ZK-零知识证明在以太坊：如何在2025年选择最佳的扩展解决方案

为什么ZK-rollup成为Layer 2的基础

可扩展性问题一直困扰着以太坊生态系统。随着用户数量和交易量的增长，Gas手续费呈指数级上升，交易速度变慢。虽然以太坊2.0承诺解决这一问题，但部署过程逐步推进，仍需时间。

第二层解决方案应运而生，其中ZK-rollup凭借创新的方法脱颖而出。它们在主链之外处理大量交易，将其打包成一个加密证明，然后提交到以太坊。此机制既能保证安全性和去中心化，又能实现前所未有的速度和经济性。

ZK-rollup的工作原理：技术细节剖析

ZK-rollup依靠零知识证明（(zero-knowledge proofs)）的概念运作。想象一个繁忙的城市——ZK-rollup就像高效的绕城公路，处理主干道之外的交通。

其流程包括四个步骤：

1. 在以太坊主网部署智能合约，设定ZK-rollup所有操作的规则。

2. 交易在主链之外的虚拟机中执行，大幅降低成本并加快执行速度。

3. 从打包的交易中生成加密证明，验证其正确性而不泄露具体细节。

4. 将证明提交给验证者，验证者在主网验证其完整性。

零知识证明具有三个关键特性：完整性（(所有真实声明都能被证明)）、正确性（(无法证明虚假声明)）和零知识（(不泄露任何额外信息)）。这种加密优雅性使ZK-rollup极其安全高效。

ZK-rollup相较其他方案的优势

与Optimistic Rollup等其他第二层方案相比，ZK-rollup具有明显优势：

安全无折中： Optimistic Rollup默认认为所有交易有效，只有在争议时才验证。而ZK-rollup通过加密证明实时验证每笔交易，提供即时最终性，无申诉期。

无需信任中介： ZK-rollup不依赖可信中介，而Optimistic Rollup则假设验证者诚实。

**增强隐私：**单个操作的细节被加密在证明中，提供更高的隐私保护。

**环保：**高效的打包处理和最小化计算显著降低能耗。

2025年顶级ZK-rollup生态项目

Starknet：量子抗性架构

市值： $389.88M
上线时间： 2022年2月
原生代币： STRK (用于手续费、治理和质押)

Starknet基于STARKs技术（(Scalable Transparent Arguments of Knowledge)），代表ZK证明的演进。其最大优势在于无需可信设置，且抗量子攻击。

网络在链外处理和验证操作，然后在以太坊上发布确认，确保可扩展性与安全性兼得。Starknet支持通用计算，允许部署任何智能合约，极具灵活性。

Manta Network：隐私为核心

市值： $33.57M
上线时间： 2023年9月
原生代币： MANTA (用于治理、质押和手续费)

Manta Pacific在短时间内成为以太坊第四大Layer 2方案，甚至超过Coinbase的Base。其专注于隐私DeFi交易。

利用zk-SNARKs，Manta允许用户完全私密地进行操作和交换。资产和金额细节被加密，但可验证其合法性。这是DeFi中的一项革命性创新，传统上缺乏隐私保护。平台还致力于为各种区块链上的DeFi应用创建隐私层。

Linea：开发者友好为重点

市值： $105.76M
上线时间： 2023年8月
原生代币： LINEA (开发中)

Linea专注于为开发者提供便捷的集成方案。网络使用zk-SNARKs验证，链外处理交易，打包后提交到以太坊。

其核心优势是高吞吐量和低成本，帮助应用更高效运行。现有以太坊合约的部署简便，使开发者更愿意扩展项目。

zkSync Era：EVM兼容性标准

市值： $555 百万
上线时间： 2023年3月
原生代币： ZKS (用于手续费、治理和质押)

zkSync Era由Matter Labs开发，是一款面向用户友好的zkRollup方案。链外处理交易并将其打包成单一证明，提交到主网。

其最大特色是完全兼容EVM，支持无修改运行以太坊智能合约，大大简化迁移流程，降低开发门槛。

Polygon zkEVM：大生态中的可扩展性

市值： 从$115 百万起的Layer 2
上线时间： 2023年3月
原生代币： MATIC (用于Gas和治理)

作为Polygon生态的一部分，zkEVM提供与以太坊兼容的ZK Rollup方案。交易在EVM兼容环境中执行，然后通过ZK证明确认。

其优势在于与Polygon其他产品的集成，形成生态闭环。开发者可以在此环境中部署高效、安全的第二层应用。

Scroll：高吞吐低延迟

市值： $63.46M
上线时间： 2023年10月
原生代币： 开发中

Scroll专注于实现最大吞吐量和最低延迟。利用zk-SNARKs将操作压缩成单一证明，提交到以太坊。

平台强调与EVM的兼容性，便于迁移现有合约。特别适合DeFi应用和高交易量场景。

Aztec Protocol：可编程隐私

上线时间： 2017
原生代币： 开发中

Aztec采用混合模式的公开-私有ZK-Rollup，支持合约逻辑既可公开也可私密执行。隐私为可选，适用于私密交易和匿名投票。

项目推出了Noir，一种用于开发ZK链的编程语言，简化了ZK证明的dApp开发。Aztec致力于实现所有组件的完全去中心化，直至主网启动。

ZetaChain：跨链通用桥

市值： $79.55M
上线时间： 2021年2月
原生代币： ZETA (用于手续费、治理和互操作性)

ZetaChain致力于打造“通用桥”，利用ZK Rollup实现安全的跨链交互。通过zk-SNARKs验证跨链操作，无需泄露敏感信息。

其独特技术栈包括“ZetaML”，支持链外执行智能合约。这使得dApps可以跨多个区块链使用资产和数据，无需复杂的协调。

Taiko：去中心化的序列

上线时间： 2024年1月 (测试网)
融资： $37 百万

Taiko采用创新的ZK-EVM架构，打造与以太坊完全兼容的第二层协议。现有dApp无需修改即可运行，便于开发者平滑迁移。

其核心创新是“based”序列方法，调度函数(打包交易)由基础链(Layer 1)管理，而非中心化结构。这解决了传统rollup方案中中心化序列化可能成为单点故障或审查的难题。

“Based”序列简化价值链，降低信任要求，便于开发者集成。

ZKFair：公平性对抗前置交易

上线时间： 2023年12月
原生代币： ZKF ($163 市值：百万)

ZKFair作为去中心化交易所，专注于公平执行。利用ZK Rollup防止前置交易和操控订单。

这对关心交易公平性的交易者来说是重大优势。ZKFair通过零知识证明在链外处理交易，然后合并提交到以太坊。

DeGate V1：衍生品交易优化

上线时间： 2022年9月
原生代币： DG ($2114万市值)

DeGate V1基于ZK Rollup架构，专注于低滑点的去中心化交易所功能。利用零知识证明对链外操作进行打包。

其独特之处在于专为衍生品大额交易优化，滑点控制尤为关键。

ZK-rollup面临的挑战

尽管潜力巨大，ZK-rollup技术仍存在一些问题：

技术复杂性：实现和维护难度高，开发者需深厚的密码学知识。

灵活性有限：对某些类型交易的支持有限，使用场景受限。

数据可用性：确保交易信息的可靠存储和管理至关重要。

证明资源消耗大：在大规模扩展时可能影响效率。

生态系统整合：需要广泛接受和用户信任，进展缓慢。

管理复杂性：协议升级和变更需去中心化且安全的方案。

经济可行性：尽管努力降低成本，但运营开销仍可能较高。

ZK-rollup的未来展望

前景乐观。持续的研究和创新旨在简化技术复杂性，(如“based”序列Taiko)等架构解决了审查和流动性碎片化问题。

在项目合作和技术持续发展下，ZK-rollup有望彻底变革以太坊生态，开启高速、低成本、安全的应用时代，惠及数百万用户。

结论

ZK-rollup代表了解决可扩展性问题的最具潜力的技术之一。它们在链外处理交易，同时保持密码学安全，为打造更公平、更普惠的区块链生态系统提供了可能。

ZK-rollup突破以太坊现有限制，为区块链技术的普及应用铺平了道路，展现出其在变革全球金融基础设施和数字资产交互中的巨大潜力。