zk汇总

零知识汇总（zk-Rollup）是一种二层扩容方案，它在主区块链（一层）之外执行交易，并生成加密有效性证明（具体来说是零知识证明），该证明提交给底层以验证所有捆绑交易的正确性。这种方法显著提高了吞吐量，同时继承了底层一层（通常是以太坊）的安全保障。

zk-Rollup 中的“zk”指的是零知识证明，这是一类密码学技术，它允许一方（证明者）向另一方（验证者）证明某个陈述为真，而无需透露陈述本身有效性之外的任何信息。在 Rollup 的上下文中，证明者生成一个简洁的证明，证明成百上千笔交易已正确执行，而 Layer 1 智能合约可以通过一次低成本的链上交易来验证该证明。

zk-Rollups 是两大主流 Rollup 范式之一，另一种是 Optimistic Rollups。Optimistic Rollups 默认假设交易有效，并使用防欺诈挑战期（通常为 7 天），而 zk-Rollups 则通过有效性证明提供即时的数学确定性。这使得 zk-Rollups 能够更快地实现最终性，但代价是生成更复杂的证明。主要的 zk-Rollups 项目包括 zkSync Era、StarkNet、Polygon zkEVM、Scroll、Linea 和 Taiko。

zk-Rollups是如何起源和演变的？

1985 年： Shafi Goldwasser、Silvio Micali 和 Charles Rackoff 发表了关于零知识证明的基础论文《交互式证明系统的知识复杂性》。

2013 年： Eli Ben-Sasson 等人开发了 SNARKs（简洁的非交互式知识论证），使零知识证明在区块链应用中变得实用。

2016 年： Zcash 推出，使用 zk-SNARKs 进行私密交易，在区块链规模上展示了零知识证明。

2018 年： Barry Whitehat 在一篇研究文章中提出了使用 SNARKs 进行以太坊扩容的 rollup 概念。

2020年： Loopring作为以太坊主网上首批基于zk-Rollup的去中心化交易所（DEX）之一上线，使用零知识证明处理交易。zkSync 1.0（现已更名为zkSync Lite）上线，使用zk-SNARK证明进行代币转账和基本支付。

2021 年 1 月： Vitalik Buterin 发表了《Rollups 不完全指南》，为 zk-Rollups 作为以太坊的长期扩容路径建立了理论框架。

2021 年： StarkNet alpha 在以太坊主网上推出，使用 STARK 证明（无需可信设置）实现通用智能合约。

2022 年： Polygon zkEVM 推出 beta 版，目标是实现与 ZK 证明完全等价的 EVM。

2023年： zkSync Era主网上线，成为首个具有原生账户抽象功能的通用型zk-Rollup，数月内总锁定价值（TVL）突破500亿美元。Scroll主网上线，采用字节码级兼容的zkEVM。

2024年： Linea（ConsenSys）主网上线。多个zk-Rollup的总锁定价值超过10亿美元。以太坊于2024年3月通过Dencun升级引入了EIP-4844（blobs），将zk-Rollup的数据成本降低了约90%。

2025 年至 2026 年： zkEVM 领域日趋成熟并发生格局重塑。Taiko 脱颖而出，成为领先的 Type 1（完全等同于以太坊）zkEVM。Linea 和 Scroll 均从 Type 3 升级到 Type 2 EVM 等同。Polygon zkEVM 仍为 Type 3，并成为 Polygon AggLayer 的核心组件。zkSync Era 则继续采用 Type 4 的非 EVM 字节码方案，并提供原生账户抽象。

“从长远来看，zk-Rollups 将胜过乐观型 Rollups，因为数学提供的保证比经济学更强。”——维塔利克·布特林

如何用简单的语言解释 zk-Rollups？

可以将 zk-Rollups 想象成老师批改试卷。老师无需逐题检查每个学生的作业（链上验证），而是由可信助手批改所有试卷（链下执行），并向老师提供数学证明，证明所有分数均正确。老师只需验证该证明，无需重新批改每份试卷。

这就像在发送文件前对其进行压缩。数百笔交易被“压缩”成一个单一的证明，从而大大减少了区块链上的空间占用。该证明保证了原始数据未被篡改。

想象一下，一位会计师正在审计一家公司的账簿。他不用逐笔审查数百万笔交易，而是验证一个数学汇总（零知识证明），该汇总通过加密技术保证每一笔记录都是合法的。

这类似于密封的法庭判决。法官（ZK 证明人）审查所有证据（交易），并出具判决（有效性证明），任何人都可以验证其正确性，而无需自己重新审查所有证据。

您可以把它想象成带有防篡改封条的货运清单。卷帘式包装将多个包裹（交易）捆绑在一起，而 ZK 防伪标签则起到坚不可摧的封条作用，确保每个包裹都已清点完毕且完好无损。

重要提示：零知识汇总（zk-Rollups）提供的是交易有效性的数学确定性，而不仅仅是经济保证。这意味着资金几乎可以立即提取到 Layer 1，无需等待挑战期（与乐观汇总的 7 天窗口期不同）。然而，生成零知识证明的计算成本高昂且十分复杂。

zk-Rollups 的主要技术特点是什么？

零知识证明系统

zk-Rollups 由两种主要的证明系统提供支持：

zk-SNARKs（简洁的非交互式知识论证）：

• zkSync、Polygon zkEVM、Scroll、Linea、Loopring 等软件均使用此工具。
• 证明文件体积非常小（约 288 字节），链上验证成本低廉。
• 需要一个可信的设置仪式，这是一次性生成公共参数的过程。
• 如果可信设置遭到破坏，系统的安全性就会受到威胁。
• 证据生成速度相对较快。

zk-STARKs（可扩展透明知识论证）：

• StarkNet、StarkEx（dYdX v3、Immutable X）使用
• 无需任何可信设置，完全透明
• 比 SNARK 更大的证明文件大小（大约 50 到 100KB），链上验证成本更高。
• 后量子安全，可抵御量子计算机攻击
• 随着计算规模的增大，证明生成能力的扩展性更好。

zk-Rollups 的工作原理是什么？

1. 用户向 zk-Rollup 序列器（链下）提交交易
2. 序列器将成百上千笔交易批量处理在一起。
3. 序列器执行所有交易并更新状态（余额、合约存储）。
4. 证明器生成一个零知识有效性证明，证明所有状态转换都是正确的。
5. 证明、新的状态根和压缩后的交易数据被提交到 Layer 1 智能合约。
6. L1 合约验证证明（一次链上计算），并更新汇总状态。
7. 交易数据会发布到 L1 层以确保数据可用性，因此任何人都可以重建汇总状态。

zk-Rollups 的 EVM 兼容性范围是什么？

zk-Rollups 的以太坊虚拟机兼容性各不相同，采用 Vitalik Buterin 提出的分类系统：

• 类型 1（以太坊等效物）： 完全兼容字节码；任何以太坊合约无需修改即可运行。Taiko 是率先采用“基于以太坊的 Rollup”模式来实现这一目标的领先项目，它使用以太坊自身的验证器进行排序。
• 类型 2（EVM 等效物）： 字节码兼容，但内部状态表示略有不同，以提高效率。截至 2026 年，Linea 和 Scroll 都已达到这一级别。
• 3 型（与 EVM 兼容）： 大多数以太坊合约都能正常工作，但部分功能有所不同。Polygon zkEVM 目前属于此类，并计划迁移到 Type 2。
• 类型 4（语言兼容）： zkSync Era 将 Solidity/Vyper 编译到不同的虚拟机，但支持相同的语言。它采用这种方法，优先考虑证明器性能而非字节码级别的等效性。
• 非电子投票机： 使用专用语言的定制虚拟机。StarkNet 使用 Cairo。

如何处理数据可用性问题？

• zk-Rollups 将压缩后的交易数据发布到以太坊 L1 层，确保任何人都可以验证交易状态。
• EIP-4844（斑点）： 该功能于 2024 年 3 月推出，专门为汇总数据提供更便宜的临时数据存储。
• 有效期： 一种将数据存储在链下（成本更低但安全性较弱）的变体
• 意志： 一种混合方法，允许用户在每次交易中选择链上数据或链下数据可用性。

zk-Rollups 的优点和缺点是什么？

优势	缺点
数学安全： 有效性证明提供的是密码学上的确定性，而不仅仅是经济上的保证。	复杂证明生成： 零知识证明生成需要大量的计算资源
快速确定性： 交易一旦在 L1 上验证通过，即为最终完成（只需几分钟，无需几天）。	EVM兼容性挑战： 实现与零知识证明完全等价的EVM在技术上是困难的。
继承的 L1 安全： 安全性与以太坊的共识机制一样强大，并不依赖于 Rollup 验证器。	前期成本较高： 证据生成硬件和基础设施的运营成本很高。
无挑战期： 提款至L1账户无需7天等待期。	可信设置风险： 基于 SNARK 的系统需要可信的设置仪式（STARK 系统则避免了这一点）。
降低L1天然气成本： 有效性证明比欺诈证明更小，从而降低了链上成本。	证明者中心化： 由于硬件要求，证明生成通常是集中式的。
数据压缩： 交易数据在发布到 L1 层之前会进行高度压缩。	开发者工具成熟度： 生态系统工具历来落后于乐观汇总工具，但到 2026 年，这种差距将大幅缩小。
隐私潜力： 零知识证明可以在不泄露细节的情况下实现私密交易。	测序仪集中化： 大多数 zk-Rollup 仍然依赖于单个集中式音序器，尽管像 Taiko 这样的“基于核心的 rollup”设计正在努力改变这一点。

如何管理零知识汇总风险？

技术风险：零知识密码学十分复杂；证明系统中的漏洞可能导致无效的状态转换。定义可证明计算的算术电路可能包含会危及安全性的错误。集中式序列器构成单点故障，但强制事务包含机制可以缓解这一问题。如果证明器离线，则无法验证新的状态转换；大多数零知识汇总（zk-Rollup）都具有回退机制。

安全注意事项：对于基于 SNARK 的 Rollup，请验证可信设置仪式是否已正确执行，且参与者人数是否充足。了解 Rollup 升级密钥的控制者，因为集中式升级机构可以更改系统规则。确认 Rollup 是将数据发布到 L1（Rollup 本身）还是链下（Validium），因为这会影响您在序列器故障时退出的能力。验证 Rollup 是否具有逃生机制，即即使序列器和证明器离线，用户也可以强制将资金提取到 L1 的机制。

投资风险：零知识证明（ZK）代币（例如，zkSync 的 ZK，StarkNet 的 STRK）可能波动较大，其价值取决于网络采用情况。多个零知识证明项目竞相争取用户和开发者，并非所有项目都能成功。随着研究的深入，最优的零知识证明系统可能会发生变化，导致当前的实现方式过时。在 L1 和 L2 之间转移资产涉及桥接/汇总合约中的智能合约风险。

zk-Rollups 在文化上为何如此重要？

“零知识证明是区块链扩容的最终目标。其他一切都只是垫脚石。”这是以太坊研究社区的普遍观点。

“零知识共享之争就是新的L1安全之争。zkSync、StarkNet、Polygon zkEVM、Scroll，每个人都想成为最终的零知识共享汇总赢家。”这是自2023年以来加密货币推特上反复出现的一种说法。

zk-Rollups 已成为加密货币领域最受关注的领域之一。“ZK 季”在 2023-2024 年成为热门话题，当时各大 zk-Rollups 项目相继推出并分发代币。在 zk-Rollups（尤其是 zkSync 和 StarkNet）上进行空投挖矿成为一种普遍现象，用户专门进行交易以获得代币空投资格。ZK Rollups 和 Optimistic Rollups 之间的争论是加密货币领域最活跃的技术讨论之一。“一切皆 ZK”一度成为网络流行语，因为许多项目无论是否实际使用 ZK 技术，都会在名称中添加“zk”。以太坊的路线图明确将 zk-Rollups 定位为长期扩容解决方案，这使其在舆论上占据优势。

zk-Rollups 的一些实际应用案例有哪些？

zkSync 时代主网上线（2023 年）

场景： Matter Labs 在以太坊主网上推出了 zkSync Era，这是第一个具有原生账户抽象的通用 zk-Rollup。

实现方式： zkSync Era 使用基于 LLVM 的自定义编译器将 Solidity 和 Vyper 代码转换为 zkEVM 兼容的字节码。系统通过中心化序列器处理交易，批量生成 SNARK 证明，并将其提交到以太坊。原生账户抽象默认支持智能合约钱包。

结果： zkSync Era 在短短几个月内就吸引了超过 5 亿美元的总锁定价值 (TVL)，并托管了去中心化交易所 (DEX)、借贷协议和 NFT 平台。2024 年 6 月的 ZK 代币空投活动向超过 69.5 万个钱包分发了代币，但其分配标准引发了争议。

StarkNet 和 dYdX v3（2021 年至 2023 年）

场景： StarkWare 的 STARK 证明技术为 dYdX v3（最大的永续期货 DEX 之一）提供支持，作为 StarkEx 验证。

实施方案： dYdX 使用 StarkEx 在链下处理每秒数千笔交易，生成 STARK 证明，以验证以太坊上的所有交易结算。为了降低成本，数据可用性也在链下（Validium 模式）处理，并由数据可用性委员会负责确保访问权限。

结果： dYdX v3 累计交易量超过 1 万亿美元，证明 zk-Rollup 技术能够处理机构级交易。dYdX 后来迁移到基于 Cosmos 的自有区块链，推出了 v4 版本，但 StarkEx 的实现证明了 zk-Rollup 在 DeFi 领域的可行性。

Polygon zkEVM（2023 年至今）

场景： Polygon 推出了 zkEVM，目标是在使用零知识证明的同时，实现与以太坊 EVM 的紧密等效性。

实现方式： Polygon zkEVM 通过零知识电路处理以太坊字节码，目标是最终实现与 Type 2 EVM 等效。开发者只需进行少量修改即可部署现有的以太坊合约。该系统使用自定义证明器生成证明，并将其提交至以太坊 L1 层。到 2026 年，Polygon zkEVM 将成为 Polygon AggLayer 的核心组件，AggLayer 是一个连接多个 Polygon 链的聚合层。

结果： Polygon zkEVM 吸引了众多主流 DeFi 协议的加入，并作为 AggLayer 生态系统的一部分，持有超过 1 亿美元的 TVL。它专注于 EVM 等效性，这意味着与 StarkNet 等非 EVM zk-Rollup 相比，开发者更容易上手，尽管在证明效率方面做出了一些妥协。

EIP-4844 对 zk-Rollups 的影响 (2024)

场景：以太坊的 Dencun 升级引入了 EIP-4844（proto-danksharding），创建了一种新的“blob”数据类型，专门用于降低 rollup 数据成本。

实现方式： zk-Rollup 开始以 blob 而非 calldata 的形式发布其交易数据，从而降低了约 90% 的数据可用性成本。这使得 zk-Rollup 交易对最终用户而言成本大幅降低。

结果： EIP-4844发布后，zk-Rollup交易费用从大约0.10美元到0.50美元降至许多情况下低于0.01美元。这使得zk-Rollup在成本上与替代L1协议相比具有竞争力，并加速了用户从以太坊主网向Layer 2的迁移。

zk-Rollup 与其他扩展方案相比如何？

特性	zk汇总	乐观汇总	验证	侧链
校样	ZK有效性证明	欺诈证明（挑战）	ZK有效性证明	独立共识
终局	（校对后）分钟	7天（挑战期）	（校对后）分钟	秒
数据可用性	链上（以太坊）	链上（以太坊）	链下（委员会）	链上（自有链）
安保防护	继承以太坊	继承以太坊	较弱的（链下DA）	独立
提款时间	分钟到几小时	7天（不含快速桥接）	分钟到几小时	会议记录
Cost	低（带斑点）	低（带斑点）	非常低	非常低
EVM 兼容性	种类繁多（类型 1-4）	完整（类型 1）	可变	全
例子	zkSync、StarkNet、Scroll、Taiko	仲裁、乐观、基础	Immutable X，StarkEx	多边形权益证明

相关条款

• 卷起：L2 扩展解决方案的一般类别，它将交易捆绑在一起进行 L1 验证。
• 零知识证明：zk-Rollup 有效性证明所依据的密码学技术。
• 图层2：包含 zk-Rollups 和 Optimistic Rollups 的扩展类别。
• 乐观汇总：另一种汇总模型，使用欺诈证明而不是有效性证明。
• Ethereum：zk-Rollups 可扩展的主要 Layer 1 区块链。
• 数据可用性：要求提供交易数据以供独立验证。
• EVM（以太坊虚拟机）：zkEVM 旨在通过零知识证明来复制的执行环境。
• 拆分以太坊计划采用原生扩容技术，通过 danksharding 与 rollups 互补。
• DAPP：去中心化应用程序越来越多地部署在 zk-Rollups 上，以降低 gas 成本并加快交易速度。
• 加密规则：管理 zk-Rollup 代币及其衍生 DApp 在各个司法管辖区内如何被对待的法律框架。
• 同步： Matter Labs 使用 SNARK 证明的领先 zk-Rollup
• StarkNet： StarkWare 使用 STARK 证明，在没有可信设置的情况下进行了一次重要的 zk-Rollup 测试。

关于 zk-Rollups 的常见问题

zk-Rollups 和 Optimistic Rollups 有什么区别？ zk-Rollups 会生成数学证明（零知识证明）来验证交易的有效性，从而提供即时最终性。Optimistic Rollups 则假定交易有效，并设置 7 天的挑战期，在此期间，任何人如果发现无效交易，都可以提交欺诈证明。zk-Rollups 提供更快的最终性，但构建起来更复杂。

zk-Rollup 的安全性与以太坊一样吗？ zk-Rollup 继承了以太坊的安全性，因为所有状态转换都必须通过 L1 智能合约的有效性证明进行验证。只要以太坊安全且零知识证明系统健全，Rollup 的交易就能保证正确。然而，序列器中心化和升级密钥控制引入了额外的信任假设。

为什么有些零知识汇总（zk-Rollup）项目会使用自己的编程语言？为任意计算生成零知识证明极具挑战性。一些项目，例如 StarkNet 及其 Cairo 项目，使用针对零知识可证明计算优化的自定义语言，从而生成更高效的证明。另一些项目，例如 zkSync Era 和 Polygon zkEVM，虽然接受标准的 Solidity 语言，但会通过专门的管道进行编译，以牺牲一些证明效率为代价，换取开发者的熟悉度。

我能比从乐观汇总（Optimistic Rollup）更快地从零知识汇总（zk-Rollup）提款吗？可以。由于零知识汇总提供有效性的数学证明，因此一旦下一个证明提交并验证通过（通常只需几分钟到几小时），即可处理到 L1 的提款。乐观汇总的标准提款需要 7 天的挑战窗口期，不过快速桥接服务可以提供更快的提款速度，但需要支付一定的费用。

zk-Rollup 能降低 gas 费用吗？答案是肯定的，而且降低幅度很大。通过在链下执行交易，并仅向 L1 提交压缩证明，zk-Rollup 可以大幅降低单笔交易的成本。使用 EIP-4844 blobs，许多 zk-Rollup 交易的成本低于 0.01 美元，而以太坊主网在高峰时段的交易成本则可能高达 1 美元到 50 美元甚至更高。

什么是可信设置？我需要担心它吗？可信设置是基于 SNARK 的零知识汇总 (zk-Rollups) 生成加密参数所需的一次性仪式。如果仪式被破坏（例如，没有参与者删除自己的秘密），则可能生成无效的证明。现代仪式通常有数百名参与者；只需要其中一人诚实操作即可。基于 STARK 的系统（StarkNet）则完全避免了这个问题。

目前哪个 zk-Rollup 与以太坊最接近？截至 2026 年，Taiko 是领先的 Type 1 zkEVM，其目标是完全等同于以太坊，因为它是一个“基于以太坊的 Rollup”，使用以太坊自身的验证器进行排序。Linea 和 Scroll 都已发展到 Type 2 的等同水平，而 Polygon zkEVM 仍为 Type 3，zkSync Era 则采用 Type 4 的非字节码等同方法。

来源

• 复仇： zk-Rollups 文档
• Vitalik Buterin：卷曲游戏不完全指南
• L2Beat：zk-Rollup 风险评估
• Matter Labs：zkSync 时代文档
• StarkWare：STARK 验证白皮书