以太坊與 Solana 上的 ZK 技術對比

作者：Kyrian Alex 來源：medium 翻譯：善歐巴，比特鏈視界

長期以來，區塊鏈技術對擴展解決方案的需求一直是一個備受爭議的話題。

我想大家都知道，隨著區塊鏈網絡的發展，每秒交易量 (TPS) 成為一個關鍵問題。比特幣和以太坊等主要區塊鏈的當前容量不足以處理廣泛採用所需的交易量。

例如，比特幣每秒處理約 7 筆交易，而以太坊每秒處理約 15 筆交易。相比之下， Visa 平均每秒處理約 1,700 筆交易。如果沒有擴展解決方案，區塊鏈就無法與傳統金融系統競爭並實現大規模採用。

如果我們看看這些交易的實際成本會怎麼樣？

隨著越來越多的人同時使用區塊鏈，交易費用變得非常高，然後在高峰使用時段，它會阻礙用戶並使小額交易變得不切實際。例如，在 2020 年和 2021 年的 DeFi 熱潮期間，以太坊 gas 費飆升，甚至小額交易也變得過於昂貴。

問題該如何解決？

我們通過引入擴展解決方案來解決這個問題。

擴展解決方案是一種旨在提高區塊鏈網絡容量和效率以處理更多交易的技術。擴展解決方案的主要目標是提高網絡吞吐量（以每秒交易數 (TPS) 衡量），同時保持或提高安全性、去中心化和成本效益。

擴展解決方案對於降低交易成本必不可少，這樣才能讓區塊鏈技術為更廣泛的受眾所用，並可供日常使用。緩慢的交易時間和高昂的費用會降低用戶體驗，阻礙新用戶的使用，並限制去中心化應用程式 (DApps) 的可用性。

為了吸引和留住用戶，區塊鏈網絡必須提供無縫、快速且經濟高效的交易，這可以通過有效的擴展解決方案實現。

今天，我們將探討不同的網絡如何應對這些挑戰，特別是通過比較以太坊上的 zk Rollups 和 Solana 上的 zk Compression。這兩種技術都旨在增強可擴展性，但它們以不同的方式實現這一目標，反映了各自生態系統獨特的設計理念和優先事項。

什麼是 ZK Rollups？

Zk-rollups 是 L2 擴展解決方案，通過將計算和狀態移出鏈下，同時將交易數據以捆綁批次的形式存儲在鏈上，來提高區塊鏈的可擴展性。

他們利用稱為零知識證明的加密證明來證明這些捆綁交易的有效性，而無需透露實際數據。這既保證了以太坊主網的安全，又使側鏈上的交易更快、更便宜。

它們如何工作？

• 序列器對鏈下交易進行批處理。

• 序列器生成 zk-SNARK（簡潔的非加密知識論證）證明，這是一種緊湊的加密證明，可在不洩露所有細節的情況下驗證交易的有效性。

• 證明和交易數據提交至以太坊主網。

• 任何人都可以驗證主網上的證明，確保交易有效。

• 如果有爭議，任何人都可以提交原始交易數據進行鏈上結算，從而利用以太坊強大的安全性。 Rollup 包含一個加密證明（具體來說是零知識證明），用於驗證捆綁交易的正確性。 以太坊網絡只需驗證此證明，而不必驗證每筆交易，從而大大減少了計算負載。

• 交易在匯總中以鏈下分組形式進行。

• 生成零知識證明來確認聚合交易的有效性。

• 證明和最少的摘要數據被提交到以太坊主網進行驗證。

• 驗證成功後，以太坊主網上的狀態將更新以反映匯總交易

什麼是 ZK Compression？

ZK Compression是一種通過僅將壓縮數據的「指紋」（哈希）存儲在鏈上同時保持數據的隱私來降低 Solana 區塊鏈上的數據存儲成本的技術。

ZK Compression 中的「ZK」代表零知識，表示壓縮數據的隱私得到保留。這種方法有助於大幅減少需要存儲在鏈上的數據量，從而降低開發人員的存儲成本。

ZK Compression如何全面發揮作用？

ZK Compression 通過利用零知識（ZK）技術來降低 Solana 上的狀態成本，即在區塊鏈上存儲和維護帳戶餘額和智能合約存儲等數據的成本。

以下是其工作原理的詳細分解：

1. 每個帳戶的數據被壓縮成一個唯一的哈希值。這個哈希不僅包括帳戶的信息，還包括它在狀態樹中的位置，確保它的唯一性。這個哈希存儲在狀態樹的葉節點中。

2. 狀態樹是一種類似於 Merkle 樹的數據結構，其中每個節點都是其子節點的哈希值。狀態樹匯總所有帳戶信息和數據，將其壓縮為單個頂級哈希值，稱為狀態根。

3. 狀態根，即狀態樹的頂層哈希值，存儲在區塊鏈上。此根充當整個狀態樹的指紋，確保樹中所有數據的完整性和完整性。

4. 詳細的帳戶數據不直接存儲在區塊鏈上。而是作為調用數據存儲在更便宜的 Solana 帳本空間中。只有狀態根和一些基本元數據存儲在鏈上，在保證數據安全的同時，大大降低了存儲成本。

5. 為了確保壓縮數據的完整性和真實性，ZK Compression 使用零知識證明 (ZK-proofs)。這些證明可在不洩露數據實際內容的情況下驗證數據的準確性和完整性，從而確保即使經過壓縮的數據也能保持安全且可驗證。

請注意，ZK Compression 不是 L2 解決方案，而是為了提高 Solana 上的數據存儲效率而進行的升級。

ZK Compression 不是第 2 層匯總，因為與 L2 解決方案不同，ZK Compression 中的交易執行和狀態存儲直接在第 1 層 (L1) 鏈上進行，在本例中為 Solana。

關鍵區別在於執行和狀態的管理位置。使用 zk Rollups，這些過程發生在輔助鏈上，輔助鏈定期向主 L1 鏈發送承諾和證明。相比之下，ZK Compression 將所有執行和狀態保留在 Solana 本身上，而不是保留在單獨的鏈上。

這一根本區別意味著，雖然 zk Rollups 將一些流程卸載到輔助層以增強可擴展性，但 ZK Compression 直接在主區塊鏈上優化數據存儲，而無需創建單獨的執行層。

以太坊和 Solana 上的 zk Rollups 和 zk Compression 之間的主要區別

以太坊上的 zk Rollups 和 Solana 上的 zk Compression 之間的主要區別從根本上在於它們增強區塊鏈可擴展性和優化數據存儲的方法：

1.執行和狀態管理：

• zk Rollups：交易執行和狀態存儲在獨立於以太坊主網的輔助鏈上進行。輔助鏈定期向以太坊主網發送承諾和證明。

• zk 壓縮：所有交易執行和狀態存儲都直接發生在第 1 層 (L1) 鏈上，即本文中的 Solana。不涉及單獨的輔助鏈。

2. 鏈上數據處理：

• zk Rollups：僅將加密證明和最少的摘要數據提交給以太坊主網進行驗證。這種方法最大限度地減少了主網的計算負載。

• zk 壓縮：只有壓縮數據的「指紋」（哈希）和相應的 ZK 證明才會存儲在 Solana 區塊鏈上。這大大減少了鏈上存儲的數據量，從而降低了存儲成本。

3.隱私和完整性：

• zk Rollups：利用 zk-SNARK（簡潔的非加密知識論證）證明來確保交易有效性，而無需透露詳細的交易數據。這既能保護隱私，又能保護以太坊主網的安全。

• zk 壓縮：將數據壓縮與 ZK 證明相結合，以優化區塊鏈存儲，同時從數學上證明壓縮數據的完整性。它確保解壓後的數據與原始數據匹配，而不會洩露內容，從而保護隱私。

4.解決方案的性質：

• zk Rollups：考慮第 2 層 (L2) 擴展解決方案，因為它們將交易執行和狀態管理卸載到二級鏈，從而增強了可擴展性並降低了主網的成本。

• zk Compression：不屬於 Layer 2 Rollup，而是 Solana Layer 1 鏈上的升級，旨在直接提高數據存儲效率。它無需引入單獨的執行層即可優化存儲成本。

結論：

總而言之，關於擴展的兩種觀點都強調了平衡方法的重要性，以確保區塊鏈網絡能夠在保持其核心原則的同時實現可持續發展。

Solana 在這方面取得的成就為整個區塊鏈行業採用先進的擴展解決方案提供了令人信服的案例，為更廣泛的採用和創新鋪平了道路。