以太坊与 Solana 上的 ZK 技术对比

作者：Kyrian Alex 来源：medium 翻译：善欧巴，金色财经

长期以来，区块链技术对扩展解决方案的需求一直是一个备受争议的话题。

我想大家都知道，随着区块链网络的发展，每秒交易量 (TPS) 成为一个关键问题。比特币和以太坊等主要区块链的当前容量不足以处理广泛采用所需的交易量。

例如，比特币每秒处理约 7 笔交易，而以太坊每秒处理约 15 笔交易。相比之下，Visa 平均每秒处理约 1,700 笔交易。如果没有扩展解决方案，区块链就无法与传统金融系统竞争并实现大规模采用。

如果我们看看这些交易的实际成本会怎么样？

随着越来越多的人同时使用区块链，交易费用变得非常高，然后在高峰使用时段，它会阻碍用户并使小额交易变得不切实际。例如，在 2020 年和 2021 年的 DeFi 热潮期间，以太坊 gas 费飙升，甚至小额交易也变得过于昂贵。

问题该如何解决？

我们通过引入扩展解决方案来解决这个问题。

扩展解决方案是一种旨在提高区块链网络容量和效率以处理更多交易的技术。扩展解决方案的主要目标是提高网络吞吐量（以每秒交易数 (TPS) 衡量），同时保持或提高安全性、去中心化和成本效益。

扩展解决方案对于降低交易成本必不可少，这样才能让区块链技术为更广泛的受众所用，并可供日常使用。缓慢的交易时间和高昂的费用会降低用户体验，阻碍新用户的使用，并限制去中心化应用程序 (DApps) 的可用性。

为了吸引和留住用户，区块链网络必须提供无缝、快速且经济高效的交易，这可以通过有效的扩展解决方案实现。

今天，我们将探讨不同的网络如何应对这些挑战，特别是通过比较以太坊上的 zk Rollups 和 Solana 上的 zk Compression。这两种技术都旨在增强可扩展性，但它们以不同的方式实现这一目标，反映了各自生态系统独特的设计理念和优先事项。

什么是 ZK Rollups？

Zk-rollups 是 L2 扩展解决方案，通过将计算和状态移出链下，同时将交易数据以捆绑批次的形式存储在链上，来提高区块链的可扩展性。

他们利用称为零知识证明的加密证明来证明这些捆绑交易的有效性，而无需透露实际数据。这既保证了以太坊主网的安全，又使侧链上的交易更快、更便宜。

它们如何工作？

• 序列器对链下交易进行批处理。

• 序列器生成 zk-SNARK（简洁的非加密知识论证）证明，这是一种紧凑的加密证明，可在不泄露所有细节的情况下验证交易的有效性。

• 证明和交易数据提交至以太坊主网。

• 任何人都可以验证主网上的证明，确保交易有效。

• 如果有争议，任何人都可以提交原始交易数据进行链上结算，从而利用以太坊强大的安全性。 Rollup 包含一个加密证明（具体来说是零知识证明），用于验证捆绑交易的正确性。 以太坊网络只需验证此证明，而不必验证每笔交易，从而大大减少了计算负载。

• 交易在汇总中以链下分组形式进行。

• 生成零知识证明来确认聚合交易的有效性。

• 证明和最少的摘要数据被提交到以太坊主网进行验证。

• 验证成功后，以太坊主网上的状态将更新以反映汇总交易

什么是 ZK Compression？

ZK Compression是一种通过仅将压缩数据的“指纹”（哈希）存储在链上同时保持数据的隐私来降低 Solana 区块链上的数据存储成本的技术。

ZK Compression 中的“ZK”代表零知识，表示压缩数据的隐私得到保留。这种方法有助于大幅减少需要存储在链上的数据量，从而降低开发人员的存储成本。

ZK Compression如何全面发挥作用？

ZK Compression 通过利用零知识（ZK）技术来降低 Solana 上的状态成本，即在区块链上存储和维护账户余额和智能合约存储等数据的成本。

以下是其工作原理的详细分解：

1. 每个账户的数据被压缩成一个唯一的哈希值。这个哈希不仅包括账户的信息，还包括它在状态树中的位置，确保它的唯一性。这个哈希存储在状态树的叶节点中。

2. 状态树是一种类似于 Merkle 树的数据结构，其中每个节点都是其子节点的哈希值。状态树汇总所有帐户信息和数据，将其压缩为单个顶级哈希值，称为状态根。

3. 状态根，即状态树的顶层哈希值，存储在区块链上。此根充当整个状态树的指纹，确保树中所有数据的完整性和完整性。

4. 详细的账户数据不直接存储在区块链上。而是作为调用数据存储在更便宜的 Solana 账本空间中。只有状态根和一些基本元数据存储在链上，在保证数据安全的同时，大大降低了存储成本。

5. 为了确保压缩数据的完整性和真实性，ZK Compression 使用零知识证明 (ZK-proofs)。这些证明可在不泄露数据实际内容的情况下验证数据的准确性和完整性，从而确保即使经过压缩的数据也能保持安全且可验证。

请注意，ZK Compression 不是 L2 解决方案，而是为了提高 Solana 上的数据存储效率而进行的升级。

ZK Compression 不是第 2 层汇总，因为与 L2 解决方案不同，ZK Compression 中的交易执行和状态存储直接在第 1 层 (L1) 链上进行，在本例中为 Solana。

关键区别在于执行和状态的管理位置。使用 zk Rollups，这些过程发生在辅助链上，辅助链定期向主 L1 链发送承诺和证明。相比之下，ZK Compression 将所有执行和状态保留在 Solana 本身上，而不是保留在单独的链上。

这一根本区别意味着，虽然 zk Rollups 将一些流程卸载到辅助层以增强可扩展性，但 ZK Compression 直接在主区块链上优化数据存储，而无需创建单独的执行层。

以太坊和 Solana 上的 zk Rollups 和 zk Compression 之间的主要区别

以太坊上的 zk Rollups 和 Solana 上的 zk Compression 之间的主要区别从根本上在于它们增强区块链可扩展性和优化数据存储的方法：

1.执行和状态管理：

• zk Rollups：交易执行和状态存储在独立于以太坊主网的辅助链上进行。辅助链定期向以太坊主网发送承诺和证明。

• zk 压缩：所有交易执行和状态存储都直接发生在第 1 层 (L1) 链上，即本文中的 Solana。不涉及单独的辅助链。

2. 链上数据处理：

• zk Rollups：仅将加密证明和最少的摘要数据提交给以太坊主网进行验证。这种方法最大限度地减少了主网的计算负载。

• zk 压缩：只有压缩数据的“指纹”（哈希）和相应的 ZK 证明才会存储在 Solana 区块链上。这大大减少了链上存储的数据量，从而降低了存储成本。

3.隐私和完整性：

• zk Rollups：利用 zk-SNARK（简洁的非加密知识论证）证明来确保交易有效性，而无需透露详细的交易数据。这既能保护隐私，又能保护以太坊主网的安全。

• zk 压缩：将数据压缩与 ZK 证明相结合，以优化区块链存储，同时从数学上证明压缩数据的完整性。它确保解压后的数据与原始数据匹配，而不会泄露内容，从而保护隐私。

4.解决方案的性质：

• zk Rollups：考虑第 2 层 (L2) 扩展解决方案，因为它们将交易执行和状态管理卸载到二级链，从而增强了可扩展性并降低了主网的成本。

• zk Compression：不属于 Layer 2 Rollup，而是 Solana Layer 1 链上的升级，旨在直接提高数据存储效率。它无需引入单独的执行层即可优化存储成本。

结论：

总而言之，关于扩展的两种观点都强调了平衡方法的重要性，以确保区块链网络能够在保持其核心原则的同时实现可持续发展。

Solana 在这方面取得的成就为整个区块链行业采用先进的扩展解决方案提供了令人信服的案例，为更广泛的采用和创新铺平了道路。