Rollup 互操作性进展研究：为什么 ZK Rollup 是***优解？

作者：@2077Research

翻译：白话区块链

随着 rollup 成为以太坊扩展性的核心，L2 之间的互操作性对其以 rollup 为中心的路线图的成功***关重要。L2 之间的碎片化会造成效率低下，减缓采用速度。

几个月前，我们发布了一项研究，探讨了「2024 年 rollup 互操作性的现状」。以下是我们的发现。

1、当前问题：L2 碎片化

L2 rollup，如 Arbitrum、zkSync 和 Optimism，彼此独立运作，跨链通信成本高且速度慢。如果没有无缝的跨 rollup 交易，以太坊生态系统将继续处于碎片化状态，影响流动性和可组合性。

2、乐观 Rollups：标准桥接问题

Rollup 桥接向以太坊 L1 证明其状态，以继承其安全性。然而，OP Rollups 引入了「挑战窗口」所带来的延迟（通常为 7 天）。

这一延迟成为跨链交易的瓶颈——没有人愿意等待一周才能完成 DEX 交易！

3、ZK 备选方案

ZK rollups 通过使用零知识证明提供更快的***终性，但它们的桥接***终性仍需数小时（@zksync Era: 21 小时，@Starknet: 9 小时）。延迟主要源于执行缓冲区和 L1 上昂贵的证明验证。尽管 ZK 证明的验证速度比 OP Rollups 更快，但其计算量依然较大。

来源：@l2beat

4、Keystore Rollups：简化账户管理

去年，@VitalikButerin 提出了 keystore rollups，这种方法专注于存储账户密钥，而不是完整的虚拟机（VM）。通过使用存储在 L1 上的密钥的 Merkle 证明来验证交易，这简化了用户在不同 rollup 之间的钱包交互。用户可以从主钱包中验证和管理跨 L2 的账户，从而提升用户体验。

然而，除了 Vitalik 的原始设计，还有三种领先的 keystore rollup 模型：

1）@Scroll_ZKP 的方法：将 keystore 数据存储在 L1，zkEVM rollups 使用 L1SLOAD 预编译同步账户配置，从而实现低成本的 L1 读取。

2）@base 的设计：仅将状态根存储在 L1，使用 calldata 来排序交易。Merkle 证明用于在 L2 之间同步账户数据。

3）@0xStackr 的设计：与 Base 非常相似，但采用了使用***小虚拟机的「微 rollup」框架。

(WEEX交易所官网：www.weex.com)

尽管取得了这些进展，但证明验证的 gas 费用仍然是一个关键挑战。

5、Aligned Layer：高效的 ZK 证明验证

@alignedlayer 提供了解决 ZK rollups 昂贵证明验证问题的方案。作为 @EigenLayer 的 AVS，它通过利用担保验证者，使以太坊验证者能够以极低的成本验证 ZK 证明。

Aligned 将验证成本降低***每个证明仅需 3000 gas——在以太坊 L1 上几乎为零，成为较小 rollup 的可扩展解决方案。

然而，这也引入了信任假设——如果某个 rollup 的总锁仓价值（TVL）超过了抵押的保证金，攻击可能会变得有利可图。

6、证明聚合层：提升证明效率

证明聚合是另一项创新，允许将多个 ZK 证明合并为一个单一的证明，从而减轻链上验证的负担。

主要有两种证明聚合协议：

• 通用聚合：支持多种证明类型（Groth16、Halo2、Plonky2），并降低应用程序的 gas 费用。
• 聚合 Rollup 桥接：内置于 ZK 堆栈中，如 @0xPolygon 的 AggLayer 和 @zksync 的 Hyperbridge，旨在***小化验证成本并增强跨 rollup 的可组合性。

7、高效的基于意图的桥接与 Keystore+ Rollups

大多数跨链桥，如 @StargateFinance（使用 @LayerZero_Core），都是基于消息的。它们在源链上锁定 Token，向目标链发送消息，然后解锁等量 Token。然而，这种方法在信任层面上严重依赖于消息传递协议。

而基于意图的桥接则消除了对消息传递的需求。

它是如何运作的？

资金作为「跨链订单」被锁定，任何人都可以通过在目标链上发送 Token 来履行该订单。履行方在目标链确认交易后，可以在源链上领取锁定的资金。

示例：像 @AcrossProtocol 这样的协议利用乐观预言机，如 @UMAprotocol，在达到***终性之前获取 Layer 2 的***终状态。

统一的所有链 ENS

想象一下拥有一个可以在所有 rollup 上使用的单一以太坊域名服务（ENS）地址。Keystore rollups 使这一切成为可能，通过在字节码等效链上部署迷你账户。

通过使用 CREATE2 和多链工厂，用户可以在所有 rollup 上保持相同的地址，从而简化账户管理和整体用户体验。

Keystore+ Rollups 中的排序机制

排序是 rollup 互操作性中的另一个关键方面。在 keystore rollups 中，集中式排序器可以被基于的排序机制所取代，从而消除单点故障并增强抗审查能力。

基于的排序机制使得交易可以在约 12 秒的时间窗口内处理，确保快速的跨 rollup 交易，同时不牺牲去中心化。

8、为何我们不依赖共享排序

共享排序常被讨论作为 OP rollup 互操作性的解决方案，但我们的研究突出了它的局限性。共享排序通过允许单一排序器管理多个 rollup，从而集中控制，这可能导致对 rollup 生态系统的寡头垄断控制。

相比之下，采用共享证明聚合桥的 ZK rollup 在实现多个 rollup 之间的快速***终性的同时，保持了去中心化——这是一种更可持续且安全的 rollup 互操作性方案。

这篇研究文章主要聚焦于 ZK rollups 和 ZK 技术，因为 OP rollups 从根本上缺乏快速的客观***终性。只有通过 ZK 证明才能实现客观***终性，这使得 ZK rollups 成为长期互操作性解决方案的理想选择。

尽管乐观 rollups 在这方面受到限制，但它们的生态系统内也有显著的发展。例如，Optimism 正在研究以有效性为中心的设计，并在几个月前与 @RiscZero 合作，探索新的集成。

9、ZK Rollups 与 OP Rollups

由于使用了零知识证明，ZK Rollups 能够比 OP Rollups 更快地确认交易。它们不需要挑战期（OP Rollups 的挑战期***长可达 7 天），这使得它们在跨 Rollup 互操作性上更具优势。

• ZK Rollup 优势：独立聚合证明使 ZK Rollups 能够在不同 Rollups 之间实现可组合性，而不必担心集中化问题。
• 目前乐观 Rollups 的状态：尽管存在一些技术限制，但像 @Optimism、@arbitrum 和 @base 这样的乐观 Rollups 由于其强大的生态系统、***的开发工具和用户友好的基础设施而占据主导地位。