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為什么說ZK Rollup是下一個值得布局的賽道?_PRO:Trapeza Protocol

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如果你以前并不了解ZKRollup,同時對“ZK礦”這個名詞感到耳目一新,那么這篇文章將是值得你閱讀并轉發的好材料!

ZKRollup中的兩大核心角色

主流的ZKRollup如StarkWare等,其架構包含兩大角色:

Sequencer

Prover

Sequencer負責執行Layer2網絡內的交易,將這些交易事件排序,打包成交易批次。

我們可以將Batch理解為壓縮版的Layer2區塊數據。Sequencer會定期將生成的Batch發布出去,Prover會自動讀取Batch,為其生成一個ZKProof,交由Layer1上的指定智能合約進行驗證。

在現在的ZKRollup方案中,Sequencer與Prover的工作速度相差甚遠。在目前的家用電腦上,每秒可執行約4000筆交易,但為每筆交易生成Proof卻需要約1.5秒~2.5秒,相當于每秒僅能為0.6筆交易生成Proof。這樣算來,Sequencer和Prover的工作效率相差至少5000倍,兩者之間始終存在延遲。

BNB Smart Chain已集成PENDLE并開放充值與提現:7月21日消息,幣安公告稱,已完成Pendle(PENDLE)在BNB Smart Chain(BEP20)上的集成,支持Pendle(PENDLE)的充值與提現。[2023/7/21 15:50:15]

如果無法解決ZKProof生成時間過長的問題,就會對Layer2的可用性產生負面影響。最直接的影響就是跨鏈轉賬。

通常情況下,用戶在Layer2發起一筆向Layer1的轉賬,會先被Sequencer節點處理,隨后包含跨鏈轉賬的TxBatch會發布到Layer1上。但此時,這個Batch尚未生成對應的Proof,無法通過驗證。

在這種情況下,跨鏈橋不會為這筆跨鏈轉賬放行。只有對應的ZKProof提交到了Layer1的指定合約,并經過驗證,跨鏈轉賬才會得到跨鏈橋的確認并通過。此外,ZKProof生成過程太慢,也不利于實現Sequencer的去中心化。

所以,如何提高ZKProof的生成速度將是決定ZKRollup未來發展的重大問題。目前看來,定制高性能的ZK加速芯片、推出激勵機制促使Prover節點間展開競爭,將是縮短ZKProof生成時間的最有效方式。初步閱讀了Scroll、Hermez、Taiko等ZKRollup的文檔,了解到POE機制。

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Scroll和Hermez可能是最值得關注的ZKRollup。如果項目方能夠將其設想充分實現,那么這兩者將是最適合ZK的理想鄉。下面的陳述中,將針對論點展開一些論述。

ZK加速方案的必要性:由于ZKRollup需要先將傳統編程語言轉換為對ZK證明友好的形式。同時,常用的SHA256或Keccak函數對ZK也很不友好,要生成對應的ZKProof會產生很長的耗時。這些復雜操作會大幅延長證明生成時間。

數據:全網DeFi協議TVL跌破400億美元,創2021年2月11日以來新低:金色財經報道,據DefiLlama數據顯示,全網DeFi協議TVL于昨日再度跌破400億美元,創2021年2月11日以來新低。此前該數據于11月23日短時跌破400億美元后迅速反彈至420億美元附近。[2022/12/18 21:52:33]

Scroll的聯創ZhangYe的一篇論文曾提及,目前的ZK-SNARK證明雖然驗證速度快,但其生成過程仍然十分困難。通常情況下,為一段程序生成對應的ZKProof,首先要將程序轉化為一個約束系統,其尺寸大小通常可以達到原始程序的幾倍,最高可達幾百萬倍。隨后,證明程序要在一個大的有限域上執行一系列數學運算

其中產生的操作量與對應的程序相關,但與約束系統中的約束數量相比,其操作量總是超線性的。大多數情況下,生成zk-SNARK的時間要比驗證它的時間長得多,有時兩者的差距可達到幾百倍,比如僅僅是為一次支付事務生成Proof就可能長達幾分鐘,其執行過程卻僅需要幾十毫秒而已。

KuCoin Ventures戰略投資Web3社交娛樂平臺Pixie:8月27日消息,加密貨幣交易所KuCoin宣布,其風險投資部門KuCoin Ventures對Web3社交娛樂平臺Pixie進行戰略投資,具體金額未披露。

據悉,Pixie希望打造Web3版本的TikTok和Instagram,允許Web3用戶在App中展示以太坊NFT資產。Pixie用戶通過NFT可以獲得數字內容的所有權并構建SocialFi網絡。新資金將用于Pixie團隊、技術和安全發展,改善用戶體驗并推出更多創新產品。(NewsBTC)[2022/8/27 12:52:32]

對此,Scroll提出了名為PipeZK的ZK加速解決方案,該方案可以在普通消費級硬件上將ZKProof的生成過程提高接近200倍。如果未來再結合FPGA和ASIC等專用硬件,加速效果或將進一步提升。

同時,Scroll表示將于未來實現Layer2節點的去中心化,允許用戶運行Prover節點參與到ZKRollup網絡運行。按照其愿景,如果普通用戶可以的運行Prover節點,通過生成和提交Proof來獲得獎勵,其實質就構成了“”行為;

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據悉,Microtraction 還將建立一個社區組織(類似于 DAO)進軍 Web3 領域,并使用社交 Token 激勵組織成員、基金和初創公司創始人。Microtraction 表示,這個組織將在受邀者的基礎上運作并且會推出一些專屬權益,例如獨家活動訪問、投資機會、行業深度分析服務等。[2022/8/21 12:38:36]

此外,可以讓多個Prover節點同時參與Proof生成。由于Sequencer可以在短時間內執行大量交易,將其打包為多個Batch,這N個Batch就可以交給至少N個Prover節點來生成Proof。同時,N個Proof還可以被聚合到一起,這樣就可以讓聚合版Proof覆蓋的交易數量更多,進而節約在Layer1上發布Proof產生的Gas成本。

這相當于采用并行計算的方式完成Proof生成。由于多個Proof可以被聚合為單

個Proof,最后的聚合版Proof可以一次性覆蓋N個交易Batch,如果將每個交易批次包含的交易數量適當縮減,調動更多Prover參與到并行生成Proof的工作中,相當于在同一時刻運行更多的Prover線程,理論上可以進一步縮短Proof生成時間

這將有助于提高ZKRollup的可用性,也可以擴大Prover節點的規模,進而為ZK加速芯片打開市場需求空間。

同為ZKEVM解決方案的Taiko則在并行化的基礎上提出了窗口期的設定。對此,Taiko在其文檔中有明確的解釋:當一個待證明的Layer2區塊被生成時,會發布到Layer1上,等待Prover節點為其生成對應的Proof證明。但Taiko設置了窗口期,如果一個待證明的交易批次在規定時間內沒有被證明,就可以被拋棄或被替換

這就會敦促Layer2區塊生產者Sequencer自行尋找具有更高性能的Prover節點,與其合作在更短的時間內生成Proof。這種方法可以在一定程度上排除掉“不作為”的Prover節點運行者,但如果窗口期設置的過長,仍然無法高效Prover節點提高其效率。

為此,Polygon的Hermez項目組提出了一個很有意思的構想,名為ProofOfEfficiency,它允許多個Prover無需許可的參與到ZKProof生成過程,并讓這些Prover節點展開競爭,最終的Proof獎勵只會分配給第一個成功的節點。

在POE機制下,Prover以無許可的方式參與到Proof的生成過程中,雖然Hermez并未對此處的“無許可”做出明確解釋,但我個人分析認為,“無許可”可能意味著Prover節點無需質押代幣也無需事先注冊,可以直接讀取Sequencer發布到Layer1上的交易批次,并為其生成對應的Proof。

Hermez在其POE方案中稱,允許多個Prover節點以競賽的方式提交Proof并獲得獎勵,如果某個Prover是第一個生成正確Proof的節點,它將獲得全部的Proof生成獎勵,該筆獎勵由Sequencer以懸賞的形式進行支付。

結合上文中提到,Taiko曾提出“窗口期”概念,如果Sequencer提交到Layer1的交易批次長時間未生成對應的Proof,就會被廢棄,Sequencer一般會有很強的動力去提高Proof懸賞金額,Prover群體高效工作。

這樣一來,Sequencer或ZKrollup項目方相當于把ZKProof加速策略委托給Prover節點運行者去研發,通過懸賞市的競賽機制,可以很大程度上調動廣大礦工的積極性,不失為一種共贏策略。

對于POE方案存在的問題,提出者本人也曾指出,僅將全部的Proof生成獎勵分配給一個Prover可能不太公平,因為網絡延遲或者交易審查會影響Proof的提交時間,所以更好的優化方法是將獎勵分配給Proof提交時間相近的幾個Prover節點,這樣可以更好的激勵Prover群體,也能保留住更大規模的Prover節點群。

如果Prover節點順利去中心化,并且全部的Proof獎勵分配給性能最優越的幾個Prover運營方,類似比特幣礦池的組織形式極有可能出現,這些Prover礦池由許多散戶礦工貢獻的設備連接而成,按照每個人貢獻的分配獎勵。

同時,由于ZKProof生成任務可以并行化,可切分,擁有的加速芯片越多、使用的生成策略越優秀,獲得的獎勵就會越多。照此看來,ZK很有可能復制比特幣的老路,設備會不斷的更新迭代,組織形式將以礦池為主,而ZKRollup本身也將大幅受益于這種變遷。

希望這篇文章對大家有一定的幫助。

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