什么是零知识汇总（ZK Rollups）？

简而言之，零知识汇总或 zk-rollups 是一种第 2 层可扩展性解决方案，它允许区块链更快地验证交易，同时确保 Gas 费用保持在最低限度。 Zk-rollups 的性能优于传统的 Layer-1 区块链，因为它们结合了链上和链下流程。

虽然以太坊主网明确利用链上活动来处理交易和验证区块，但第 2 层 zk-rollup 解决方案也引入了链下功能。默克尔树是允许它们比第 1 层区块链更快地成功验证交易的主要组件之一。

Merkle Tree 是一种重要的数学结构，它允许区块链确保没有人可以伪造 zk-rollup 的链上记录上的数据。通常，zk-rollup 由两棵 Merkle 树组成，它们都存储在智能合约上，或者换句话说，存储在链上。一棵树专门用于存储帐户，而另一棵树则存储所有余额。 zk-rollup 生成和使用的任何其他类型的数据都存储在链外。

Zk-rollups 在寻求提高可用性的开发人员以及寻求更快、更便宜的交易处理的投资者和交易者中变得越来越受欢迎。

ZK Rollups 解释

zk-rollup 是一种第 2 层扩展解决方案，通过处理以太坊主网之外的交易来增加以太坊的吞吐量。它缓解了基础层的拥塞并增强了可扩展性。

零知识汇总的三个主要组成部分包括以太坊上的智能合约、证明者和一组验证者。链之间的交互由智能合约管理。第三方证明者在第二层链上生成交易有效性的密码学证明，而验证者是一组负责确认这些证明并将其提交给智能合约的节点。

用户签署交易并将其提交给证明者，由证明者验证并排队。证明者定期将队列中的数千笔交易批量放入一个区块中，并生成其有效性的零知识证明。这个证明是一段简洁的数据，可以在短短几毫秒内验证，而不会泄露任何交易信息。然后，证明者将证明和少量数据（例如状态根和交易根）作为单个交易提交给以太坊。智能合约验证证明并相应地更新其状态。

提取资金需要退出请求，该请求被提交到以太坊区块。然后智能合约解锁并转移资金。提款不需要等待时间，因为它们是通过证据验证的。

zk-rollups 的一个关键特性是使用零知识证明来验证链上交易，无需任何交互或信任。这实现了高可扩展性、低延迟和隐私功能。

零知识 Rollup（ZK Rollup）的类型

区分各种类型的零知识汇总的因素包括：

证明系统：指用于验证链上交易的零知识证明类型。不同的证明系统具有不同的属性和权衡，例如证明大小、验证时间、证明时间或可信设置。流行的证明系统包括 zk-SNARKs、zk-STARKs、PLONK 和 Bulletproofs。使用不同证明系统的 zk-rollups 的示例包括 zkSync (PLONK)、StarkWare (zk-STARKs) 和 Aztec (zk-SNARKs)。

电路设计：涉及第二层链上交易的编码和执行。不同的电路设计会对可扩展性、可用性和兼容性产生影响。主要电路设计包括基于账户、基于UTXO和基于ZKVM。

使用不同电路设计的 zk-rollups 的示例包括 zkSync（基于帐户）、StarkWare（基于 UTXO）和 ZkPorter（基于 ZKVM）。

数据可用性解决方案：指全区块数据的链下存储和访问。不同的数据可用性解决方案各有利弊，例如去中心化存储网络（如 IPFS）、数据可用性委员会（如 Celestia）或数据可用性采样（如 Validium）。使用不同数据可用性解决方案的 zk-rollups 的示例包括 zkSync (IPFS)、StarkWare (Validium) 和 ZkPorter (Celestia)。

“零知识”对于 ZK-Rollups 意味着什么？

在zk-rollups中，术语“零知识”是指使用零知识证明进行链上交易验证，无需交互或信任。零知识证明是一种密码学证明，可以证明陈述的真实性，而无需透露有关陈述本身的任何信息。

ZK-Rollups 的好处

1. 降低 Gas 费用：通过为交易批次生成零知识证明并提交最少的链上数据，zk-rollups 提高了效率并降低了 Gas 成本。

2. 更高的吞吐量：通过规避基础层拥塞和限制，zk-rollups 实现更快的交易速度并减少确认时间。一些估计表明 zk-rollups 可以将吞吐量提高多达 100 倍。

3. 更快的确认时间：用户不再需要在基础层等待区块确认，这可能需要几分钟或几小时，具体取决于网络条件。相反，他们会在第 2 层链上收到即时反馈和最终结果。

4. 隐私特性：Zk-rollups 通过使用零知识证明在链上验证交易而不泄露任何信息来增强交易隐私。这意味着链上发布的数据最少，并且不会泄露有关交易的信息。 Zk-rollups 还提供隐私功能，例如隐藏交易金额或收件人。

5. 安全性和完整性：Zk-rollups 继承了以太坊共识机制和验证器网络的稳健性和去信任性。用户不需要信任第三方或中介机构来处理他们的交易或存储他们的数据。

ZK-Rollups 的挑战或局限性

1. 证明生成成本：为一笔交易生成零知识证明的成本取决于交易的复杂性、证明系统和电路设计。对于某些用例，证明生成成本可能很高，可能会影响 zk-rollups 的可扩展性和可用性。降低证明生成成本涉及使用更高效的证明系统或电路设计或补贴或激励证明者。

2. 电路复杂度：这是指在第二层链上编码和执行交易的复杂性，取决于电路设计和交易功能。高电路复杂性可能会影响 zk-rollups 在某些用例中的可扩展性和可用性。降低电路复杂性涉及使用更优化或专门的电路设计或简化或标准化事务。

3. 兼容性问题：Zk-rollups 与以太坊上运行的现有智能合约和工具不完全兼容，需要进行更改或调整。开发人员可能需要使用不同的语言、框架、库或标准来为 zk-rollups 编写智能合约。用户可能还需要不同的钱包、浏览器或界面来与 zk-rollups 交互。解决兼容性问题涉及使用更具互操作性或通用性的解决方案，或为开发人员和用户提供教育和支持。