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比特池塘 区块链前沿 正文
目前以太坊基于零知识证明的扩容方案是ZK-rollup,但其实还有另外两种解决方案——Validium和Volitions。+ o; L6 Y( e: h! p2 u  P" f) S
本文简单介绍以上3种基于零知识证明的扩容方案。# ^. i) k6 I8 E- |7 ~
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ZK rollup$ x7 a9 i  H0 o
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ZK-rollup的运作简单来说是将多笔交易打包在一起,发布到L1上,同时发布一个证明(用零知识证明技术)来声称这些交易有效,一旦在L1上验证确实有效,那么zk-rollup的状态就会更新。
* \  T# E7 u: k! I  D这套证明机制也被称作「有效性证明」,目前ZK-rollup主要采用的证明机制是zkSNARK和zkSTARK。
9 R8 u; z$ |* @  n3 Q6 ^; j" [- E6 {尤其是zk-SNARK应用最为广泛,而zk-SNARK则是它的改进版,目前使用者并不多。4 S3 r- g5 r+ `& G0 E4 ^
zk-SNARK即zero-knowledge succinct non-interactive argument on knowledge(简洁非交互式零知识证明),是一种文件很小且很容易验证的加密证明,而简洁jiu就在于非交互式。
: i; r; ?+ n" U- T3 m- p传统方案是交互式证明,即示证者和验证者之间反复确认。你可以理解为示证者不断向验证者询问“是或不是?”,然后验证者不断给出回答,直到最后碰出一个正确答案来,所以效率很低。
% B! a* y( k/ D/ |& S" z! i" L" x而SNARK的解决方案是提前先搞一个“可信初始化”,从而生成公共参考字符串(CRS),这样所有的示证者直接访问它就可以了。你可以理解为有一个标准答案,示证者就像批改试卷那样去验证。
$ f2 W5 _5 }' I7 P8 o但SNARK提前生成公共参考字符串提高了效率,但也留下了隐患——万一公共参考字符串泄漏了呢?于是就催生出了STARK。: `& S4 ?; w6 r# a
STARK是交互式证明,但它是一种巧妙的交互式证明——通过哈希函数碰撞(一种概率证明的方式)来保证安全性,因此也比较高效(但还是没有SNARK高效)
5 V8 B9 a! Z/ ?6 l1 gValidiums
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ZK-rollup是将交易分批发送到L1上去执行,是一种无需信任的「自定义安全性」。
& k, u6 [  V! O6 D8 O& PValidiums则是直接在链下执行,并通过零知识证明来维护数据,只有需要的时候才在主网上验证取款请求的有效性证明。1 q% X8 O, b# R+ b' s0 S: {
所以Validiums可扩展性要高于ZK-rollup(目前最高的TPS可以达到20000以上),但它是把信任交给链外第三方的「弱信任扩容」,会被攻击导致数据不可用或者用户无法取出资金。3 Q7 d9 E8 ?# T3 W+ s
解决安全的方式是采用PoS机制,用经济激励来确保数据储存在各个节点之中并且随时可用。
: K3 w! x& Z: ]/ W) U" h目前采用Validiums方案的代表项目是Immutable X,以NFT为中心的扩展解决方案。& i/ P& Y* |% ^' u0 M
Vitalik认为Validiums其实被严重低估,因为大多数Dapp用Validiums就已经可以满足运行需求了。
: L9 ?+ D8 ?5 J: m$ T: tVolitions: X7 k9 }0 \' d1 D

3 E3 c( }- {- E2 @* P% P8 K2 {StarkWare团队结合ZK-rollup和validium,创造性地推出了Volitions方案,顾名思义是关于「决断能力」。1 X7 P2 o8 p8 n! H5 [$ B
Volitions方案本质上是同时提供ZK-rollup和validium这两种服务,它们共享同一个状态根(state root)用户可以自行选择每笔交易的DA模式。即便Validium那部分被攻破,ZK-rollup上的资金仍然安全。
7 e. u% w# X: b8 [4 C6 f6 K用户就可以在涉及重要资金往来时选择ZK-rollup模式,共享以太坊的安全性,如果是日常娱乐、社交或者小额交易,自然选择Validium模式来提高速度并节省成本。
# j% C, w. {2 S. H& m结语
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6 a$ F( E+ g& d, [, T- H' V; X以太坊扩容战争还在刚开始,目前占据优势的是Optimistic rollups阵营,它们可以做到EVM兼容甚至完全等效,另外社区运营能力也非常强劲。7 Z0 k" C; i9 G4 ?4 I; t
ZK-rollup落于下风很大程度上是因为一开始就要定制VM,这意味着来自EVM的代码要从头开始编写(虽然难度已经越来越低了)5 ~  S) r6 F$ ]# K/ P! t0 ^: H4 y& \
不过长远来看,相比于Optimistic rollups,ZK rollups具有内置的隐私和安全优势,未来实现EVM兼容性,很可能胜过Optimistic rollups
- E8 \6 _0 d1 W" G而且可以在ZK-rollup和validium之间做决断的Volitions方案,也不失为一种兼顾了各种场景的解决方案。
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