长话短说
区块链可扩展性低会导致速度变慢、交易费用增加和用户体验不佳。这可以通过第 1 层（例如分片）和第 2 层（例如汇总）解决方案来解决。
第 1 层解决方案旨在升级区块链本身，而第 2 层解决方案在现有链之上创建一个框架。
Rollups 是一种流行的 Layer 2 解决方案。它们将交易捆绑在链下以实现更快的计算。
Zk-rollups 是一种 rollup 实现，它使用一种称为零知识证明的加密技术
零知识证明允许在不泄露底层数据的情况下进行验证，从而确保交易的隐私和安全。
区块链可扩展性的竞赛
随着加密货币越来越广泛地被采用，解决区块链网络的可扩展性问题变得势在必行。拥堵的区块链会导致速度变慢和交易费用增加。为了解决这个问题，我们有两个主要框架：第 1 层和第 2 层解决方案。
第 1 层解决方案：这些解决方案直接改造区块链的基础结构，使整个系统能够体验更高的吞吐量。分片就是一个典型的例子。通过将区块链划分为不同的部分，它增加了系统的容量并允许同时处理交易。
第 2 层解决方案：这些解决方案在基础区块链上运行。在第 2 层中，交易在链下处理并集体提交到基础链中。关键技术包括状态通道、侧链和汇总。Zk-rollups 是一种利用零知识证明的汇总形式。
什么是 Zk-Rollups？
要理解 Zk-rollups，理解 rollups 和零知识证明非常重要。
什么是汇总？
Rollups 允许区块链将交易数据捆绑在一起并在链下进行处理。处理后，最终结果将及时提交给基础链。同时处理如此多的交易可以消除区块链膨胀的可能性，并实现更快、更便宜的计算。Rollups 分为两类 - Optimistic Rollups 和 Zk Rollups。
乐观汇总：乐观汇总的运作基于一个假设——它汇总的所有交易都是合法的。在这些交易提交到区块链之前，它们会经历一段等待期。在此等待期间，网络会提出争议来挑战可疑交易。乐观汇总的例子有 Optimism、Arbitrum 和 opBNB。
Zk-rollups：与乐观汇总不同，zk-rollups 通过零知识驱动的有效性证明来验证每一笔交易。虽然实现起来更复杂，但 zk-rollups 旨在绕过乐观汇总中的争议解决期，并在理论上更快地处理交易。
现在，让我们来研究一下零知识证明。
什么是零知识证明？
零知识证明（ZKP）是一种加密工具，它允许一方（证明者）向另一方（验证者）证明某个陈述是真实的，而无需透露有关该陈述的任何复杂细节。
ZKP必须具备三个特质：
完整性：如果陈述是真实的，并且双方都是真诚的，则证据总能证实其真实性。
健全性：除极少数情况外，不真实的证明者不应该能够说服诚实的验证者相信虚假陈述的有效性。
零知识：最具决定性的特征。验证者在流程结束时仅了解语句的有效性，而不会深入了解其内容。
那么 ZKP 是如何工作的呢？该方法可以分为三个步骤：
见证人：在第一阶段，证明者向验证者提供一条秘密信息，即“见证人”。这里的想法是向验证者证明证明者可以在不明确提及的情况下访问特定数据。见证人会针对这些信息提出一系列问题，这些问题只有合法的证明者才能回答。
挑战：在此阶段，验证者通过从集合中挑选随机问题来向证明者提出挑战。
响应：证明者成功回答了验证者的问题，证明了他们的可信度。
现在我们知道了 rollups 和 ZKP 是什么。让我们将它们放在一起，了解 zk-rollups 的工作原理。
Zk-Rollups 如何工作？
Zk-rollups 有两个核心组件：
链上合约：智能合约定义了 zk-rollup 协议的运行规则。它由主合约和验证者合约组成。主合约存储 rollup 区块、跟踪存款并进行重要更新。验证者合约验证生成的 ZKP。
链下虚拟机：这些虚拟机在 L2 中处理远离以太坊基础区块链的交易执行。链下虚拟机独立于以太坊链运行。
Zk-rollups 与以太坊区块链错综复杂地交织在一起，尽管处于一个独特的层次。它们不会用交易的每一个细节淹没以太坊。相反，它们巧妙地提供捆绑摘要，确保基础层保持整洁高效。
使用 Zk-Rollups 的优缺点
那么，使用 zk-rollups 有什么好处呢？我们来看看。
zk-rollups 的优点
提高吞吐量：Zk-rollups 将交易执行从基础层转移到更高效的计算环境。由于交易不是在链上单独处理的，因此它提高了整体吞吐量。
减少拥堵：通过减少区块链膨胀，zk-rollups 有助于提高第 1 层操作的效率。此外，完整节点只需存储零知识证明，而无需存储整个数据。
降低费用：由于拥堵减少，zk-rollups 有助于降低总体费用。
安全措施：Zk-rollups 采用了安全措施，即使 rollup 网络出现问题，用户也可以提取资金，这比在网络故障期间可能危及资金的侧链具有明显的优势。
更快的交易挑战期：使用 zk-rollups，只需要验证 rollups 内的有效性证明，从而加快交易挑战期。
zk-rollups 的缺点
复杂性：zk-rollups 最大的缺点是其固有的复杂性。它们的执行起来比 Optimistic Rollups 复杂得多。
受基础层约束：尽管 zk-rollups 效率很高，但它仍然受到底层基础层限制的约束。
流动性分散：任何第 2 层都会导致生态系统中流动性的分散。基础层协议中的流动性不足可能会导致潜在问题。
Optimistic Rollups 与 Zk-Rollups
让我们看看 optimism rollups 和 zk-rollups 的匹配情况。
结束语
可扩展性通常被吹捧为区块链技术的“圣杯”。如果系统不能以最佳方式运行，使用它是没有意义的。Rollups，无论是optimization还是zk，都为这个长期存在的问题提供了一个优雅的解决方案。Zk-Rollups以其独特的方法，承诺更快的速度、更少的流量和强大的安全性。是的，它们有其复杂性，但它们的潜力是巨大的。对于任何热衷于数字货币未来的人来说，了解zk-rollups是必须的。随着我们推动更好的区块链性能，现在是时候熟悉zk-rollups及其对未来的承诺了。
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