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零常识证明如何办理以太坊机能问题


二层扩容观念下,种种普通的可能追求机能的生意业务可以在高效地跑在二层,享受更快的响应速度和低廉的利用本钱,而一层也就是主链则专门认真承载更高代价的生意业务,并为此支付更高的本钱。


怎么逾越以太坊呢?


简直尚有其他多个Rollup 方案,好比 Optimistic Rollup 就是傍边较为热门的一个,它与 ZK-Rollup 的焦点区别在于详细如何担保状态变动的正确性。


关于安比尝试室


大大都时候,一个热门 dApp 就会让整个网络变得拥堵不堪。说实话今朝这个 TPS 程度让以太坊很难真正大局限应用。跟着更多的人利用,以太坊网络生意业务手续费注定会越来越高,而且普通生意业务简直认时间会越来越久。


零常识证明为什么有用?


Rollup 方案的配合点是强调链上「数据可用性」,即任何人都能按照链上生存的数据,复兴出全局的状态,从而消除数据可用性问题带来的安详风险。


不熟悉的同学大概会问:零常识证明扩容代表方案 ZK-Rollup 到底是什么?

而且,造成以太坊网络拥堵的本钱很是低。

要害词: 零常识证明  以太坊  


从机能参数 TPS 上看,国际信用卡 Visa 生意业务处理惩罚速度至少 2000 笔/秒,而以太坊则不高出 30 笔/秒,这个数值只能说比暮年迈比特币 7 笔/秒好了一些。

当我们谈论区块链机能时,我们谈些什么?


今朝已有多个团队基于 ZK-Rollup 方案开拓新一代产物,毫无疑问 ZK-Rollup 是今朝落地速度最快、最有前景的二层扩容方案,在浩瀚扩容方案中独有鳌头。

存眷以太坊的同学对 Plasma 必然不会生疏。


操作一棵 Merkle Tree 存储账户状态,合约只生存 Merkle Root。Operator(运营者)收集用户的生意业务,批量打包这些生意业务,并生成 zkSNARK 证明,详细会证明生意业务的正当性(好比验证签名),以及前后状态下的 Merkle Root。

ZK Sync 中还包括一个新的 SNARK 方案 Redshift,和零常识证明合约编程框架 Zinc,这两者或是其将来实现通用隐私智能合约的要害。

别的,零常识证明照旧办理区块链隐私问题的独一办理方案。这一方面以太坊社区也有着很棒的希望。


我以为 ZK-Rollup 在安详性上更有优势。


两种方案的不同还可以从证明模子角度来比拟:ZK-Rollup 为 Validity Proof(正确性证明),只有提供了「正确性证明」的状态才会被写入主链合约;而 Optimistic Rollup 为 Fraud Proof(欺骗财证明),用户需要在挑战期内对异常提供「欺骗财证明」,认真举报不正确的状态。


所以我以为以太坊纵然不进级 2.0 也能再战好几年。


ZK-Rollup的成长近况毕竟如何?

以太坊令人难过的机能近况让其焦点开拓团队和社区一直在摸索种种扩容方案。于是各人常常听到一系列花哨的名词:分片(Sharding)、付出通道、状态通道、Plasma、Truebit、ZK-Rollup、Optimistic Rollup 等等,以及一个观念 Layer-2。


好了,回到本日的主题上来。

ZK-Rollup 的链上机能限制仅依赖于 CALLDATA 存储数据的本钱。跟着以太坊 Istanbul 进级,CALLDATA 利用本钱降为本来的 1/4,ZK-Rollup 的机能则得到 4 倍晋升,TPS 可到达近 2000!


而 ZK-Rollup 方案发源于 18 年下半年,由 Barry Whitehat 和 Vitalik 先后提出。


零常识证明在以太坊扩容偏向上详细有哪些成长趋势?

Operator 把 Merkle Root 连同各生意业务数据和 zkSNARK 证明提交至合约,合约验证通过才将新的状态写入。

在扩容偏向上,我们并不需要太存眷零常识证明技能的「不泄露」特性,这个往往跟隐私掩护相关,我们重点存眷其「证明」的本领。


与 ZK-Rollup 的最大区别在于,每次状态转变无需严格验证,先乐观地假设每次转变都是正确的,这就是 Optimistic 一词的由来。然后在一按时限内可以对某次转变举办挑战,假如挑战乐成绩证明白之前的提交有问题,会处罚提交者并将状态回滚。可以认为 Optimistic Rollup 最终依赖经济鼓励和博弈来约束状态正确转变。

我们不妨回首一下开始的第一个问题,当我们谈论区块链机能时,我们照旧但愿区块链的两大根本——「安详」和「去中心化」只管少受影响。假如有扩容方案能做到这个,就是真的长短常难能难堪的。


所以当我们谈论区块链机能时,我们照旧但愿区块链的两大根本不动摇——「安详」和「去中心化」只管少受影响。

可以说 ZK-Rollup 今朝在以太坊成长的干劲十足。

由于所有生意业务的计较进程不消在合约中执行,无需将大量状态写入合约 storage,而且 zkSNARK 证明巨细(很小)与验证时间(很快)是常数,不跟从生意业务数量增长,因此 ZK-Rollup 可以极大地提高生意业务 TPS。

2月26日21:00,BlockMania AMA 51期继承举办,本期主题为《零常识证明如何办理以太坊机能问题》,分享高朋为安比尝试室工程师p0n1,他为各人解读了零常识证明在以太坊扩容问题上的成长近况和将来偏向,以下为本次分享的文字整理。
Rollup 顾名思义,有「卷起」和「汇总」的意思,可认为是一大类 Layer-2 扩容方案的统称。

其要害就在于 ZK(Zero Knowledge),每一次的状态转变都需要提供零常识证明,由主链上的合约举办验证,只有验证通过才气变动状态。即每一次状态转变都严格依赖暗码学证明。

ZK-Rollup 方案操作了今朝最风行的零常识证明技能 zkSNARK 在压缩链上计较劲的同时保障了数据正确性。
这一切源于零常识证明技能连年来的快速成长,以及以太坊团队或许在四五年前就在底层链层面为这一切做好了技能筹备,提供了须要的暗码学运算支持。
首先我们最好来领略下什么是 Rollup。
Plasma 家属的中间方案很是多,理论上都可行,可是就是迟迟不能落地。这内里的焦点原因就在于 Plasma 种种方案都没有担保「数据可用性」,从而使协议变得较量巨大,实现难度很大,显得很不实用。
Alex Gluchowski 和 Ryuya Nakamura 这两位研究人员别离提出了在 PoW 和 PoS 共鸣下,对 Optimistic Rollup 或基于 Fraud Proof 的二层扩容协议的进攻模子, 且进攻本钱并不高:这类二层方案必需在挑战期内举办投诉举报,而当合约中聚积了大量资产时,则有但愿结构一个场景(共同者分享进攻收益),让矿工共同做恶,在挑战期内拒绝掉所有提交 Fraud Proof 的投诉生意业务,这样不正确的状态转变会被确认,最终可从合约中偷取所有资金。这种进攻对 ZK-Rollup 无效,因为合约中始终有正确性校验做保障。

其实逾越的要领其实也不难,「只需要」牺牲不行能三角中的别的两点即可。

关于零常识证明的更多配景常识和技能细节这里就不再展开先容了,接待各人存眷我们安比尝试室的系列文章,如《初识「零常识」与「证明」》https://mp.weixin.qq.com/s/XQL_taBhPkCHGZOBc24MyQ。真正要领略零常识证明大概会有些烧脑,但真心很有趣,各人感乐趣不妨试试。
Rollup 特指先在链下举办巨大的计较和状态维护,再将与状态变动相关的数据通过合约挪用的方法,操作更自制的 CALLDATA 在链上生存数据,将大量生意业务「卷起/汇总」打包成一个生意业务,最终在担保了「数据可用性」的前提下提高 TPS。

在这个很风行的说法中,「高效」其实就是我们常说的「机能」,也叫「可扩展性」可能 Scalability。可以认为,以太坊和比特币从设计上更偏重于「安详」和「去中心化」这两点,因此不行制止地显得不是很「高效」。
Plasma 是前两年最火的以太坊二层扩容观念,整个社区耗费了很是多的精神来接头和实现,进程中演变出来一系列方案,好比 Plasma MVP、Plasma Cash、Plasma Debit、Plasma Prime……

以太坊今朝机能十分有限。对付普通区块链用户来说,手续费和生意业务确认时间很洪流平抉择了利用体验。而以太坊今朝的利用体验颠簸很是大。打个例如,整个网络空闲的时候就比如最近疫情期间的高速,而拥堵的时候就像国庆黄金周时候的旅游景点。

零常识证明,大概是今朝最具应用前景和想象力的暗码学黑科技,可以在不泄露任何其他信息的前提下证明一个命题的正确性。两个要害词——「不泄漏」和「证明」,一团结可以说威力无穷,可以实现许多反直觉的炫酷特性。
这也是为什么在以太坊之后,市场上又呈现了许多「以太坊杀手」——很多想从机能层面逾越以太坊的项目。

尤其是以太坊,作为拥有最多开拓者和应用的区块链平台,越来越多的人在上面实验开拓好玩有用的应用,但平台能提供的机能支撑极其有限,因此各人恒久以来都在高喊「以太坊需要扩容」!!!

为什么说基于零常识证明扩容方案大概是更好的偏向?

上面提到 Rollup,大概有同学会问:ZK-Rollup 与其他 Rollup 方案的焦点区别是什么?
Layer-2 这个观念其实出格好,因为这类方案的设计思路就是以太坊的底层险些不需要任何窜改,底层照旧憧憬常一样处理惩罚生意业务,所以不会影响底层的安详性,让各类百般的海量生意业务在二层来处理惩罚,从而减轻底层链的压力。

零常识证明技能真正让以太坊扩容从理论走向了实际,我相信将来这个偏向还会有更多新的打破。

上面提到的大部门方案都属于二层扩容方案。个中 ZK-Rollup 和 Optimistic Rollup 则是最近最热门的。我们本日要重点接头的就是 ZK-Rollup,而它的焦点就是零常识证明技能。
TLDR,ZK-Rollup的道理其实可以用一句话讲清:链下举办巨大的计较和证明的生成,链长举办证明的验证和要害状态的维护。
我们再次回首一下,零常识证明二层扩容方案最大的优势在于不牺牲「安详」和「去中心化」,也不需要对以太坊底层做任何窜改,却能得到庞大的机能晋升。
安比(SECBIT)尝试室专注于区块链与智能合约安详问题,全方位监控智能合约安详裂痕、提供专业合约安详审计处事,在智能合约安详技能上开展全方位深入研究,致力于参加共建共鸣、可信、有序的区块链经济体。
这一特点让Rollup 方案(data onchain)相对付 Plasma 这类 data offchain 的方案设计更简捷且更易实现。

以太坊社区在可扩展性上做了哪些尽力?
简而言之,链上资源可能说带宽是有限的,我们需要把大量计较迁移到链下举办,因此需要技能可以或许「证明」这些计较在区块链链下真正产生过。
但大概大部门人照旧以为「安详」和「去中心化」是不能放弃的,选择继承留在以太坊。这导致「以太坊杀手们」冷偏僻清凄惨痛惨无人问津,能开飞机的公路上却没有车,机能「优势」完全没有空间揭示。
ZK Sync 底层也依赖 ZK-Rollup,方针在确保安详性的前提下晋升生意业务机能。产物蹊径为先专注提高简朴转账的机能和易用性,再实现通用智能合约的扩容,最后再加上隐私掩护。今朝扩容的方针也靠近告竣,至于隐私掩护则依旧是凭借零常识证明技能。
譬喻 Loopring 团队已经率先上线了基于 ZK-Rollup 的去中心化生意业务所(DEX),无需用户抵押资产,在机能上却能媲美中心化生意业务所(CEX),不再受底层链机能制约,订单生意业务 TPS 到达了惊人的 2025!

以太坊机能到底怎么样?

基于零常识证明的二层扩容方案 ZK-Rollup,就居然真的可以在不牺牲「安详」和「去中心化」这两点的前提下,很好地办理区块链机能问题!

Optimistic Rollup 方案形成于 19 年下半年,由 John Adler 首次提出,后头主要由 Plasma Group 从 Plasma、ZK-Rollup、shadow chain 等方案中警惕,进一步完善和扩展。
而以太坊社区很大概会从办理智能合约通用性问题、低落零常识证明应用开举事度、实验更多范例的应用等方面来进一步摸索扩容。

别的 Matter Labs 宣布了无需信任的扩容和隐私方案 ZK Sync。
许多人喜欢用「不行能三角」这种模子来接头一个系统面对的设计困难。区块链也不破例,各人必然听过关于安详、去中心化、高效这三个方面的不行能三角可能说三元悖论吧。

郑重声明:本文版权归原作者所有,转载文章仅为传播更多信息之目的,如作者信息标记有误,请第一时间联系我们修改或删除,多谢。

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