什麼是 ZK-rollup（零知識匯總）？

定義及核心機制

1. ZK-rollup 是一種第 2 層擴展解決方案，它將多個鏈下交易捆綁在一起，並向主以太坊區塊鏈提交單個加密證明（稱為零知識簡潔非交互式知識論證 (zk-SNARK)）。

2. 該證明以密碼方式驗證所有捆綁交易都是有效的，而不會洩露其底層數據，從而保護隱私並減少鏈上計算負載。

3. 與默認情況下假設有效性並依賴於挑戰窗口期間的欺詐證明的樂觀匯總不同，ZK-rollups 通過數學驗證預先斷言正確性。

4. 主鏈僅存儲最少的數據：交易calldata和zk-SNARK，在保持以太坊安全保證的同時實現高吞吐量。

5. ZK-rollup 中的每個狀態轉換都伴隨著有效性證明，這意味著除了底層密碼學的健全性之外，不需要任何信任假設。

鏈上數據發布策略

1. ZK-rollups 將壓縮的交易數據（包括發送者、接收者、金額和隨機數）發佈到以太坊的 calldata 空間，確保數據可用於重建和審計。

2. 該數據發布允許任何觀察者驗證 Rollup 狀態的正確性，即使操作者離線或惡意操作。

3. 壓縮技術顯著減小calldata的大小；例如，一個簡單的 ERC-20 傳輸可能會從已發布格式的 100 多個字節縮減到 12 個字節以下。

4. 發布的數據不包括證明生成中使用的私有輸入，根據應用程序邏輯的要求保護用戶機密性。

5. 以太坊上的 Rollup 合約根據最新的狀態根驗證傳入的證明，並僅在成功驗證後更新它。

證明者基礎設施和計算權衡

1. 生成 zk-SNARK 需要大量的計算資源，特別是當電路複雜性隨著交易類型和智能合約功能的增加而增加時。

2. 證明者可以是中心化的，也可以是去中心化的；由於延遲和成本限制，許多實時部署目前依賴於可信硬件或許可的證明者。

3.越來越多地採用遞歸證明（一個證明證明另一個證明的有效性）來更有效地批量證明並降低驗證氣體成本。

4. RISC Zero 和 Cairo 等 STARK 友好虛擬機的進步擴展了可編程性，允許開發人員使用更高級的語言而不是原始約束系統來編寫電路。

5. 使用 GPU 和 FPGA 的硬件加速在證明者操作員中變得越來越普遍，旨在將證明生成時間從幾分鐘縮短到幾秒鐘。

安全模型的含義

1. ZK-rollups 的最終結果在證明被接受後立即生效，消除了樂觀 Rollups 典型的 7 天提款延遲。

2. 安全模型完全取決於底層加密假設的硬度（例如離散對數或抗衝突性）以及電路實現的正確性。

3. 電路邏輯或編譯器工具鏈中的錯誤可能導致無效證明被接受，從而使電路的形式驗證成為關鍵的工程實踐。

4. 不需要經濟激勵或削減機制來保護系統，這與基於防欺詐的設計不同，在防欺詐設計中，債券規模和挑戰時間會影響安全性。

5.如果惡意證明者構造了一個不正確但看似有效的 zk-SNARK，以太坊驗證者合約將徹底拒絕它——任何資金都不會在不被發現的情況下被竊取或挪用。

常見問題解答

問：ZK-rollups 可以支持任意智能合約嗎？答：可以，但有限制。像 zkSync Era 和 Starknet 這樣的平台使用自定義 VM（例如 zkEVM、Cairo）將 Solidity 或其他語言編譯成可驗證的電路。完整的 EVM 等效性仍然是一個活躍的開發領域。

問：為什麼一些 ZK-rollups 仍然需要集中式排序器？答：排序涉及在證明之前對交易進行排序。該層的去中心化帶來了協調開銷和延遲挑戰。許多項目首先優先考慮活躍性和低費用，在主網穩定後規劃排序器去中心化。

問：以太坊上的 calldata 成本是 ZK-rollups 的瓶頸嗎？答：這是一個重要因素。即使進行壓縮，頻繁發布大批量也會影響氣體使用量。 EIP-4844 引入了原始 danksharding 來降低此成本，並且進一步的調用數據優化嵌入到當前的客戶端實現中。

問：ZK-rollups 如何處理賬戶抽象和錢包恢復？答：他們繼承了以太坊的賬戶模型，但通過智能合約錢包進行了擴展。恢復機制取決於錢包的邏輯（而不是匯總協議本身），從而根據部署的賬戶合約的允許啟用社交恢復、多重簽名或時間鎖定升級。