加密貨幣的零知識匯總是什麼？它如何提高交易效率？

零知識匯總（ZK-Rollups）通過將交易捆綁到鏈上來提高區塊鏈效率，然後向主鏈提出簡潔的有效性證明，從而減少計算負載並在保留隱私時增加吞吐量。

2025/02/26 22:24

加密貨幣的零知識匯總是什麼？它如何提高交易效率？

要點：

• 零知識匯總的定義（ZK-Rollups）： ZK滾動是一個層縮放解決方案，用於區塊鏈，在向主鏈提交簡潔的有效性證明之前，將多個交易捆綁在鏈上。這大大減少了主鏈上的計算負載，增加了交易吞吐量並減少了費用。 “零知識”方面是指證明驗證交易的有效性而不揭示特定交易數據本身。
• 操作機理： ZK滾動採用加密技術，特別是零知識證明，以實現可伸縮性。交易分為批處理，經過處理的外鏈，然後簡潔的證明證明了這些交易的正確性，而無需揭示各個交易細節。然後將此證明提交給主鏈以進行驗證。
• 效率提高： ZK滾動通過減少主鏈需要單獨處理的交易數量來提高交易效率。這會導致更快的確認時間，較低的氣體費用和增加的可伸縮性，從而使區塊鏈能夠處理大量的交易。
• 使用的零知識證明的類型：各種類型的零知識證明可以在ZK滾動中使用，每種證明都具有自身的優點和劣勢，在證明大小，驗證時間和計算複雜性方面。常見的例子包括ZK-SNARK（零知識簡潔的知識非交互論點）和ZK-Starks（零知識可擴展的知識參數）。
• 與其他第2層解決方案的比較： ZK-Rollups在安全性和最終性方面具有比其他2層縮放解決方案（如樂觀的匯總）的優點。雖然樂觀的匯總依靠挑戰期來確保交易有效性，但ZK滾動可以立即終止。

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了解零知識匯總（ZK-Rollups）

• 區塊鏈可伸縮性的問題：區塊鏈在提供安全性和透明度的同時遭受可伸縮性的限制。每個交易都需要單獨驗證並添加到區塊鏈中，從而導致交易速度和高費用緩慢，尤其是在以太坊等流行網絡上。這種限制阻礙了對日常應用的區塊鏈技術的廣泛採用。

核心挑戰源於網絡上每個節點驗證每個事務的需求。隨著交易的數量的增加，每個節點上的計算負擔呈指數增加，使網絡較慢且使用更昂貴。這種瓶頸是區塊鏈技術以發揮其全部潛力的重大障礙。輸入第2層縮放解決方案，例如ZK-Rollups，旨在減輕此問題而不損害基礎區塊鏈的安全性。

• ZK滾動作為解決方案：零知識匯總通過處理交易後解決鏈接問題，僅對主鏈提出簡潔有效性證明。這大大減少了主鏈上的計算負載，從而使交易的吞吐量更高。 “匯總”方面是指多個交易捆綁到單個批次中，而“零知識”突出了該過程的隱私性質。提交給主鏈的證據驗證了整個批次的正確性，而無需揭示單個交易的細節。這是通過ZK-SNARKS和ZK-Starks等複雜的加密技術實現的。關鍵的創新是能夠將大量交易壓縮成小的，可驗證的證明，從而使它們有效地在主鏈上進行有效處理。這種方法維持主區塊鏈的安全性和分散性，同時顯著增加了交易吞吐量。
• 零知識證明：核心技術：零知識證明是ZK滾動的關鍵組成部分。他們允許一個政黨（供奉獻者）說服另一方（驗證者），陳述是真實的，而沒有透露陳述本身真實的任何信息。在ZK滾動的上下文中，供者是處理交易鏈的實體，而驗證者是主鏈。供奉獻者創建了一個證明，表明批處理中的所有交易均根據區塊鏈規則有效，而無需披露這些交易的具體細節。這樣可以確保隱私在保持系統的完整性的同時。不同類型的零知識證明，例如ZK-SNARKS和ZK-Starks，在證明大小，驗證時間和計算複雜性之間提供了不同的權衡。特定證明系統的選擇對於優化ZK滾動的性能和效率至關重要。零知識證明密碼學的正在進行的研究與發展繼續提高ZK滾動的效率和可擴展性。

• 匯總過程：從鏈到鍊鍊：使用ZK-Rollup的過程涉及多個步驟：首先，收集交易並將鏈分組為批處理。特殊操作員（通常稱為音序器）收集這些交易。然後，這些交易是在鏈外處理的，為整個批次生成了狀態過渡。該過渡代表批處理中所有交易的累積效應。至關重要的是，生成零知識證明，證明了這種狀態過渡的有效性，而沒有揭示各個交易的細節。然後將此簡潔的證據提交給主鏈以進行驗證。主鏈只需要驗證這種緊湊的證明，從而大大減輕了其計算負擔。一旦驗證了證明，狀態過渡將應用於主鏈，從而更新整體區塊鏈狀態。此過程允許高度交易吞吐量，同時保持主區塊鏈的安全性和不變性。
• 安全和隱私注意事項： ZK-Rollups提供了高度的安全性和隱私性。證明的零知識性質可確保交易細節保持機密，從而保護用戶隱私。交易的有效性在密碼上證明了這一事實，從而進一步提高了安全性，從而使其在計算上無法欺騙或操縱系統。這與樂觀的匯總形成鮮明對比，後者依靠挑戰時期來檢測欺詐性交易。 ZK滾動提供了立即的最終結局，這意味著一旦在主鏈上驗證了證明，交易就被視為永久性確認，這與樂觀的滾動不同，在有挑戰的潛力和延遲之前，交易是在最終鏈條上進行了確認。

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ZK滾動如何提高交易效率

• 增加交易吞吐量：通過將交易處理處理到第2層網絡，ZK滾動大大增加了每秒可以處理的交易數量。這顯著提高了基礎區塊鏈的可擴展性，使其能夠處理大量的交易。主鏈只需要驗證緊湊的零知識證明，從而大大降低了計算開銷。這允許在不損害主鏈安全性的情況下處理的交易數量大大增加。
• 交易費用降低（汽油費）：主鏈上的計算負載減少直接轉化為較低的交易費用。由於處理每筆交易所需的資源較少，因此每筆交易的成本大大降低。對於需要執行許多交易的用戶而言，這使得ZK-Rollups成為有吸引力的選擇，因為節省的成本可能很大。汽油費的減少使區塊鏈技術更容易被更多的用戶和應用程序訪問。降低成本是推動採用ZK滾動的主要因素。
• 更快的交易確認時間： ZK滾動也導致交易的更快確認時間。由於主鏈只需要驗證簡潔的證明，因此與單獨處理每個交易相比，交易確認所需的時間大大減少。此更快的確認時間可以增強用戶體驗，並可以在區塊鏈上開發實時應用程序。與樂觀的匯總不同，ZK-Rollup提供的即時終結性是需要快速可靠交易的應用程序的關鍵優勢。
• 提高分散應用程序的可伸縮性（DAPP）： ZK滾動的提高效率對分散應用程序（DAPP）具有重要意義。依靠頻繁交易的DAPP，例如分散交流（DEX）和遊戲平台，可以從ZK-Rollups提供的可擴展性中受益匪淺。這樣可以提供更好的用戶體驗，並可以開發更複雜且功能豐富的DAPP。處理大量交易的能力低潛伏期和低費用，為開發可擴展有效的DAPP開髮帶來了新的可能性。
• 增強的安全性和不變性： ZK-Rollups增強了區塊鏈的安全性和不變性。 ZK滾動中使用的加密證明確保僅包含有效的交易，使惡意演員非常困難地操縱系統。 ZK Rollups提供的直接終止性通過消除了隨著樂觀的匯總可能發生的挑戰和回滾的可能性，從而進一步增強了安全性。這有助於區塊鍊網絡的整體魯棒性和可靠性。

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常見問題解答

問：ZK滾動和樂觀的匯總之間有什麼區別？

答： ZK滾動和樂觀的匯總都是第2層縮放解決方案，但它們在交易驗證方法上差異很大。 ZK-Rollups使用零知識證明在密碼上證明了一批交易的有效性，而無需揭示交易細節，從而提供直接終止。樂觀的匯總假設交易是有效的，除非在特定時間範圍內提出挑戰，從而導致最終延遲。 ZK滾動通常提供更快的確認時間和更強的安全保證，但可能需要更複雜的加密計算。

問：什麼是ZK-SNARKS和ZK-Starks？

答： ZK-SNARKS（零知識簡潔的知識的非相互作用參數）和ZK-Starks（零知識可擴展的知識透明參數）是ZK-Rollups中使用的零知識證明的類型。兩者都可以證明計算的有效性而沒有揭示輸入數據，但它們的屬性有所不同。 ZK-SNARK通常在證明大小和驗證時間方面更有效，但需要一個值得信賴的設置，該過程需要仔細管理以確保安全性。另一方面，ZK-Starks是透明的，這意味著它們不需要值得信賴的設置，但是它們通常具有更大的證明大小和更長的驗證時間。 ZK-SNARKS和ZK-Starks之間的選擇取決於ZK-Rollup實現的特定要求。

問：ZK-Rollups的安全程度如何？

答： ZK-Rollups繼承了基礎1層區塊鏈的安全性。 ZK滾動中使用的加密證明使其在計算上無法欺騙或操縱系統。 ZK-Rollups提供的直接終結性通過消除與樂觀的捲曲相關的挑戰和回滾風險，從而進一步增強了安全性。但是，ZK滾動實現的安全性也取決於所使用的零知識證明系統的正確性以及實現本身的安全性。實施中的任何漏洞都可以被利用。

問：ZK滾動的局限性是什麼？

答：雖然ZK-Rollups具有很大的優勢，但它們也有局限性。實施和維護ZK滾動的複雜性可能很高，需要在密碼學和軟件工程方面的專業知識。產生零知識證明的計算成本也可能是實質的，尤其是對於大批交易。此外，零知識證明系統的選擇會影響ZK滾動的效率和可擴展性。零知識證明密碼學的正在進行的研發旨在減輕這些局限性並改善ZK滾動的性能。

問：ZK滾動的未來是什麼？

答： ZK滾動預計將在區塊鏈規模的未來中發揮重要作用。正在進行的研究和開發集中在提高ZK滾動的效率和可擴展性，減少生成和驗證證明的計算成本，並使開發人員更容易訪問它們。隨著技術的成熟，我們可以期望在各種區塊鍊網絡和應用程序中更廣泛地採用ZK滾動。這將導致一個更可擴展，高效和用戶友好的區塊鏈生態系統。