Rollup 互操作性进展研究：为什么 ZK Rollup 是最优解？
Rollup 互操作性进展研究：为什么 ZK Rollup 是最优解？
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至关重要。L2之间的碎片化会造成效率低下，减缓采用速度。本文将探讨当前Rollup互操作性面临的问题以及各种解决方案，重点分析ZK Rollup为什么可能是最优解。
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最终性，但它们的桥接最终性仍需数小时（@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，但采用了使用最小虚拟机的“微rollup”框架。
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将验证成本降低至每个证明仅需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，旨在最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，在达到最终性之前获取Layer 2的最终状态。
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之间的快速最终性的同时，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最终性。只有通过ZK证明才能实现客观最终性，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的挑战期最长可达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、优秀的开发工具和用户友好的基础设施而占据主导地位。