近期以太坊联合创始人 Vitalik Buterlin 发表文章,他认为以太坊在尚未完全进入 2.0 之前需要全力推进 Layer 2 技术 Rollup,提升网络的可扩展性。

撰文:潘致雄

作为以太坊最有潜力的扩容方案 ZK Rollup,除了已经上线主网的 Matter Labs 和路印团队之外,Aztec 和 iden3 近期也都发布了相关的最新进展,iden3 更是首次公开了 Hermez 项目的 白皮书

Hermez 与其他几家 ZK Rollup 实现不同之处在于,他们的解决方案将聚焦在「转账」这一特定场景,而全面放弃通用的 ZK Rollup 技术,因为通用型的 ZK Rollup 技术不仅工程实现难度较高,开发者也可能会面临二次开发,或者学习新的编程语言。

他们认为,以太坊主网有 50% 以上的交易是转账,还有很大一部分是交易所的充值提现,所以如果可以优化这部分的 Gas 消耗和链上资源,那就可以大大降低 Gas 价格,为更复杂的链上智能合约腾出空间。

而且从能提升的性能来看,iden3 也有信心为以太坊主网提升两个数量级的 TPS,达到 Visa 网络的平均水平。目前以太坊的 TPS 约 15 左右,而 Visa 网络的平均水平约 2000 TPS。

速览以太坊 ZK Rollup 扩容方案 Hermez,将专注转账高频场景

同时 Hermez 项目也首次公开将发布代币 HEZ,作为节点竞拍的支付手段,价高者将成为下一轮打包交易的节点运营商(官方称之为协调者或 coordinator),为 Hermez 这条 Layer 2 网络提供服务,他们将这一套机制称为「捐赠证明」(Proof-of-Donation)。为了启动 HEZ 代币的初始流动性,项目方也计划进行流动性挖矿等激励活动。

在代币经济学的部分,Hermez 尚未提供非常详细的内容,「HEZ 被用来竞标成为协调者,竞标成功所支付的代币将会被捐赠、销毁或者用来激励网络的使用,这是目前核心协议内唯一的经济设计。」另外,iden3 还在白皮书中表示,Hermez 是一个完全开源和由社区推动的项目。

为什么 ZK Rollup 值得关注?

近期以太坊联合创始人 Vitalik Buterlin发表 文章,他认为以太坊在尚未完全进入 2.0 之前需要全力推进 Layer 2 技术 Rollup,提升网络的可扩展性。所以甚至可以把 Rollup 战略称为 Phase 1.5。而且在 ETH 2.0 完全上线后(数年时间),Rollup 也可以为主网的性能带来进一步提升。

Rollup 是继 Plasma 和状态通道之后最新的一代扩容方案的概念统称,从具体方案上又会分为 ZK Rollup 和 Optimistic Rollup 两类。ZK Rollup 是利用零知识证明这类密码学技术确保网络和数据的安全性,而 Optimistic Rollup 则是利用类似 Plasma 的「欺诈证明」,以博弈机制确保网络的安全性。

「如果想全面了解 Rollup 的前世今生以及技术优势,建议阅读这篇:以太坊扩容最热门主力方案 Rollup 学习指南

然而在 ZK Rollup 这个扩容概念下,还有各个团队自己不同的实现方式,目前开发进度最快的有国内的路印协议和海外 Matter Labs 的 zkSync 这两套方案,目前都已部署到以太坊主网。路印协议从交易所场景切入,而 Matter Labs 的目标则是要实现更通用的二层网络,所以同时还发明了基于零知识证明的智能合约编程语言 Zinc,虽然它不是图灵完备的。

最近隐私技术解决方案 Aztec 还推出了 2.0 版本,这是一个更关注隐私的 ZK Rollup 扩容方案,也推出了隐私智能合约编程语言 Noir。目前 Aztec 2.0 已上线以太坊测试网。

而 iden3 研发 ZK Rollup 的初衷是希望用于「身份认证」这一特殊场景的,所以算是个专用型扩容方案。但是此次由该团队推出的 Hermez 则是转换了方向,将专注在转账这一确定场景中,而没有关注身份或者其他更通用的应用。

如何达到 Visa 级别的交易吞吐量?

根据一些公开资料来看,由于 ZK Rollup 的几家研发机构都是基于同一套的概念框架下,所以扩容的效能差不多,都可以提升两个数量级左右的吞吐量。所以各个项目方也表示,这可能可以媲美 Visa 网络的平均值。

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ZK Rollup 能做到如此的提升,最主要的原因是对交易数据进行了压缩。而打包交易和验证交易的方式是通过 zk-SNARK 技术实现的,这样就能大幅度减少交易成本,确保安全性,也可以解决 Plasma 之前遇到的问题。

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根据 Hermez 白皮书中的计算,相比以太坊主网交易需要超过 109 字节而言,「压缩」过的 ZK Rollup 交易只需要 8 字节。减少了每笔交易的数据量,也就能增加网络整体的交易吞吐量。

速览以太坊 ZK Rollup 扩容方案 Hermez,将专注转账高频场景交易数据压缩前后对比

捐赠证明

对于 Layer 2 网络来说,一般都存在节点 / 运营商 / 协调者 / 验证者的角色,一般需要负责处理交易数据并进行验证打包等,是这个二层网络的支持者和维护者。Hermez 将这个角色称为「协调者」(coordinator)。

在 Hermez 的方案中,使用一种叫做「捐赠证明」的机制来筛选协调者,每一位获胜的协调者拥有下一次向以太坊主网发布 Rollup 交易的权利。

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共分为两个阶段,第一步为竞拍,使用 Hermez 的原生代币 HEZ 进行拍卖,在限定时间内出价最高的人成为下一轮的协调者。

第二个阶段为「捐赠」,该获胜协调者出价的 HEZ 会投入一个智能合约,然后合约会将这些 HEZ 分为三个部分:

  • 30% 销毁:这部分 HEZ 将被永久移除(这意味着 HEZ 代币是通缩的);
  • 40% 捐赠:这部分 HEZ 将被转入捐赠账户,这些捐款可能会提供给开发者资助平台 Gitcoin 或其他捐赠平台,进行二次方捐款;
  • 30% 奖励:这部分 HEZ 将会被作为 Hermez 网络的奖励作为激励,以提升网络采用度。

代币分配

Hermez 将发行 1 亿枚 HEZ 代币,初始的流通率为 8.25%。其中,

  • 65% 分配给激励措施或战略合作伙伴;
  • 20% 分配给 Hermez 的创始人;
  • 15% 分配给 Hermez 的开发团队。

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团队和创始人的代币最多需要 3 年时间才完全解锁,其他部分的代币 2 年时间完全解锁。