Polygon ZK Rollups：你需要知道的一切
- Alchemy
- 发布于 2022-05-19 13:17
- 阅读 26
本文介绍了 Polygon 的 ZK Rollup 解决方案，包括 Polygon Zero、Hermez、Miden 和 Nightfall，它们旨在提高以太坊的扩展性、降低交易费用并保护用户隐私。文章还对比了这些方案与其他 ZK Rollup 的不同之处，并强调了 ZK Rollup 在可扩展性、低交易费用和安全性方面的重要性。
由 Alchemy 编写
由 Brady Werkheiser 审核
发布于 2022 年 5 月 18 日 阅读需 7 分钟
Polygon (前身为 MATIC Network) 是一家 Web3 初创公司，致力于构建扩展以太坊并鼓励大规模采用的产品。
该公司的核心产品 Polygon 权益证明 (PoS) 侧链，由于其低廉的费用和更快的交易速度，已成为以太坊的流行替代方案。
目前，Polygon 正在开发一套 零知识 Rollup (ZK Rollup)，以提高以太坊的吞吐量，同时不牺牲去中心化或安全性。 ZK Rollup 在链下处理交易，并减少基础层上的计算，以实现可扩展性。
本指南将解释 Polygon ZK Rollup 的工作原理以及它们提供的优势。 我们还将考虑不同的 Polygon ZK Rollup 解决方案，并将它们与现有的 ZK Rollup 进行比较。
什么是 Polygon ZK Rollup？
Polygon 零知识 Rollup 是一种扩展解决方案，它将多个链下交易聚合到单个链上交易中。 Polygon ZK Rollup 方案通过为每个 Rollup 生成有效性证明（或零知识证明），消除了以太坊主网上的矿工验证单个交易的需求。
由于有效性证明在数学上是可证明的，因此以太坊网络可以无需信任地验证批量交易的真实性。 这提高了 Rollup 的安全性，因为恶意活动更难实现。
更重要的是，有效性证明（或零知识证明）能够立即确认主链上的 Rollup 交易。 用户可以在 Rollup 和基础区块链（以太坊）之间无缝转移资金，而不会遇到摩擦或延迟。
相比之下，Optimistic Rollup（由 Optimism 和 Arbitrum 使用）在用户可以提取资金之前设置了等待期。这限制了 Rollup 的效率并降低了用户的价值。
Polygon 网络此前曾重申其致力于通过 ZK Rollup 扩展以太坊，并计划在零知识技术上投资超过 10 亿美元。 Polygon 堆栈中至少有四个产品基于 ZK Rollup，包括 Zero、Hermez、Miden 和 Nightfall。
在下一节中，我们将回顾每个 Polygon ZK Rollup 解决方案，并解释它提供的功能。
什么是 Polygon Zero？
Polygon Zero 是一种 ZK Rollup 解决方案，专门用于降低生成有效性证明的计算成本。 虽然 ZK Rollup 确实可以提高可扩展性，但由于耗时的、成本高昂的证明生成过程，它们的功能受到限制。
Polygon Zero 通过使用“递归证明”来解决这个问题，递归证明比现有的证明者系统更快。 这些递归证明来自 Plonky2，这是一种由 Mir Protocol 团队开发的证明机制。
Mir Protocol 是一个探索递归 ZK 证明以扩展去中心化应用程序 (dApp) 的项目，直到该团队被 Polygon 收购。 Mir Protocol 的核心团队继续致力于可扩展的证明，从而在 2022 年 1 月初推出了 Plonky2。
来源：Polygon
递归证明系统的工作方式与现有的 ZK 证明机制不同。 对于现有项目，其理念是每次生成一批交易的证明。 但是，这可能需要很长时间。
Polygon Zero 采用不同的方法，同时为批处理中的每笔交易生成证明。 然后，机器将多个交易证明聚合为在以太坊网络上提交的单个证明。
该机制显着减少了为交易 Rollup 生成可靠的有效性证明所需的工作量。 Polygon Zero 的 Plonky2 可以在 0.17 秒内生成递归证明，这使其成为目前最快的 ZK 证明生成方案。
Polygon Zero 旨在与 以太坊虚拟机 (EVM) 兼容，并且每个区块可以批量处理多达 3,000 笔交易。 尽管 Polygon Zero 尚未上线，但密码学研究的进一步突破可能会使其成为以太坊生态系统中占主导地位的 ZK Rollup 项目。
什么是 Polygon Hermez？
Polygon Hermez 是一个以去中心化为主要目标的 ZK Rollup 项目，据称它是唯一在以太坊网络之上运行的去中心化 ZK Rollup。
Hermez 网络使用一种新颖的共识算法，称为效率证明 (PoE)，以确保去中心化和网络安全。 该系统由排序器和聚合器组成，它们共同确保Rollup 的功能。排序器接受交易并将它们包含在一个批次中，而聚合器生成 ZK 证明以提交给以太坊。
在 PoE 系统中，任何人都可以成为排序器或聚合器，并且有内置的密码经济激励措施来鼓励诚实的行为。 这保护了 Polygon Hermez 免受困扰 ZK Rollup 的中心化问题的影响，并降低了网络上恶意活动的机会。
来源：Polygon
Hermez 协议通过使用经过测试和真实的零知识技术来实现相当大的吞吐量。 它可以将多达 2,000 笔交易包含在一个批次中，并生成 SNARK（简洁的非交互式知识论证）证明以确认每个 Rollup 中交易的有效性。
Polygon Hermez 2.0
虽然 Polygon Hermez 自 2021 年以来一直处于活跃状态，但使用率仍然很低。Hermez 缺乏 EVM 兼容性，因此功能仅限于简单的代币转账和原子交换。
但是 Polygon 已经宣布计划在未来将 EVM 兼容性引入 Hermez。 该项目被称为“Hermez 2.0”，将引入一个 零知识 EVM (zkEVM)，它将现有的 ZK Rollup 与 EVM 实现相结合。
借助 Hermez 2.0，Polygon 可以兑现其通过 ZK Rollup 扩展以太坊的承诺。 Polygon Hermez 团队已经计划使用 EVM 原生的机器指令（操作码）。 这将使项目可以轻松地将基于以太坊的 dApp 移植到 Polygon Hermez，或者直接在 Rollup 上启动与 EVM 兼容的 dApp。
什么是 Polygon Miden？
Polygon Miden 是一个通用的、基于 STARK 的、与 EVM 兼容的 ZK Rollup。 STARK（可扩展的透明知识论证）是一种密码学证明，与更流行的 SNARK 系统具有相似之处。
有些人认为 ZK-STARK 比 ZK-SNARK 更好，因为前者不需要可信设置，并且可以阻止量子计算攻击。 缺点是 STARK 需要更大的证明，从而使其使用起来更昂贵。
作为 与 EVM 兼容的 ZK Rollup，Polygon Miden 相当独特。 其他基于 STARK 的 ZK Rollup（最著名的是 StarkNet）无法支持 Solidity 智能合约，从而限制了它们对以太坊用户的价值。
Polygon Miden 依赖于 Miden 虚拟机 (VM) 来执行任意逻辑和运行智能合约。 开发人员可以轻松地将用 Solidity 或 Vyper 编写的代码编译成 Miden Assembly，这是一种用于在 Miden VM 中对机器指令进行编程的语言。
Polygon Miden 可以在单个区块中处理多达 5,000 笔交易，每五秒钟生成一个新区块。 尽管此 ZK Rollup 目前作为原型存在，但预计在启动时会将吞吐量提高到每秒超过 1,000 笔交易 (TPS)。
来源：Polygon
什么是 Polygon Nightfall？
Polygon Nightfall 是一种企业 Rollup 解决方案，旨在促进机构的私有交易，该解决方案于 2022 年 5 月 17 日在以太坊主网上启动。 该项目是 Polygon Technology 和企业巨头 Ernst & Young (EY) 之间合作的结果。
Polygon Nightfall 使用一种独特的 Rollup 设计，它结合了 Optimistic Rollup 和零知识密码学。 使用 Optimistic Rollup 可降低交易成本，而 ZK 技术可保护交易免受窥探。
对于寻求可扩展且私有的区块链交易的大型公司而言，Polygon Nightfall 提供了一个引人注目的用例。
Nightfall 仍在生产中，尽管 Polygon 团队 最近宣布在以太坊主网上启动了一个 beta 版本。 ZK Rollup 的架构依赖于以下组件：
Nightfall 合约
Nightfall 合约是管理二层链上活动的智能合约。 它们还管理区块提议者系统，并负责选择、轮换和驱逐区块提议者。
区块提议者
这些节点负责验证交易并将交易汇总成批次，然后将它们提交给一层区块链。
挑战者
选择挑战者以确保区块提议者的诚实行为。 挑战者可以创建欺诈证明，并在链上提交相同的证明以挑战无效区块。
流动性提供者
流动性提供者 (LP) 监控二层链并为希望提取到以太坊的用户提供流动性。 LP 对 Polygon Nightfall 的运行至关重要，因为它解决了影响其他 Optimistic Rollup 系统的延迟提款问题。
来源：Polygon
Polygon Nightfall 促进 ERC-20、ERC-1155 和 ERC-777 代币的安全和隐私保护交换。 凭借估计的 100 TPS 速率，Nightfall 非常适合希望在以太坊上快速且私下进行交易的企业客户。
Polygon ZK Rollup 与其他零知识 Rollup 有何不同？
Polygon ZK Rollup 在速度、成本以及支持与 EVM 兼容的计算的能力方面与其他零知识 Rollup 设计不同。
Polygon ZK Rollup 更快
与传统 ZK Rollup（如 StarkNet 或 zkSync）相关的一个缺点是生成有效性证明的计算成本。 通常，证明机制的效率低下会抵消 ZK Rollup 的优势。
相反，Polygon ZK Rollup 旨在缩小创建证明的计算成本。 Polygon 的 ZK Rollup 之一 Polygon Zero（使用 Plonky2）可以在 170 毫秒内生成递归 ZK 证明。
Polygon ZK Rollup 与 EVM 兼容
虽然 zkSync 最近发布了一个零知识 EVM 实现，但大多数 ZK Rollup 与以太坊不兼容。 例如，使用 StarkNet 需要学习 Cairo，这是一种用于在 StarkNet 操作系统中执行程序的图灵完备语言。
这意味着这些系统无法像 Polygon 的 ZK Rollup 那样扩展以太坊的功能。 用户无法在此类 ZK Rollup 上访问基于以太坊的 dApp，而开发人员无法有效地利用以太坊的网络效应。
Polygon ZK Rollup 使用起来更便宜
Polygon 的零知识 Rollup 堆栈旨在最大限度地降低使用 L2 的成本。 ZK Rollup 经常会受到批评，因为生成有效性证明需要昂贵的专用硬件——这些成本会转嫁给用户。
Polygon ZK Rollup（如 Polygon Zero）旨在简化证明方案——这将允许甚至更低的设备参与。 例如，Plonky2 证明生成的测试是在消费级 PC 上进行的。
此外，Polygon ZK Rollup 提供的证明大小小于其他 ZK 证明机制。 前面提到的 Plonky2 可以生成小至 45kb 的证明。 这不仅消除了硬件中心化，而且降低了最终用户的成本负担。
为什么 Polygon ZK Rollup 很重要？
Polygon ZK Rollup 之所以重要，是因为它们的可扩展性、较低的交易费用和安全性。
1. 可扩展性
零知识 Rollup 是在保持去中心化和安全性的同时扩展以太坊的重要组成部分。 像 Polygon Zero 和 Polygon Hermez 这样的 ZK Rollup 可以将吞吐量提高到每秒数千笔交易。
2. 低交易费用
过高的 Gas 费一直是 以太坊 用户的主要症结所在。 通过将交易从主链上移开并消除网络的拥塞，Polygon ZK Rollup 可以大大降低以太坊的交易费用。
3. 安全
ZK Rollup 基于可靠的密码学，并且比其他 Rollup 设计具有更高的安全阈值。 ZK Rollup 不是依赖于经济激励或信任假设（如 Optimistic Rollup），而是依赖于密码学保证来确保网络安全。
Polygon ZK Rollup 将交易数据发布在以太坊上，因此用户可以依赖以太坊来执行在二层 (L2) 链上进行的交易。 因此，ZK Rollup 是以太坊可扩展性难题中最受欢迎的解决方案之一。
4. 创新
以太坊在可扩展性方面的限制可能会限制开发人员可以实现的目标。 随着实施 Polygon ZK Rollup 带来的处理能力的提高，以太坊开发人员可能会发现新的用例并扩展到新的领域。
结论
零知识 Rollup 是以太坊可扩展性问题最受赞誉的解决方案之一。 凭借 Polygon 对集成 ZK Rollup 的承诺，扩展以太坊的可能性增加了。
Polygon ZK Rollup 有可能大规模提高以太坊的处理能力并促进大规模采用。 Alchemy 致力于扩展以太坊，并为 在 Polygon 上构建的 开发人员提供支持。
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📚 目录
- 什么是 Polygon ZK Rollup？
- 什么是 Polygon Hermez？
- Polygon ZK Rollup 与其他零知识 Rollup 有何不同？
- 为什么 Polygon ZK Rollup 很重要？
- 结论
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