Rollup 互通性進展研究：為什麼ZK Rollup 是最優解？

作者：@2077Research

翻譯：白話區塊鏈

隨著rollup 成為以太坊擴展性的核心，L2 之間的互通性對其以rollup 為中心的路線圖的成功至關重要。 L2 之間的碎片化會造成效率低下，減緩採用速度。

幾個月前，我們發布了一項研究，探討了「2024 年rollup 互通性的現況」。以下是我們的發現。

1、目前問題：L2 碎片化

L2 rollup，如Arbitrum、zkSync 和Optimism，彼此獨立運作，跨鏈通訊成本高且速度慢。如果沒有無縫的跨rollup 交易，以太坊生態系統將繼續處於碎片化狀態，影響流動性和可組合性。

2、樂觀Rollups：標準橋接問題

Rollup 橋接向以太坊L1 證明其狀態，以繼承其安全性。然而，OP Rollups 引入了「挑戰視窗」所帶來的延遲（通常為7 天）。

這一延遲成為跨鏈交易的瓶頸——沒有人願意等待一周才能完成DEX 交易！

3、ZK 備選方案

ZK rollups 透過使用零知識證明提供更快的最終性，但它們的橋接最終性仍需數小時（@zksync Era: 21 小時，@Starknet: 9 小時）。延遲主要源自於執行緩衝區和L1 上昂貴的證明驗證。儘管ZK 證明的驗證速度比OP Rollups 更快，但其計算量仍然較大。

來源：@l2beat

4、Keystore Rollups：簡化帳戶管理

去年，@VitalikButerin 提出了keystore rollups，這種方法專注於儲存帳戶金鑰，而不是完整的虛擬機器（VM）。透過使用儲存在L1 上的金鑰的Merkle 證明來驗證交易，這簡化了用戶在不同rollup 之間的錢包互動。用戶可以從主錢包中驗證和管理跨L2 的帳戶，從而提升用戶體驗。

然而，除了Vitalik 的原始設計，還有三種領先的keystore rollup 型號：

1）@Scroll_ZKP 的方法：將keystore 資料儲存在L1，zkEVM rollups 使用L1SLOAD 預先編譯同步帳戶配置，從而實現低成本的L1 讀取。

2）@base 的設計：僅將狀態根儲存在L1，使用calldata 來排序交易。 Merkle 證明用於在L2 之間同步帳戶資料。

3）@0xStackr 的設計：與Base 非常相似，但採用了使用最小虛擬機器的「微rollup」框架。

儘管取得了這些進展，但證明驗證的gas 費用仍然是一個關鍵挑戰。

5、Aligned Layer：高效的ZK 證明驗證

@alignedlayer 提供了解決ZK rollups 昂貴證明驗證問題的方案。作為@EigenLayer 的AVS，它透過利用擔保驗證者，使以太坊驗證者能夠以極低的成本驗證ZK 證明。

Aligned 將驗證成本降低至每個證明僅需3000 gas——在以太坊L1 上幾乎為零，成為較小rollup 的可擴展解決方案。

然而，這也引入了信任假設——如果某個rollup 的總鎖倉價值（TVL）超過了抵押的保證金，攻擊可能會變得有利可圖。

6.證明聚合層：提升證明效率

證明聚合是另一項創新，允許將多個ZK 證明合併為單一的證明，從而減輕鏈上驗證的負擔。

主要有兩種證明聚合協議：

• 通用聚合：支援多種證明類型（Groth16、Halo2、Plonky2），並降低應用程式的gas 費用。
• 聚合Rollup 橋接：內建於ZK 堆疊中，如@0xPolygon 的AggLayer 和@zksync 的Hyperbridge，旨在最小化驗證成本並增強跨rollup 的可組合性。

7.高效的基於意圖的橋接與Keystore+ Rollups

大多數跨鏈橋，如@StargateFinance（使用@LayerZero_Core），都是基於訊息的。它們在來源鏈上鎖定Token，向目標鏈發送訊息，然後解鎖等量Token。然而，這種方法在信任層面上嚴重依賴訊息傳遞協定。

而基於意圖的橋接則消除了對訊息傳遞的需求。

它是如何運作的？

資金作為「跨鏈訂單」被鎖定，任何人都可以透過在目標鏈上發送Token 來履行該訂單。履行方在目標鏈確認交易後，可以在來源鏈上領取鎖定的資金。

範例：像@AcrossProtocol 這樣的協議利用樂觀預言機，如@UMAprotocol，在達到最終性之前獲取Layer 2 的最終狀態。

統一的所有鏈ENS

想想看擁有一個可以在所有rollup 上使用的單一以太坊網域服務（ENS）地址。 Keystore rollups 讓這一切成為可能，透過在字節碼等效鏈上部署迷你帳戶。

透過使用CREATE2 和多鏈工廠，使用者可以在所有rollup 上保持相同的地址，從而簡化帳戶管理和整體使用者體驗。

Keystore+ Rollups 中的排序機制

排序是rollup 互通性中的另一個關鍵面向。在keystore rollups 中，集中式排序器可以被基於的排序機制所取代，從而消除單點故障並增強抗審查能力。

基於的排序機制使得交易可以在約12 秒的時間視窗內處理，確保快速的跨rollup 交易，同時不犧牲去中心化。

8、為何我們不依賴共享排序

共享排序常被討論作為OP rollup 互通性的解決方案，但我們的研究突顯了它的局限性。共享排序透過允許單一排序器管理多個rollup，從而集中控制，這可能導致對rollup 生態系統的寡頭壟斷控制。

相較之下，採用共享證明聚合橋的ZK rollup 在實現多個rollup 之間的快速最終性的同時，保持了去中心化——這是一種更可持續且安全的rollup 互通性方案。

這篇研究文章主要聚焦在ZK rollups 和ZK 技術，因為OP rollups 從根本上缺乏快速的客觀最終性。只有透過ZK 證明才能實現客觀最終性，這使得ZK rollups 成為長期互通性解決方案的理想選擇。

儘管樂觀rollups 在這方面受到限制，但它們的生態系統內也有顯著的發展。例如，Optimism 正在研究以有效性為中心的設計，並在幾個月前與@RiscZero 合作，探索新的整合。

9、ZK Rollups 與OP Rollups

由於使用了零知識證明，ZK Rollups 能夠比OP Rollups 更快地確認交易。它們不需要挑戰期（OP Rollups 的挑戰期最長可達7 天），這使得它們在跨Rollup 互通性上更具優勢。

• ZK Rollup 優點：獨立聚合證明使ZK Rollups 能夠在不同Rollups 之間實現可組合性，而不必擔心集中化問題。
• 目前樂觀Rollups 的狀態：儘管存在一些技術限制，但像@Optimism、@arbitrum 和@base 這樣的樂觀Rollups 由於其強大的生態系統、優秀的開發工具和用戶友好的基礎設施而佔據主導地位。