据全面布局金融服务体系:据中新网消息，1月7日晚，绿地控股(600606.SH)发布2019年业绩快报。新金融方面，年内绿地金融通过全力开发数字门户绿地吉客通APP，依托融资租赁、交易所和小额贷款牌照，以及依托区块链技术、AI智能、大数据，面向绿地集团产业生态圈内的C端、B端和T端业务全面布局金融服务体系。[2020/1/8]

Avalanche的主要网络由三个区块链组成——X、P和C链。每条链在维护Avalanche的完整性和创建新资产或区块链方面都有不同的用途。

Exchange链(X-chain)是Avalanche的默认资产区块链，支持创建新资产、交换和跨子网转账。

平台链(P-chain)是元数据区块链，用于协调验证者，跟踪活动子网并创建新的子网。

合约链(C-chain)是智能合约区块链。它支持创建与EVM兼容的智能合约。

Avalanche使用扩展方法创建子网以进行水平扩展。子网不同于单个区块链，它们之间的关系如下：

子网是区块链上的一组验证者。

每个区块链只有一个子网(一组验证者)，而每个子网可以同时维护多个区块链。

每个子网一开始可以有5个验证者，但是为了网络健康和安全，建议最好有10个。在Avalanche上创建子网只需要一个AVAX。然而，子网的每个验证者也需要验证主网络——需要2000个AVAX代币，截至2022年6月9日，其价值约为5万美元。

子网创建被设计为无需许可，并足够灵活，这样就可以满足不同的用例。例如，私有区块链可能要求只由子网验证者查看交易；或验证者必须先经过KYC/AML验证，然后才能进入子网。

子网上的Web3游戏

子网一直是L2可扩展性的圣杯，尤其是在Web3游戏领域。Avalanche一直在支持和发展它的GameFi生态系统，并在子网中为它们找到一个归宿。Crabada和DeFiKingdoms是他们的两个先驱，CastleCrush目前正在开发其测试网。

资料来源：https://cryptodaily.io/how-crabada-is-paving-the-way-for-p2e-games-on-avalanche/

从上表中可以看出，Crabada在Avalanche公司C链的gas费用中所占份额最高，为38.93%。然而，与许多Web3游戏类似，Crabada也面临着主网网络拥塞的问题，这促使它们转向自己的链，如子网。最近，Crabada从AvalancheC链转移到了他们自己的子网SwimmerNetwork。随着向SwimmerNetwork的迁移，Crabada玩家的gas费降低了85%，交易时间也大大缩短。

除了较低的gas费用和较高的TPS，还有其他好处可以吸引web3游戏采用子网。通过拥有自己的子网，Web3游戏基本上可以更好地控制区块链的预定参数。他们可以用自己选择的代币支付gas费用。现在，Crabada使用$TUS而不是$AVAX作为gas代币，在网络扩展过程中燃烧高达80%的gas。销毁代币抑制了代币通胀，提高了代币效用。

需要注意的是，游戏工作室一直在为整个游戏生态系统构建子网，而不是Crabada或DeFiKingdoms采用的典型的每个子网一个游戏的模型。

Avalanche还表示支持在其子网上创建Web3游戏。在最初计划的1.9亿美元的AvalancheRush启动了DeFi生态系统之后，接下来的2.9亿美元的Multiverse计划旨在加速生态系统的增长。

Polygon超级网络和侧链

来源：多边形博客/超网

Avalanche子网的竞争对手是Polygonsupernet，这是一种来自PolygonEdge和PolygonPoS的扩展解决方案。正如前面所提到的，Polygon已经在他们的扩展解决方案上非常积极，试图让ZK-Rollup与超网和侧链共存。

Polygonsupernet在Web3游戏领域仍然是一个新事物，并且还没有过很多的实际应用。然而，超级网络解决方案被定位为具有更多功能的Avalanche子网的替代方案。Polygonsupernet提供采用权威证明(PoA)或权益证明(PoS)链；从一组专业的验证者中进行选择，来增强去中心化；以及与Polygon主网共享安全的可能性。

PolygonPoS是Web3游戏的中心，Aavegotchi和CryptoRaiders等游戏在2021年取得了巨大的成功。受欢迎的游戏会带来大量的交易量和交易问题。与Avalanche中的Crabada类似，SunflowerLand也引发了严重的网络拥堵问题，在峰值时耗掉了Polygon42%的gas。

简单地说，Polygon的各种扩展解决方案(Rollup和supernets)都还为时过早。托管无数Web3游戏的侧链PolygonPoS是其中最优质的选择。然而，PolygonPoS与第1层通用侧链有更多的相似之处，它拥有自己的一组验证者，也仍然受到网络拥塞的困扰。我们认为它的超级网络更类似于Avalanche的子网。

将自定义链与ZK-Rollup进行比较

本质上讲，L2的ZK-Rollup和自定义链(Avalanche子网和Polygon超级网)都是它们各自L1区块链上的可扩展性问题的解决方案。两者都有非常不同的技术规范和好处，我们将尝试分解它们以更好地理解这些差异。

如果我们只关注Web3游戏的技术方面来决定是在L2或Avalanche子网上构建，有人可能会说L2提供了更好的解决方案。然而，L2解决方案仍在开发中，还没有经过实战检验。由于对自己的链的需求，子网似乎在Web3游戏中越来越受欢迎。

一般来说，与DeFi项目相比，Web3游戏不需要与更大的生态系统进行太多互动。他们通常有闭环生态系统，其中他们的代币和NFT相互支持。

来源：https://myria.com/games/

另一方面，顶级Web3游戏工作室GalaGames或即将发布的Myria更喜欢建立自己的区块链。这两家工作室的多款游戏在某种程度上相互影响；因此，他们更有可能在同一个区块链上创建游戏。

尽管如此，考虑到目前大多数游戏都是由单个项目团队制作，游戏之间的合作很少，所以对于小型游戏工作室来说，采用子网而不是建立自己的链可能看起来更合理。

除了技术规格之外，Avalanche子网和ZK-Rollup之间的核心区别是，Web3游戏在各个子网或侧链上的隔离。在这个阶段，ImmutableX仍然是一个生态系统，其中web3游戏和NFT可以交互并相互构建，而Avalanche子网被单独隔离到模块化区块链中。

项目如何在ZK-Rollup和子网之间进行选择?

由于缺乏与主网的可组合性，子网和超级网不是为DeFi项目设计的。与EVM兼容的ZK-Rollup适合部署智能合约并同时需要高级别安全性的项目。然而，由于ZK-Rollup的EVM兼容性仍然处于萌芽状态，对于DeFi项目来说，OptimisticRollup似乎是唯一可用的选择。

显然，在Web3游戏中，子网已经成为比ZK-Rollup更好的选择。正如Avalanche子网的流行所表明的那样，单游戏/单链模型的单独自定义链已经获得了发展。

ZK-Rollup和Validium可能有比自定义链更好的技术规格，但它们仍在开发中。ZK-Rollup可扩展性解决方案不提供单独的自定义链。此外，创建一个单独的Rollup(如Sorare)需要高昂的成本并体验过渡痛苦。

另一方面，ImmutableX最近为Web3游戏发布了一个创新的第三层解决方案。有了这种方法，游戏工作室将能够在不牺牲安全性和可组合性的情况下享受第3层中的超大规模解决方案。第2层和第3层的整合巩固了跨Rollup解决方案的流动性，并加强了DeFi和Web3游戏之间的交互。虽然它似乎仍处于开发的早期阶段，但我们很期待看到ImmutableX提供的其他功能。

综上所述，StarkWare和ImmutableX在风投中的高估值让机构投资者在他们身上投入了大量资金。反过来这又增强了人们对ZK-Rollup能够在以太坊生态系统中发挥作用的信心。此外，Polygon仍然在ZK-Rollup方面很积极。因此，我们可以很明显的看出ZK-Rollup的潜力还没有完全释放出来——我们将密切关注ZK-Rollup在未来如何蓬勃发展。

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