ZK Rollups 如何改變以太坊的擴展性以及比特幣在生態系中的地位

可擴展性問題：為何 Layer 2 解決方案變得必要

以太坊展現出令人印象深刻的成長，但其成功也暴露出一個關鍵弱點：當用戶激增時，網路就會陷入瓶頸。手續費飆升至天價，交易速度緩慢如龜，不滿的用戶開始尋找替代方案。儘管以太坊 2.0 承諾解決這些問題，但其推行仍在分階段進行中。

在此背景下，第二層解決方案不僅是便利，更是必要。其中，ZK Rollups 被視為最具前景的技術，承諾通過前所未有的效率與密碼學的可靠性，解鎖以太坊的真正潛力。此外，對於其他區塊鏈的類似解決方案也日益受到關注，包括將此範式應用於比特幣的 Rollups，旨在為價值網路帶來更多可能。

ZK Rollups 的運作原理：用密碼學取代信任

ZK Rollups 是一種第二層擴展方案，其運作原理簡單：將交易從主鏈中抽離，離線批次處理，然後將一個緊湊的密碼證明送回以太坊。

詳細運作方式：

想像一個繁忙的城市，交通擁擠不堪。ZK Rollups 就像智能交匯處，將交易流量引導至側鏈通道。技術核心是零知識證明（Zero-Knowledge Proofs，ZKP），它能在不揭露內部資料的情況下，證明一組操作的完整性。

這些證明具有三個關鍵特性：

• 完整性 — 若資訊正確，系統會驗證通過
• 正確性 — 不可能驗證錯誤資訊
• 零知識 — 不揭露任何私密細節

其運作流程分為四個階段：

1. 主鏈上的智能合約設定規則
2. 交易在鏈外的虛擬機中處理
3. 系統生成整個批次的密碼學證明
4. 主網驗證者驗證證明，無需查看每筆交易細節

結果是：吞吐量大幅提升，手續費大幅降低，安全性則保持不變。

ZK Rollups 與 Optimistic Rollups 及其他方案的優勢比較

Layer 2 市場競爭激烈，但 ZK Rollups 在幾個方面脫穎而出：

安全性與最終確定性：
Optimistic Rollups 假設交易默認正確，只有在爭議時才進行驗證。而 ZK Rollups 則每筆交易都用密碼學方法驗證，實現即時在主網的最終確定性，免除 Optimistic 模型中的長時間等待。

無經濟風險：
Optimistic 解決方案依賴驗證者的誠信，存在一定風險。ZK Rollups 完全依靠數學證明，不需信任任何中介，提供更高的安全保障。

資料私密性：
交易細節被封裝在證明中，較其他方案更具隱私保護。

然而，ZK Rollups 實現較為複雜，且在生成證明時需要較多計算資源，這是一個實質的折衷。

領先的 ZK Rollups 項目，塑造市場格局

ZK 解決方案的格局快速演進，帶來創新擴展性方案。

( Manta Network )Manta Pacific### — 隱私與 DeFi 的結合

目前指標：

• MANTA 市值：$33.76M
• 發布時間：2023年9月
• 市場排名：以太坊 Layer 2 解決方案中 TVL 第四名

Manta Pacific 專注於讓 DeFi 真正私密化。利用 zk-SNARKs，允許用戶完全匿名交易與資產交換。交易細節經過加密，但數學上可驗證。

核心特色：
這是唯一一個為所有 DeFi 應用加入隱私層的 Layer 2，無論其原始設計如何。推出後不久即超越 Base，躍升第四。

( Linea — 為開發者提供速度與簡易性

目前指標：

• LINEA 市值：$105.57M
• 發布時間：2023年8月
• 目標：開發者友善的整合平台

Linea 採用與複雜性相反的策略。利用 zk-SNARKs，將交易在鏈外處理，並將證明包送到以太坊。API 設計保持極簡，方便開發。

主要優勢：
開發者幾乎可以不改動原有程式碼，即在 Linea 上部署以太坊應用。開發速度快，功能豐富。

) Polygon zkEVM — 兼容性作為策略

目前指標：

• TVL：###數百萬美元###
• 發布時間：2023年3月
• 代幣：MATIC

Polygon zkEVM 融入更廣泛的 Polygon 生態系，形成網路效應。其最大特色是與 EVM 工具與合約的高度兼容。交易在鏈外的兼容環境中進行，之後用 ZK 證明驗證。

優勢：
熟悉以太坊的開發者可以無縫遷移到 zkEVM，幾乎不需學習成本。

$115 Starknet — 無妥協的擴展性

目前指標：

• STRK 市值：$389.83M
• 發布時間：2022年2月
• 技術：STARKs ###取代 zk-SNARKs(

Starknet 使用較新一代的 ZK 證明技術 STARKs，其最大優點是無需信任設定，且具有抗量子能力。平台支持通用計算，提供極高的彈性來開發智能合約。

差異點：
與 zk-SNARKs 不同，STARKs 不需預先的「信任儀式」，天生抗量子攻擊。

) zkSync Era — 積極成長，標準化為目標

目前指標：

• TVL：###數百萬美元$555
• 發布時間：2023年3月
• 開發者：Matter Labs

zkSync Era 聚焦於兩大目標：低手續費與高吞吐。採用 zkRollup 架構，將交易打包成證明送到主鏈。

優勢：
與 EVM 完全相容，現有應用幾乎無需修改即可遷移。

( Scroll — 提升吞吐的競爭者

目前指標：

• TVL：$63.46M
• 發布時間：2023年10月
• 代幣：尚未推出

Scroll 追求最大化吞吐與最低延遲。利用 zk-SNARKs 壓縮交易資料，並強調 EVM 兼容，方便將以太坊合約移植。

焦點：
高吞吐、低成本，適合高交易量的 DeFi。

) Aztec Protocol — 可程式化的私密性

發布時間： 2017年
代幣狀態： 無原生代幣

Aztec 提供混合方案：智能合約邏輯可公開或私密執行。私密性為選擇性，支持匿名交易與私密投票。

創新點：
專為 ZK 鏈打造的 Noir 編程語言，簡化開發流程，方便用戶在專案中應用 ZK 證明。

ZKFair — 公平的去中心化

發布時間： 2023年12月
代幣： ZKF
ZKF 市值： ###數百萬美元###

ZKFair 是一個基於 ZK Rollups 的去中心化交易所，使命是阻止前置交易（front-running）與交易順序操控。利用零知識證明，確保每筆交易公平執行。

特色：
其他平台多著重於最大化可提取價值（MEV），而 ZKFair 則在架構上解決此問題。

$163 DeGate V1 — 大額交易低手續費

發布時間： 2022年9月
代幣： DG
DG 市值： $21.14M

DeGate V1 是基於 ZK Rollup 的去中心化交易所，專為最低滑點設計。利用 ZK 證明進行鏈外批次交易。

專長：
大型交易者能在此獲得最優條件，架構優化降低成本。

( ZetaChain — 跨鏈通信借助 ZK

發布時間： 2021年2月
代幣： ZETA
ZETA 市值： $79.29M

ZetaChain 利用 ZK Rollups 建構「通用橋樑」，實現跨鏈資產與資料的交互。用 zk-SNARKs 在不揭露敏感資訊的情況下驗證跨鏈操作。

核心特色：
首個允許 dApp 同時使用多個區塊鏈資產與資料的平台。並引入獨特的「ZetaML」技術，實現鏈下合約，預示著比特幣 Rollups 等未來趨勢。

) Taiko — Layer 2 時代的去中心化方案

發布時間： 2024年1月 ###測試網###
資金： ###數百萬美元(

Taiko 利用 ZK-EVM 和 ZK Rollups，打造與以太坊完全兼容的 Layer 2 協議。現有的 dApps 可無需修改即遷移，確保平滑過渡。

革命性特色：
採用「基於」的序列化方法。在傳統的 rollup 解決方案中，中心化的序列器扮演調度者角色，將交易打包，形成單點故障與審查風險。

而在 Taiko，序列由 Layer 1 區塊鏈本身管理，消除中心化，簡化架構，降低信任需求，方便開發者部署。此方法預示著未來去中心化擴展方案的方向。

尚待克服的挑戰

儘管前景光明，ZK Rollups 仍面臨不少挑戰：

• 技術複雜性： 密碼學 ZK 需要深厚專業知識，實作困難，除錯繁瑣。
• 彈性有限： 並非所有交易類型都適合用 ZK 擴展，部分操作需調整。
• 資料管理： 交易相關資料的存取與重現是關鍵，需可靠的存儲系統。
• 證明生成成本高： ZK 證明的計算需求高，增加運營成本。
• 生態系尚在成長： 需要投資基礎建設、開發工具與用戶教育。
• 去中心化治理： 協議升級需協調多方，缺乏單一決策機構。
• 經濟可行性： 雖然手續費下降，但運營成本上升，需平衡收益與支出。

未來展望：從以太坊到多鏈生態

現有發展指向一個明確方向：ZK Rollups 正在成為標準。研究者致力於降低技術門檻、簡化整合流程，並解決流動性碎片化問題。

同時，比特幣 Rollups 也逐漸受到關注，作為增強最安全區塊鏈功能的途徑，不犧牲其理念。這意味著 ZK Rollups 不再侷限於以太坊，正逐步成為擴展的通用解決方案。

隨著持續的創新與合作，ZK Rollups 有潛力不僅改變以太坊，也重塑整個區塊鏈格局。

總結

ZK Rollups 不僅是技術革新，更是對擴展方式的重新思考。通過在鏈外高效處理交易，同時保持數學上的正確性與資料完整性，它們為下一代應用開啟了大門：快速、低成本、安全且真正全球化。

它們突破現有限制的能力，並非故事的終點，而是新篇章的開始。大規模推廣區塊鏈成為可能，用戶將獲得十年前許諾的工具。而未來的格局，不僅限於以太坊——從比特幣 Rollups 到多鏈協議，ZK 密碼學正成為未來去中心化的語言。