了解 ZK Rollups：以太坊擴展解決方案的下一代

擴展性危機與 ZK Rollups 的承諾

以太坊的快速成長帶來了一個意想不到的問題：成功本身已成為限制。作為去中心化應用的主要樞紐，以太坊如今面臨嚴重的擁堵，交易費用高得令人望而卻步，處理速度也在惡化。儘管以太坊2.0正持續分階段開發，一個更為迫切的解決方案已經浮現——Layer-2 網絡，尤其是 ZK Rollups，正從根本上重塑區塊鏈交易的處理與驗證方式。

ZK Rollups 代表了區塊鏈擴展性的一次範式轉變，提供一個優雅的解決方案，既能維持以太坊的安全性，又能大幅提升吞吐量。與其他擴展方案不同，它們通過零知識加密技術實現，允許平行處理而不需額外的信任假設。

ZK Rollups 的運作原理

ZK Rollups 的核心原則簡單而巧妙：將多筆交易打包成一個加密證明，然後將該證明提交到以太坊主網，而非逐筆交易。

技術架構包括幾個層面：

鏈上基礎設施：部署在以太坊上的智能合約建立協議規則，並作為驗證的檢查點。它們充當 Layer-2 網絡與主網安全之間的橋樑。

鏈下處理：大部分交易活動在一個獨立的計算環境中進行，完全在主鏈之外。這是降低成本與提升性能的關鍵——交易在主網成本的幾分之一的情況下被處理。

加密證明生成：系統產生一個零知識證明，驗證整個交易批次的有效性而不暴露個別交易細節。這個證明具有加密安全性、數學可驗證性，且比原始交易資料小得多。

主網驗證：生成的證明提交給鏈上驗證者，驗證其有效性。一旦驗證通過，所有打包的交易都被視為已完成，並享有與 Layer-1 交易相同的安全保障。

這種結合鏈上驗證與鏈下執行的架構，實現了「兩全其美」：主網級的安全性與卓越的性能。

ZK Rollups 優於其他方案的原因

ZK Rollup 的設計相較於競爭的擴展方案具有明顯優勢：

即時最終性：交易在主網驗證證明後立即完成最終確認。這與需要挑戰期來檢測欺詐的其他 Layer-2 方法形成鮮明對比，後者會帶來不確定性與延遲。

信任最小化的安全性：ZK Rollups 不依賴中心化驗證者或信任誠實操作者。零知識證明的數學確定性提供獨立於人為假設的安全保障。

增強隱私：交易細節在證明中保持加密，形成其他擴展方案無法匹敵的隱私層。

普遍兼容性：大多數 ZK Rollup 實現保持 EVM 兼容，允許現有的以太坊應用無需修改即可遷移。

活躍的 ZK Rollup 生態系

Layer-2 領域現已出現眾多競爭實現，各自定位不同：

注重隱私的基礎設施：Manta Network

TVL 達到 $851 百萬，Manta Pacific 利用 zk-SNARKs 技術提供隱私保護的 DeFi 交易。自 2023 年 9 月推出以來，Manta 已成為第四大以太坊 Layer-2，鎖倉價值超越多個競爭對手。MANTA 代幣用於治理，同時支付交易手續費。

Manta 的特色在於其隱私優先架構——交易在保密的同時仍可驗證。這種隱私與互操作性的結合，使其在重視交易機密性的應用中具有獨特優勢。

開發者導向方案：Linea 和 Polygon zkEVM

Linea 作為一個簡單的 ZK Rollup 擴展方案，利用 zk-SNARKs 進行交易批次與驗證。自 2023 年 8 月推出以來，TVL 已累積 1.1228 億美元。平台著重於開發者入門，方便團隊構建以太坊應用。未來的 LINEA 代幣將用於治理參與。

Polygon zkEVM 於 2023 年 3 月推出，採用不同策略，提供與以太坊兼容的執行環境。使用 MATIC 代幣支付 gas 費用，在 EVM 兼容的鏈下環境中處理交易，然後在鏈上驗證有效性。這種與現有以太坊工具的兼容性，使開發者遷移無縫順暢。

先進密碼學：Starknet

基於 STARK 技術而非 SNARKs，Starknet 採用獨特的密碼學方法。STARKs 提供量子抗性，且不需可信設置（SNARKs 的必要條件）。TVL 達到 $170 百萬，並以 STRK 代幣作為網絡經濟的核心，支持通用計算，定位為多功能開發平台。這一技術基礎使其具備抗量子計算威脅的未來適應性。

高吞吐量領先者：zkSync Era 和 Scroll

zkSync Era 由 Matter Labs( 開發，TVL 達到 )百萬，是生態系中最高之一，主要靠用戶體驗與以太坊兼容性。ZKS 代幣用於治理與質押，平台通過高效批次處理實現低交易費用與高吞吐。

Scroll 雖然 TVL 較小，約 6346 萬美元，但著重於高吞吐與低延遲。與 zkSync 一樣，通過 zk-SNARKs 壓縮保持 EVM 兼容，針對高交易量應用與 DeFi 協議。

$555 專用實現：ZKFair 和 DeGate V1

ZKFair 作為一個專為公平交易設計的去中心化交易所，其關鍵創新在於防止交易前置——DeFi 中一個長期存在的問題。ZKF 代幣###市值達到(百萬，支持治理與獎勵分配。通過零知識批次執行交易，ZKFair 消除了促成前置攻擊的信息不對稱。

DeGate V1 針對衍生品交易，著重於低滑點與大額交易的低手續費。DG 代幣$163 $2114萬市值)，展示了 ZK Rollup 技術在超越簡單資產轉移的專用交易場景中的應用潛力。

( 隱私與可程式化：Aztec Protocol

2017 年推出的 Aztec，率先提出混合公共與私有的 ZK-Rollup 模型，使應用能根據需求在公開與私密之間切換。其 Noir 編程語言簡化了零知識電路的開發，降低了構建隱私增強型 dApp 的門檻。該協議計劃在主網推出時實現完全去中心化。

) 跨鏈基礎設施：ZetaChain 和 Taiko

ZetaChain ###$9219萬市值的 ZETA 代幣###，專注於互操作性，利用 zk-SNARKs 實現安全的跨鏈通信。其「通用橋樑」技術允許 dApp 無縫訪問多條鏈上的資產與數據。平台包括 ZetaML，用於鏈下智能合約執行。

Taiko 是最新一代的 ZK Rollup 設計，於 2024 年 1 月推出測試網。其創新的「基於排序」模型與中心化排序器架構截然不同。通過將排序鎖定在 Layer-1 驗證者而非獨立實體，Taiko 消除了單點故障與審查問題。這一架構進步，加上 (百萬資金與 EVM 等價兼容性，使 Taiko 成為下一代 Layer-2 解決方案。

技術挑戰與持續發展

儘管具有優勢，ZK Rollup 的實現仍面臨持續的技術挑戰：

複雜性與資源需求：產生零知識證明需要大量計算資源，成為效率瓶頸。數學的高深複雜性使得實作、審計與維護變得困難。

交易類型限制：目前的實作對某些交易類型或計算模式設有限制，限制了其應用多樣性，未能完全發揮理論潛力。

資料管理需求：為確保交易資料的可用性，需要先進的基礎設施，尤其是在吞吐量擴展時。

生態系碎片化：多種競爭實現造成 Layer-2 解決方案之間的流動性碎片化，影響資本效率。

採用與整合阻力：廣泛採用 ZK Rollup 需要開發者遷移、交易所上架與用戶教育，這些障礙延緩生態系的成熟。

治理複雜性：在去中心化網絡中協調協議升級與變更，缺乏成熟的治理範例，帶來組織上的挑戰。

未來展望

ZK Rollup 領域正快速成熟。持續的密碼學研究不斷降低實作的複雜度，同時也出現創新方案，解決 Layer-2 之間的流動性碎片化問題。

多個 ZK Rollup 實現的融合——每個都針對特定用例與用戶群優化——正打造一個多元化的擴展生態系。未來不太可能只有單一的主導 Layer-2，而是多個互補平台共同滿足不同需求：隱私交易、通用計算、專用衍生品、跨鏈功能與超高吞吐應用。

這種專業化，加上開發工具與用戶基礎的持續改善，預示著 ZK Rollups 將成為以太坊持續擴展的主要推手。技術創新、協議成熟與生態支持的共同推動，使 ZK Rollups 能夠實現其根本承諾：主網安全與近乎無限的擴展性。

摘要

ZK Rollups 已從理論密碼學概念演變為支持數億價值的實用擴展基礎設施。通過將交易打包成零知識證明，它們在保持以太坊級安全的同時，也提供 Layer-2 的成本與速度優勢。多樣化的實現方案滿足不同市場需求——從隱私與互操作性，到專用交易與超高吞吐——ZK Rollup 生態系正成為推動以太坊大規模普及、成為各行各業去中心化應用基礎設施的最有前景的路徑。