區塊鏈技術的可擴展性和效率問題得以透過引入 zk Rollups 和 zk Compression 等擴展解決方案而顯著改善。
原文：Comparing ZK on Ethereum vs Solana
作者：Kyrian Alex
編譯：白話區塊鏈
封面： Photo by Pawel Czerwinski on Unsplash
長期以來，區塊鏈技術中的擴展解決方案需求一直是一個備受爭議的議題。眾所周知，隨著區塊鏈網路的擴展，每秒交易數（TPS ）成為一個關鍵問題。目前像比特幣和以太坊這樣的主要區塊鏈的容量不足以處理廣泛採用所需的交易量。
例如，比特幣每秒處理約 7 筆交易，而以太坊處理約 15 筆。相比之下，Visa 平均每秒處理約 1,700 筆交易。沒有擴展解決方案，區塊鏈無法與傳統金融系統競爭並實現大規模採用。
那麼，如果我們看一下實際交易的成本呢？
實際情況也是如此……隨著越來越多的人同時使用區塊鏈，交易費用變得非常高昂，高峰時段更是會阻礙用戶，並使微小交易變得不切實際。例如，在 2020 年和 2021 年 DeFi 繁榮期間，以太坊的 Gas 費用飆升，使得即使是小額交易也變得極其昂貴。
那麼，我們該如何解決這個問題呢？我們透過引入擴展解決方案來解決這個問題。
擴展解決方案是一種旨在提高區塊鏈網路容量和效率的技術，以處理更高交易量的設計。擴展解決方案的主要目標是增加網路的吞吐量，即每秒交易數（TPS），同時保持或改進安全性、去中心化和成本效益。
擴展解決方案對於降低交易成本至關重要，使區塊鏈技術能夠被更廣泛的用戶接受並用於日常使用。緩慢的交易時間和高昂的費用會降低使用者體驗，阻礙新使用者的加入，並限制去中心化應用程式（DApps）的可用性。
為了吸引和留住用戶，區塊鏈網路必須提供無縫、快速且具成本效益的交易，這可以透過有效的擴展解決方案來實現。
今天，我們將探討不同網路如何應對這些挑戰，特別是比較以太坊上的 zk Rollups 和 Solana 上的 zk Compression。這兩種技術都旨在提升可擴展性，但它們透過不同的方式實現這一目標，反映了各自生態系統獨特的設計理念和優先事項。
1. 什麼是 ZK Rollups？
ZK Rollups 是一種 L2 擴展解決方案，透過將計算和狀態遷移到鏈下，同時將交易資料打包成批量儲存在鏈上，從而增加了區塊鏈的可擴展性。
它們利用稱為零知識證明的密碼學證明來證明這些打包交易的有效性，而不洩露實際資料。這樣一來，在以太坊主網保持安全的同時，能夠在側鏈上實現更快速和更便宜的交易。
它們是如何運作的？
一個順序器將交易批量處理在鏈外。
Sequencer 產生 zk-SNARK（簡潔非密碼知識證明）證明，這是一種緊湊的密碼學證明，驗證交易的有效性而不揭示所有細節。
證明和交易數據被提交到以太坊主網，任何人都可以在主網上驗證證明，確保交易的有效性。 在有爭議時，任何人都可以提交原始交易資料進行鏈上結算，這利用了以太坊的強大安全性。 Rollup 包含一個加密證明（具體來說是零知識證明），用於驗證捆綁交易的正確性。以太坊網路只需驗證這個證明，而不是每筆交易，從而大大減少了計算負載。 交易在鏈下被分組到 Rollup 中。 產生零知識證明以確認聚合交易的有效性。 證明和最小的摘要數據被提交到以太坊主網進行驗證。 成功驗證後，以太坊主網路上的狀態將更新以反映 Rollup 交易。
2、什麼是 ZK Compression？
ZK Compression 是一種在 Solana 區塊鏈上用來減少資料儲存成本的技術，它僅在鏈上儲存壓縮資料的「指紋」（雜湊），同時保持資料的隱私性。
ZK Compression 中的「ZK」代表零知識，顯示壓縮資料的隱私性受到保護。這種方法幫助顯著減少了需要儲存在鏈上的資料量，從而降低了開發者的儲存成本。
ZK Compression 是如何完全發揮作用的？
ZK Compression 透過利用零知識（ZK）技術來降低 Solana 上的狀態成本，這指的是區塊鏈上儲存和維護資料（如帳戶餘額和智慧合約儲存）的成本。
以下是其工作原理的詳細分解：
每個帳戶的資料被壓縮為一個唯一的雜湊值。這個哈希值不僅包括帳戶的信息，還包括其在狀態樹中的位置，確保其唯一性。這個哈希值儲存在狀態樹的葉節點中。
狀態樹是一種類似 Merkle 樹的資料結構，其中每個節點是其子節點的雜湊。狀態樹匯總了所有帳戶資訊和數據，將其壓縮成稱為狀態根的頂級雜湊值。
狀態根是狀態樹的頂級哈希值，儲存在區塊鏈上。這個根作為整個狀態樹的指紋，確保了樹中所有資料的完整性和完整性。
詳細的帳戶資料不會直接儲存在區塊鏈上。相反，它作為呼叫資料儲存在更便宜的 Solana 帳本空間中。只有狀態根和一些基本的元資料儲存在鏈上，大幅降低了儲存成本，同時保持資料安全性。
為了確保壓縮資料的完整性和真實性，ZK Compression 使用零知識證明（ZK-proofs）。這些證明驗證資料的準確性和完整性，而不揭示其實際內容，確保即使是壓縮的資料也能保持安全和可驗證性。
請注意，ZK Compression 不是一個 L2 解決方案，而是一種升級，旨在提高 Solana 上資料儲存的效率。
ZK Compression 不同於 L2 滾動解決方案，因為在 ZK Compression 中，交易執行和狀態儲存直接在第一層（L1）鏈上進行，即在 Solana 上進行。
關鍵區別在於執行和狀態的管理位置。在zk Rollups 中，這些過程發生在一個輔助鏈上，該鏈定期向主 L1 鏈發送承諾和證明。相比之下，ZK Compression 將所有執行和狀態保留在 Solana 本身，而不是在單獨的鏈上。
這種根本區別意味著，雖然 ZK Rollups 將一些過程轉移到第二層以增強可擴展性，但 ZK Compression 直接在主區塊鏈上優化數據存儲，而不會為執行創建單獨的層。
3、二者區別
zk Rollups 和 zk Compression 在以太坊和 Solana 上的關鍵差異根本上體現在它們增強區塊鏈可擴展性和優化資料儲存的方法上：
1）執行和狀態管理：
- zk Rollups：交易執行和狀態儲存發生在一個輔助鏈上，與以太坊主網路分開。此輔助鏈會定期向以太坊主網發送承諾和證明。
- zk Compression：所有交易執行和狀態儲存直接在第一層（L1）鏈上進行，即在 Solana 鏈上。這裡沒有涉及單獨的輔助鏈。
2）鏈上資料處理：
- zk Rollups：僅將加密證明和最小的摘要資料提交到以太坊主網進行驗證。這種方法最大程度地減少了主網的計算負載。
- zk Compression：僅在 Solana 區塊鏈上儲存壓縮資料的「指紋」（哈希）和相應的 ZK 證明。這顯著減少了鏈上儲存的資料量，從而降低了儲存成本。
3）隱私和完整性：
- zk Rollups：利用 zk-SNARK（簡明非密碼學知識論證）證明確保交易的有效性，同時不洩露詳細的交易資料。這種方法在保護以太坊主網的隱私的同時確保安全性。
- zk Compression：結合資料壓縮和 ZK 證明，優化區塊鏈存儲，同時數學上證明壓縮資料的完整性。它確保解壓縮後的資料與原始資料匹配，同時不揭露內容，從而保護隱私。
4）解決方案的性質：
- zk Rollups：被視為第二層（L2）擴展解決方案，因為它們將交易執行和狀態管理轉移到次級鏈上，增強了可擴展性並降低了主網的成本。
- zk Compression：不被歸類為第二層滾動解決方案，而是一種升級，直接在 Solana 的第一層鏈上提高資料儲存效率。它優化了儲存成本，而無需引入單獨的執行層。
4、結論
綜上所述，這兩種擴展方法都強調了在維持區塊鏈網路核心原則的同時，確保網路可持續成長的平衡方法的重要性。
在這方面，Solana 在採用先進的擴展解決方案方面取得了顯著成就，為區塊鏈行業的廣泛採用和創新鋪平了道路。
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