什么是零知识证明?如何实现 zkrollup是什么意思

什么是零知识证明?如何实现，zkrollup是什么意思，近些年随着区块链发展，区块链已成为一项关键技术以太坊等新平台的出现，可扩展性和每秒处理交易数量的问题也随之显现。

什么是ZK-Rollups

ZK-rollup是一种Layer-2扩展方案，使用 零知识证明 （ZKPs）将多个链下交易组合起来，并向以太坊主网证明其有效性。这种技术大大减少了基础层的计算负担，实现了更大的交易容量和更低的gas费用。

零知识证明，即zk-SNARKs（零知识简洁非交互式知识论证），是ZK-rollups的基础。这些密码学方法使证明者能够向验证者证明某个陈述的真实性，而无需披露除陈述有效性之外的任何其他信息。

在ZK-rollups框架中，这意味着rollup运营商可以证明一组交易的有效性，而无需向主网披露这些交易的具体细节。这提高了隐私性，并减少了必须存储在以太坊区块链上的数据量。

ZK-Rollups的关键组成部分

零知识证明（ZKPs）： 在密码学中，这是一种方法，使一方（证明者）能够向另一方（验证者）证明某个陈述是真实的，而无需传达除陈述确实为真之外的任何信息。在ZK-rollups中，ZKPs用于验证链下交易的完整性，而无需在区块链上披露交易的具体细节。

Rollup合约： 在Layer-1上，智能合约存储rollup的状态并验证Layer-2运营商发送的证明。

链下计算： 大多数交易在链下执行，这减轻了Layer-1区块链的压力，提高了Layer-2的效率。

ZK-Rollups如何工作？

ZK-rollups的工作原理是将大量交易打包成批次，并提供一个称为zk-SNARK的密码学证明。这个证明检查所有受影响的交易，并确认后状态根中不包含任何操纵。通过这种方式，与直接在 Layer-1 上执行相比，ZK-rollups可以以更高的吞吐量和更低的成本处理交易。

安全性和效率

ZK-rollups的优势在其语义中显而易见：它们利用Layer-1链的安全性，同时将计算和状态转移到更具可扩展性的环境中。这反过来提高了智能合约环境中的整体交易吞吐量，同时保持了抗审查和最小信任等基本特性。

Rollup技术的演进

1. 早期Layer-2解决方案

Layer-2扩展解决方案的历史始于状态通道和侧链，为新兴的区块链可扩展性铺平了道路。状态通道为一系列交易提供链下环境，最终的净变化会被记录在区块链上。而侧链是通过双向锚定与主区块链相连的其他区块链，这意味着它们与主区块链是分离的。

2. Rollups的引入

Layer-2 rollups成为了Layer-2方案的改进版本，提供了将多个交易一次性打包成批次并发送到主链的能力。rollups主要有两种类型：乐观rollups和ZK-rollups。乐观rollups假设所有交易都是合法的，只有在出现争议时才进行计算，而ZK-rollups在主链外进行计算验证交易，并向主链发送证明。

3. ZK-rollup技术的进步

ZK-rollup开发的最新趋势涉及提高其性能、安全级别和与其他系统的兼容性。例如，与需要时间进行仲裁的乐观rollups相比，ZK-rollups支持即时提款。此外，由于ZK-rollups保留了有关链下交易的额外信息，因此它们可能具有更好的隐私性。然而，zk-SNARKs的构建和验证仍然成本高昂且耗时。因此，ZK-rollups的使用仅限于通用以太坊虚拟机（EVM）交易。

ETH Layer-2s和Rollups的预期增长

当前以太坊Layer-1概况： 目前，以太坊Layer-1的处理能力约为20-30 TPS，远低于Solana和Avalanche每秒处理数千笔交易的能力。因此，出现了高额交易费用和处理速度慢的问题，使以太坊网络难以扩展。