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BlockBeats 消息,11 月 29 日,据 CV VC Labs 最新发布的德国区块链报告显示,美国拥有 45.3% 的以太坊节点,全球排名第一,相比 2021 年增长 8.38%;欧洲的以太坊节点份额占比为 22.8%,排名第二。德国占欧洲区块链资金的近 6%。 此外,德国区块链行业在 2022 年融资约 80 亿美元,占到全球区块链 VC 融资总量的 2.4%,德国获得融资的区块链项目数量达到 220 个,增长 10%,其中含 34 个独角兽。

相比于采用博弈模型的 ORU,能进行数学验证的 ZKR 更有技术优势,只是后者发展相对缓慢,需要更多的时间。

原文来源:ArkStream Capital 公众号

零知识证明和扩容

目前来看,区块链所有设计的出发点,本质都是围绕区块。交易构成区块数据,共识机制决定区块生成、验证和顺序。按照交易的角度思考,交易经过用户私钥签名发起,经由网络广播,进入全网交易内存池,区块构造者/MEV 搜索者/定序器挑选交易,提交交易列表给区块构造者,区块构造者/区块生产者向网络提交区块,区块验证者验证区块合法有效以后确认上链。按照区块的角度思考,区块要完成构造、提交上链和上链确认三个步骤。去中心化的设计机制,会为交易或区块的每个环节增加全网成本和安全性,以此实现机器信任。合法的最长区块链,我们称之为主链/一层网络/基层链/Layer1。

在软件设计开发领域,设计模式有单一职责、设计架构有分层架构,设计原则有高内聚低耦合,这一切的理论和指导为的都是以模块化的思想重构软件。区块链的模块化,可以从**数据可用(数据层)、逻辑执行(执行层)和共识机制(共识层)**三个主要层面进行划分。如果将扩容对应到这三个层面,那么,分别会有数据层扩容、执行层扩容和共识层扩容。为了简化,我们按照主链变动与否,分为链上扩容和链下扩容。链上扩容方案有增加区块大小、分片、调整共识机制。链下扩容方案有隔离见证、状态通道、侧链、Plasma、Rollup。DeFi 的爆发和 NFT 的盛行让以太坊网络的扩容需求日益激增,2021 年 12 月,Vitalik 发布了《Endgame》,描绘了以太坊的未来将会是中心化出块、去中心化验证以及多 Rollup 并存的。在 Vitalik 的大力支持下,Rollup 成为了以太坊链下扩容的主流方案。在众多的 Rollup 细分方案中,按照技术类型,可分为 Optimisitc Rollup(ORU)和 ZK Rollup(ZKR),他们之间主要的区别是交易有效性保证方案不一样,Optimistic 采用博弈的欺诈证明,ZK Rollup 采用数学的零知识证明。

不管是 Optimistic Rollup、还是 ZK Rollup,它们都要在继承以太坊的安全性和数据可用性前提下,处理大量的交易和支持智能合约的通用计算。Optimistic Rollup 是将大量的交易数据进行压缩,然后把压缩以后的交易数据和状态根提交到以太坊。另外,Optimistic Rollup 网络设有挑战者的角色,它们可以对提交到以太坊的数据进行欺诈证明,然后再经由 Optimistic Rollup 网络共识回滚无效的交易。至于 ZK Rollup,批量处理交易数据的时候,使用了零知识证明技术,在保证了交易数据有效性的基础上,直接将证明提交到以太坊,即时达成状态的最终一致性。在智能合约通用计算方面,Optimistic Rollup 是直接延用以太坊 EVM,而 ZK Rollup 的团队要么是研发 zkVM、要么是采取 zkEVM 的道路,所以,dApp 的项目可以在 Optimistic Rollup 无缝迁移,而在 ZK Rollup 网络大部分都需要做可大可小的改动。

不同种类的 Rollup,设有特别的网络参与者,ORU 有提出欺诈证明的挑战者,ZKR 有进行计算和聚合零知识证明的计算证明者和聚合者。Layer2 通过将二层网络的交易批量处理(Rollup)以后,提交到一层网络特定的智能合约,由此获得一层网络的安全性和数据可用性。此时,一层网络的去中心化程度、区块验证机制都会成为二层网络交易有效性的背书。

在 Layer2 网络技术方案和架构,相比于采用博弈模型的 ORU,采用零知识证明,能进行数学验证的 ZKR 将更有技术优势,只是后者发展相对缓慢,需要更多的时间,因此也有大量的项目在这个领域进行前瞻式的探索。接下来,我们将探讨多个 ZKR 相关项目。

Starkware:基于自研 STARK 协议,发明 Cairo 电路编程语言及其 zkVM 的技术服务商。产品线有专用型的 StarkEx 和通用型的 StarkNet。StarkEx 定位是服务特定应用需求的二层网络扩容引擎,已经服务不少客户,例如 Sorare、Immutable、dYdX(V3)、DeversiFi(rhino.fi)、Celer 等,现在也有超过 6 亿美金的 TVL、2 亿多的交易量等业务数据。

**StarkNet 定位是通用的、可组合的、去中心化的 ZKR。**整个 StarkNet 的核心参与者:StarkNet OS、STARK Prover 和 Blockchain Dispatcher。StarkNet OS 类似于 EVM 在以太坊的角色,承担交易排序和交易零知识证明计算任务分派。STARK Prover 是交易零知识证明的证明方,负责计算证明。Blockchain Dispatcher 是 L1/L2 网络之间通信的桥梁。

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Figure1: StarkNet Intro

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Figure2: StarkNet Messaging Mechanism L2->L1