小学生也能看懂的零知识证明科普:什么zk-Rollup?_ROLL:TIM

本系列将试图用通俗举例和语言,帮助大家理解复杂概念。本系列非学术论述,举例只为帮助大家通俗理解。如有错误,欢迎指正。更严谨的表述,欢迎大家查看专业论文学习。

前情回顾,

1/零知识证明,英文为ZeroKnowledgeProofs,简写为ZK或ZKP。

zkXXX,即代表应用了零知识证明。

2/零知识证明技术,要在证明速度、验证速度、整体大小之间做取舍,继而产生的用户体验不同。

zk-SNARK诞生时间久,经过验证,应用比较成熟,并诞生了Groth16、PLONK、Halo2等多技术分支。zk-STARK相较而言,诞生时间较短,仍需时间验证完善。

Manta采用Groth16,是目前最快、数据量最小的zk-SNARK。Manta在椭圆曲线密码算法等基础上,进一步优化升级,ZK生成速度比Zcash快十倍。交互确认时间仅需2-3秒。

3/ZK开发逐渐模块化。zk-SNARK与zk-STARK之间,可通过切换多项式承诺,进行相互转换。且,代码终会开源,所以长期看,单靠技术无法构筑壁垒。

正式开始本篇内容。

1月稳定币市值跌至1370亿美元,已连续10个月维持下跌趋势:2月1日,据 CryptoCompare 的稳定币报告显示,1 月稳定币市值下跌 0.62% 至 1370 亿美元,为 2021 年 9 月以来最低水平,至此稳定币市值已连续 10 个月维持下跌趋势。尽管市值下降,但由于市场波动加剧,1 月稳定币现货交易量上升 9.46% 至 3970 亿美元。[2023/2/1 11:40:22]

什么是Rollup?

Roll,卷、滚的意思。Up,向上、起来的意思。Rollup就是“卷起来”。

当然,这不是内卷那个“卷”,而是像面饼一样,把食材统统卷进去的那个“卷”。

Rollup,就是把许许多多多笔交易“卷”起来,在自己的网络里处理掉。

Rollup通常运行一组中心化定序器,为Rollup上的交易进行排序。定序器就像中心化的服务器。

Rollup与以太坊主链关系,举个便于理解但不十分严谨例子,如同初期的支付宝与银行。

资金从以太坊主网转入Rollup,如同把钱从银行卡转入支付宝。

用户在Rollup交互,交互信息并不直接提交到以太坊主链上,而是由Rollup定序器进行排序。

Ooki DAO正在考虑应对美国CFTC的诉讼:金色财经报道,Ooki DAO已经开始在社区内讨论如何应对美国商品期货交易委员会(CFTC)最近对DAO提起的诉讼。DAO成员现在正在讨论对CFTC诉讼的适当回应。其中一个涉及将资金分配给DAO成员的法律顾问。

Ooki社区也在酝酿为可能提出的法律挑战筹集额外资金的想法。发起这些讨论的DAO成员提出的一个可能途径是在Gitcoin上提交一个拨款提案,为法律辩护筹集资金。此外,NFTs也被确定为DAO法律辩护的另一个可能的筹款途径。社区正在讨论发布NFT的可能性,以便为这项工作筹集资金。

此前消息,CFTC在美国加州北区地方法院对OokiDAO提起诉讼,指控其非法经营期货交易所。(The Block)[2022/9/29 6:02:17]

这个过程,称为“链下扩容”,所谓“链下”指的是在以太坊链下。

支付宝初期,用户直接使用支付宝余额交易,银行对具体交易信息,并不知情。支付宝相对银行,也是“链下”。

定序器会对Rollup里的交易,统一进行排序、打包、压缩,隔一段时间提交到以太坊主链,由以太坊主链提供结算、校验交易数据,以减轻主链负担。

安全团队:Bill Murray 被盗资金部分流向币安:金色财经消息,区块链安全机构 CertiK 在 Twitter 上表示,喜剧演员 Bill Murray 被盗资金中价值 11 万美元的资产被分别发往四个地址后转至币安,剩余一部分被转入一个新地址后暂时没有其他动作。攻击者发起攻击所使用的资金来自于从 Coinbase 提取资产的地址。[2022/9/3 13:06:52]

主链矿工可以通过欺诈证明或有效性证明,验证Rollup交易数据是否真实。

举个例子,用户在Aribitrum上,使用Gmx疯狂进行衍生品交易。这些操作,都让Aribitrum“卷”起来处理掉了,这些交互仅在Aribitrum当前Rollup上发生,不会造成以太坊主链拥堵。

Aribitrum会将一段时间内的交互信息排序、打包、压缩、提交到以太坊主链,由以太坊全节点校验交易数据真实性,所以,Rollup称为执行层,主要负责执行交易。

OptimisticRollup与ZKRollup?

Optimistic与ZK,是以太坊主链全节点,校验Rollup交易数据真实性的方式,可以理解成是对账方式。

房地产租赁平台Kirkstone计划支持Cardano稳定币Djed:金色财经消息,Cardano超额抵押算法稳定币Djed的开发商COTI近日与房地产租赁平台Kirkstone达成合作,Kirkstone平台计划集成Djed。(The Crypto Basic)[2022/7/30 2:48:19]

Rollup是处理交易的方式。

这俩都是Rollup,所以,处理交易方式一致,都是“卷起来”。区别在于,对账方式:

1/Optimistic,意为“乐观的、积极的”。

OptimisticRollup“乐观的”默认交易信息真实有效。

万一有人提供虚假交易信息呢?

若使用Aribitrum或Optimism,会发现,把代币跨回其他网络,需要等待几天时间,即“等待期”。

“等待期”内,以太坊主网全节点都可以发起挑战,证明某交易为假。

由于Rollup数据层和结算层仍使用以太坊,相当于根账本在以太坊上,所以,Rollup自身是无法篡改、作弊的。

若挑战成功,则会罚没作弊者保证金,交给挑战者,并回滚该区块内的交易。

NEXTYPE执行新一轮生态通证NT销毁,本轮共销毁超1.3亿枚NT:7月5日消息,据官方推特,区块链游戏综合发行平台 NEXTYPE 执行了新一轮对生态通证NT的销毁。本次销毁量由社区在MiningTycoon V2中锁仓的NT量决定,总计销毁1.3亿枚NT。

据悉,NEXTYPE自5月以来,累计销毁量已达2.04亿枚NT,计划共销毁5.75亿枚生态通证NT,占总发行量57.5%。[2022/7/5 1:52:13]

2/zk-Rollup

还记得ZK的基本原理及特性嘛?

证明者和验证者。证明者生成证明,验证者在不获取信息本身的前提下,验证该证明。

ZK有以下特性:

完备性:提交者若确实掌握了答案,那他能找到方法向验证者证明为真,即真的假不了。

合理性:若提交者未掌握答案,那他无法向验证者证明为真,即假的真不了。

零知识性:证明过程中,验证者除了“证明”之外,不会获得其他相关信息。

zk-Rollup会在向以太坊主网提交区块时,生成一个零知识证明。主网全节点验证该证明即可。

需要注意的是,zk-Rollup通常只应用了ZK前两个属性,即完备性与合理性,达到压缩计算的目的。

OptimisticRollup需要将一段时间内交易数据,压缩后,完整地连同状态根、欺诈证明,传回到以太坊主网。

由于交易数据和结算仍存储在以太坊主网上,当全节点提出挑战时,可根据先前存储的状态,校验欺诈证明是否成立,判断OptimisticRollup是否作弊。

zk-Rollup不需要将全部交易数据发布至以太坊主网,仅发布状态差异和有效性证明即可,这样会使得交易成本Gas更低。使用zk前两个属性,达到压缩计算目的。

zk-Rollup证明文件很小,验证时间一定,所以证明本身不会随着交易数量增加而变大。

长期来看zk-Rollup在Gas成本和Tps方面,要优于OptimisticRollup,且无需提现等待期。

所以,以太坊创始人Vitalik认为,短期内OptimisticRollup会因EVM兼容性占据优势,但长期来看,zk-Rollup会胜出。

本质上,OptimisticRollup安全来自于经济学,作恶者要考虑损失的成本,挑战者的动机由经济利益驱动。

zk-Rollup安全来自于密码学,用密码学手段验证证明,可以做到去信任化。

长期看,zk-Rollup相比OptimisticRollup更具优势,但短期仍受制于zk-EVM发展。这也是我们在下一篇会聊到的话题。

这里需要区分的是,用户在zk-Rollup上的交易信息仍是透明可查询的。

而Manta作为基于ZK的可编程隐私公链,除前两个特性外,还重点应用了零知识性,让链上交易隐私化。

Rollup与模块化

不可能三角,又称三元悖论,通常指去中心化、可扩展性、安全性三者不可同时兼得。

通常,模块化是指,把Layer1共识、结算、数据、执行四层分别解耦,在不增加节点硬件负担,造成中心化前提下,实现扩容,打破“不可能三角”。

V神在波哥大以《Hardeningrollupswithmulti-proofs》为主题进行分享,即采用多证明机制,加强Rollup安全。

方案二是多证明人机制,采用多证明系统,用欺诈证明或zkEVM多种实现,预防网络宕机情况。

方案三是双重证明加治理小组,采用欺诈证明加ZK证明,再加上治理小组裁决。当一个证明系统出现漏洞,另一个系统不受影响。

在此之前,Optimism的Kelvin曾写过《ThehybridZK/OptimisticRollupofthefuture》,探讨过将Optimistic与ZK相结合。

总结下,1/Rollup内的交易,隔一段时间统一压缩打包,提交到以太坊主网,由主网提供结算、验证交易数据,以减轻主链负担。

2/Optimistic与ZK,是以太坊主链全节点,校验Rollup交易数据真实性的方式,可以理解成是对账方式。Rollup是处理交易的方式。

3/OptimisticRollup需要将一段时间内交易数据,压缩后,完整地连同状态根、欺诈证明,传回到以太坊主网。

zk-Rollup不需要将全部交易数据发布至以太坊主网,仅发布状态差异和有效性证明即可,这样会使得交易成本Gas更低。使用zk前两个属性,达到压缩计算目的。

4/本质上,OptimisticRollup安全来自于经济学,作恶者要考虑损失的成本,挑战者的动机由经济利益驱动。

zk-Rollup安全来自于密码学,用密码学手段验证证明,可以做到去信任化。

5/用户在zk-Rollup上的交易信息仍是透明可查询的。而Manta是基于ZK的可编程隐私公链,除前两个特性外,还重点应用了零知识性,让链上交易隐私化。

6/当前,将Optimistic与ZK结合,是Rollup探索方向之一。

本篇重点讲述了zk-Rollup,略微涉及到zkEVM内容。下一篇,我们将重点阐释zkEVM相关内容,欢迎继续关注MantaNetwork中文公众号及推特。

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