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万字长文捕获 ZK Rollup 时代价值

编辑: 时间:2022/5/7 0:26

作者:Lewis Liao,Zonff Partners高级投资经理
来源:Zonff Partners

导读:以太坊即将迎来它的 Layer 2 时代,而在所有 L2 扩容技术中 ZK Rollup 是最好的解决方案之一。零知识证明技术加上 Rollup 扩容技术能够擦出什么样的火花?ZK Rollup 比其他扩容技术好在哪里?如何才能被快速地采用?以投资的眼光看,ZK Rollup 时代价值又如何捕获,会产生什么样的创新应用?希望本文的论述能够给你带来一些启发。

文章目录

1. 为什么关注 Zero-Knowledge(ZK)Rollup?

Optimistic 与 ZK 方案对比

2. ZK Rollup 扩容方案的格局是怎样的?

ZK Rollups 主要玩家对比

ZK Rollup 的优势

ZK Rollup 的痛点

3. 扩容的未来是怎样的

技术问题

走向市场问题

走向社区问题

4. 如何投资扩容生态

为什么关注 Zero-Knowledge(ZK)Rollup?

零知识(Zero-Knowledge)密码学被称为我们这一代最被低估的技术之一,与新闻报道铺天盖地的宣传人工智能和大数据等主题不一样的是,几乎没有媒体关注零知识技术。尽管如此,这项技术仍然是一项伟大的突破,它给这个个人信息无处藏身的大数据时代,带来了宝贵的隐私保障。

零知识密码学是一个广泛的主题,但在本文中,我们只重点关注一个与区块链最相关的领域:零知识证明。零知识证明是一种非交互式、零知识的知识论证,该方案假设有两方:证明者和验证者。证明者希望向验证者证明他们知道一些信息,但不透露它是什么。同时,验证者将查看证明并接受或拒绝它。

这些方案具有三个属性:

完整性:任何有效的结果都可以证明给定程序

稳健性:任何不诚实的行为者都无法创建有效的证明

零知识:验证者对证明的输入一无所知,只知道结果

在所有数据链上公开可见的区块链领域,这种在不揭示陈述的真实情况下证明一个陈述是一种强大的原语。不论对个人、企业还是政府来说,这项技术都能够解决许多现实存在的痛难点问题,如保护用户数据、设计敏感系统或合同、证明公共物品分配的公平性和实现更高效经济的政府机构。

在区块链领域,除了应用于隐私保护之外,最惹人注目的应用是以太坊的扩容方案 ZK Rollup。目前以太坊正在拥抱以 Rollup 为中心的扩容方案,它在去中心化、安全性和可扩展性上体现出了最优化的权衡。从本质上讲,以太坊升级将使网络更具可扩展性、可持续性和安全性。

以太坊的扩容方案分为链上扩容和链下扩容。

链上扩展技术是对区块链基础层的升级,以提高可扩展性。以太坊的长期链上扩展解决方案称为分片,它实际上将基础层分成 64 条链,由信标链确保共享安全。

链下扩展是指使用外部执行层而不是基础层的扩展解决方案。这些第 2 层或“L2”是位于基础层之上的辅助层,为整个区块链提供更多的交易能力。

以太坊拥抱的 L2 s 方案就是 Rollup,它能够带来以下特性:

通过 Rollup,以太坊可以在不牺牲安全性的情况下从约 25 TPS 增加到 3,000 TPS;

通过 Rollup,用户的资金不会被窃取或审查(就像某些侧链上的情况一样);

用户始终可以访问 L1 上的数据,没有人可以阻止用户的资金随时安全的退出 Rollup;

目前的解决方案中有两种(主要)类型的 Rollup:ZK Rollup(ZKRU)和 Optimistic Rollup(OR)

Optimistic 与 ZK 方案对比

Optimistic Rollup 相对于 ZKRU 是一个更加成熟的解决方案。目前 Optimstic 和 Arbiturm 的产品已经可供以太坊开发人员使用。但是由于使用欺诈证明机制,其提款时间和安全性目前来看值得商榷,同时其成本优化相比 ZK 也略逊一筹。而 ZK Rollup 的弱点基本都属于技术问题,随着大量优秀的开发人员投入到相关研究,包括 Vitalik 在内的大多数人都认同 ZK Rollup 在未来会是更优秀的扩容方案。

两者相较,各解决方案的 Gas 费用和 TPS 如下:

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四大方案各自费用

来源:Xiang|W3.Hitchhiker,以上计算前提是以当前 ETH 价格为 2500 u,区块 gaslimit 为 30000000,gas 费用为 30 Gwei,平均 13 秒的出块时间计算,极限 TPS 指对应运行环境占领了所有以太坊区块空间(在证明验证上花费 500000 gas),普通 TPS 指对应运行环境占领了所有以太坊 1/3 的区块空间。

从效率成本上来说,ZK 方案要比 OR 方案的效率更高,具有更高的 TPS 和更低的费用。

从时间成本上来说,由于欺诈证明机制,在 Optimtisc Rollup 上提款需要 7-14 天的提交期以供其他人来证伪潜在的作恶行为。虽然目前已经有类似 Boba Network 等 Optimstic Rollup 解决方案提出的流动性池机制来减少提款期。

从兼容性上来说,Optimsitic 和 ZK 都面临着需要兼容适配复杂 EVM 合约调用操作的问题,但 Optimstic 实现起来更容易,包括 Arbiturm,Optimsim 在内的 OR 解决方案都拥有 EVM 兼容的虚拟机,允许其能够处理在以太坊主链上发生的所有事务。

ZK Rollup 发展受到限制的最主要问题之一即是以太坊 EVM 的兼容性问题。在 EVM 设计之初,开发者们完全没有想到之后会用到 ZK 技术,EVM 操作生成可用的零知识证明是几乎不可能的,由此催生了 ZK-EVM 的需求。在之前不少人认为实现 ZKSync 2.0 至少需要几年时间,不过 ZKSync 2.0 公共测试网在二月底已正式上线,这也是以太坊测试网上首个兼容 EVM 的 ZK Rollup,或许 ZK Rollup 的正式大规模实际使用要比我们想象的要快一些。

为什么兼容 EVM 对于 ZK 来说如此困难?

现有的 ZK Rollup 解决方案中,大多只能够支持简单的支付和 Swap 场景。其原因是,ZKEVM 除了需要正常执行智能合约的字节码以外,还需要生成一个 Proof 来表明交易达成后状态已正确更新,由于 EVM 的设计和 ZK 证明的算法原理等问题,使得两者兼容非常困难。

从安全性上来说,OR 的安全性来自于经济学,必须设计合理的激励机制驱使一批主链上的验证人随时监测提交者,并准备提交欺诈证明,对于提交者,也需要通过质押等方式确保节点作恶会付出相应的代价。ZK 的安全性来自于数学或者密码学,能够做到去信任化,数学和密码学提供的保障要远比乐观的相信人性不会作恶更可靠。

两者相较,ZK Rollups 的优缺点如下。

优点

每个事务中包含的数据更少,增加了第 2 层的吞吐量和可扩展性,与 Optimistic Rollups 相比,更大的可扩展性和降低交易成本的好处;

无需任何人监控 ZKR;

不需要像 Optimistic Rollups 中那样的欺诈争议窗口,将提款时间从大约 2 周减少到几分钟;

默认启用隐私;

缺点

计算零知识证明的难度将需要数据优化以获得最大吞吐量;

最初构建和集成到以太坊网络比 Optimistic rollups 更难;

相对来说,ZK Rollup 的弱点基本都属于技术问题,随着大量优秀的开发人员投入到相关研究,相信这些问题都会得到解决,并且包括 Vitalik 在内的大多数人都认同 ZK Rollup 在未来会是更优秀的扩容方案。

ZK Rollup 扩容方案的格局是怎样的?

ZK Rollups 主要玩家对比

ZK Rollup 技术领域有两个主要的玩家:zkSync 和 StarkWare

下表从团队、技术、数据可用性、融资和支持者以及当前产品和路线图等方面直观展示了两者之前的一些主要差别。

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从团队上来说,StarkWare 更加学术,团队由世界级的密码学家和科学家组成,多年来在零知识领域开拓创新,发表了许多学术论文,并正在将其转化为现实产品 StarkWare;zkSync 团队没能够找到更多的信息,但从其产品发布来看,具有跨行业者的气质,办事效率高。

从技术上来说,StarkWare 总的来说是一个更加优秀的技术,它提供了区块链终结性(finality),这意味着它的资本效率是最优的。此外 STARK 的主要优势是:

发明并构建了自己的 ZK-STARK 系统,而 zkSync 的技术栈是由其他人建造的(由 Aztec 构建的 PLONK)。这也意味着 StarkWare 对技术的掌握和提高技术的能力都更强;

已经有多个系统在生产环境中运行,这些系统使用一种称为 Cairo 的图灵完备编程语言,该语言是现成可用的。Matter Labs 处于生产环境中的只有一个简单的支付系统,没有图灵完备的语言可用;

更快、更安全(从密码学的意义上来说)、透明(无需可信设置)和后量子安全,而 Matter Labs 使用的核心技术(由另一个团队构建)较慢,需要可信设置,并且可以被量子计算机攻破;

从数据可用性上来说,StarkWare 首创了 Volition 系统用来解决 DA 问题。Volition 允许终端用户每笔交易都可以在 rollup 方案(链上数据可用性)和 validium 方案(链下数据可用性)之间选择。zkSync 使用的是基于 Volition 的 zkPorter 技术,其主要区别是:Volition 方案中用户可以基于每一笔交易选择数据存储方式,而 zkPorter 方案中用户基于每一个账户选择交易结算方式 (zkPorter 账户只能通过链下 DA 方式产生交易)。另外,zkPorter 的链下 DA 系统更加去中心化,因为其 DA 由 zkSync 原生代币激励的守卫者网络 (Guardian) 提供安全保障,而不是一个中心化的“DAC”。

从融资和支持者上来说,StarkWare 估值 20 亿美元,并且正在以 60 亿美元的估值在进行 D 轮融资。这是一个世界级的融资水平,有许多著名投资者。其支持者包括一些大亨和以太坊基金会的成员,Vitalik 自己还审查了 StarkWare 发布的大部分文章。zkSync 和 StarkWare 相比,相对没有那么多著名的投资者,看起来像一个大型的 Defi/CEX 加密家庭融资。其中每一个项目都为人熟知,他们联合起来能形成很好的生态。不过这一点很重要,ZK Rollup 的成功将在很大程度上依赖于 DeFi 协议的加入和与 CEX 的直接集成。

从当前产品和路线图来说,2020 年 6 月,StarkWare 首先推出 StarEx,这相当于他们路线图中的“行星”(Planets) 阶段,并允许创建由 Cairo 和 STARKs 提供支持的需许可的、应用专用型的 ZK Rollup,即 dydx、Immutable、Deversifi、Sorare 等,它们是由 StarkEx 的在产版本支持的 4 个主要应用。截至 2022 年 3 月,StarkEx 已经处理了 1.34 亿笔交易,其累计交易量达 4900 亿美元,锁仓量达 11 亿美元。

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StarkWare 路线图

来源:StarkWare

在 2021 年 11 月 29 日,他们发布了 StarkNet 的主网 Alpha 版本,迅速向路线图中的“星群”(Constellations) 阶段发展。StarkNet 是我们所期待的无需许可、多应用的通用型 ZK Rollup。截至 2022 年 3 月,StarkNet 测试网 Goerli 共产生 140 万笔交易,主网共产生 4.5 万笔交易。在合约部署方面,测试网 Goerli 上共有 2.6 万合约,主网上共有 1600 合约。

初步阶段 StarkNet 将由一个中心化的证明者驱动,应用程序将需要申请白名单按顺序部署,像 Optimism 一样。他们的计划是发展生态系统,并逐步将 StarkNet 去中心化以实现路线图中的“宇宙”(Universe) 阶段。

zkSync 的路线图可以总结为下图 4 个步骤。第一阶段对应于 2020 年 6 月推出的 zkSync 1.0,大致相当于一个没有智能合约集成的 ZK Rollup。用户可以发送和接收代币,但缺乏可组合性。目前许多有前景的项目已经部署在 1.0 版本上了。

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zkSync 路线图

来源:Matter Lab

路线图的第二阶段随着 zkSync 2.0 在主网上线而开启,它包含了我们所期待的一切:完全兼容 EVM 的 ZK Rollup 并且具有智能合约可组合性。ZkSync 2.0 最初计划于 8 月在主网上推出,但由于一些技术难题而推迟了。这些问题现在正在测试网上进行测试,并逐步得到解决,10 月份 zkSync 宣布了其最近完成的一些技术细节和部署了一个类似 AMM 的测试网 (uniswap) 来验证其 EVM 兼容性。Matter Labs 为确保 LLVM/Solidity 兼容性而延迟发布,起初可能令人沮丧,但它将帮助每一个以太坊工具和依赖在 zkSync 2.0 实现本地集成。

ZK Rollup 的优势

ZK Rollup 解决方案能够带来一些独特的优势,如隐私保护、保留可扩展性和跨链应用的实现。

隐私是 ZK Rollup 的优势与特点之一

无许可区块链可以在不信任第三方的情况下实现计算完整性,但它们在可扩展性和隐私方面付出了代价。从 1980 年代开始,诸如零知识证明、交互式证明和概率可检查证明等证明系统的理论工作已经阐明了解决这两个问题的途径,并体现在实际应用中;

保留可扩展性给予开发者理论上几乎无限的计算能力

这使得将互联网上的生态都移植过来成为可能,如对战类的游戏以前在以太坊上很难实现,但 ZK Rollup 可以改变这一点。此外,超强的计算能力再加上区块链的特性,还能够衍生出很多新的应用;

另外就是跨链应用,ZK Rollup 的代表之一,StarkNet 有非常多样化的桥接功能

开发人员可以从 L1 向 L2 发送任何负载(不是转账),即把 dApp 的头部部署在 L2,在这里可以进行费用较低的治理或游戏操作,而向 L1 的流动性发送指令。就像将 L2 作为大脑,而 L1 作为肌肉;

ZK Rollup 的痛点

ZK Rollup 虽然是一个非常好的以太坊扩容方案,但其应用仍然伴随着一些风险,如流动性割裂、通信难题和技术障碍带来的可组合行降低以及中心化风险等。

流动性割裂问题在目前的多链格局下已经日益凸显,这并不是 ZK Rollup 应用面临的独有问题

由于多种技术方案的存在,未来 rollup 网络的数量更多,将会带来更严重的流动性割裂情况。好消息是有许多跨链通信技术方案着手解决这个问题,如 LayerZero 在 2022 年 3 月上线的 StarGate(注意,目前 StarGate 并不支持 ZK Rollup)。LayerZero 在保证安全性的前提下,正在给我们带来一个“全链未来”,包括状态共享、统一桥的流动性、跨链借贷、Swap 和多链收益聚合器;

可组合性问题主要体现在主链 dapp 和子链 dapp 之间的交互

在以太坊上构建的每个新协议都像乐高积木一样,其他协议可以轻松地在其上构建,这也是 DeFi 发展迅速的原因之一。如果无法解决通信和合约标准问题,那么子链上的 dapp 需要重新建立自己的生态,这就造成了更大的资源浪费。不仅是子链和主链之间,子链和子链之间也需要构建通信机制和相应合约标准;

中心化风险主要是由于当前各类 Rollup 解决方案中

负责执行、排序、压缩和打包交易的 sequencer 目前都是一个较为中心化的角色。Rollup 若想进一步的提升安全性,必须要着手解决当然的中心化问题;

扩容的未来是怎样的

在以太坊的扩容路线图中,描述了一个短期以太坊以 Optimistic Rollup 为主,而中长期则会采用“分片 + ZK Rollup”的扩展场景。

综合来看,Rollup 无疑是以太坊扩容的最佳选择,它最大的特点就是安全性和可扩展性,尽管在可编程性方面需要时间进行技术攻关,但中长期来看,这是一项非常理想的扩容技术,以太坊分片与 ZK Rollup 的结合,会将所谓的不可能三角破解,同时 zkEVM 的推出能够兼顾可编程性,帮助开发者更轻松地向第二层转移。

从中长期来看,随着 ZK-SNARK 技术的改进,ZK rollups 将在所有用例中胜出。—Vitalik Buterin

尽管如此,ZK Rollup 要真正走向大规模应用,还要很多问题需要克服,其中就包括技术、GTM(Go to Market)和 GTC(Go to Community)等问题。

技术问题

上文已经简单就 ZK Rollup 的技术问题进行了说明,这里进行一些细节上的补充。

关于兼容性问题,ZK Rollup 的技术问题主要在于对开发人员不友好,导致功能有限,之前主要由于以下两个原因,很难构建通用 DApp。

首先,如果你想在 ZK Rollup 中开发 DApp,你需要使用一种特殊的语言(即 R1 CS)编写你所有的智能合约逻辑。不仅所需语言的语法复杂,而且这样做还需要极强的零知识证明专业知识;

其次,ZK Rollup 不支持可组合性。这意味着不同的 ZK Rollup 应用程序不能在第 2 层内相互交互。这种质量极大地破坏了 DeFi 应用程序的可组合性;

在 ZK Rollup 中有两种构建通用 DApp 的方法,一是为不同的 DApp 构建专用电路“ASIC”,这是早期的 ZK Rollup 所采用的路径,对应 StarkWare 的行星阶段,应用之间是无法交互的。另一个是为智能合约执行构建一个通用的“EVM”电路,目前 StarkWare 和 zkSync 在解决这一点上有很大的进展。

从目前的情况来看,StarkWare 的发展处于“星群”(Constellations) 阶段。2021 年 9 月,StarkWare 宣布推出了无需许可、多应用的通用型 ZK Rollup,并且通过 Cairo 语言支持智能合约。zkSync 的发展也处于第二阶段,2022 年 2 月,zkSync 2.0 测试网上线,持续测试确保 LLVM/Solidity 兼容性,以完全兼容 EVM 和保证智能合约的可组合性。

注意,在解决方案上,StarkWare 和 zkSync 采用的是完全不同的两种技术方案。

StarkWare 采用了全新的图灵完备的编程语言 Cairo,并与 OpenZeppelin 合作开发标准化合约,就像他们与以太坊合作的那样,这意味着他们采用的是新的合约标准来实现可组合性。这无疑是一项大胆的决定,因为这会大大增加开发者的进入成本,目前 Nethermind 的 Warp 团队正在帮助开发者将 ERC-20 合约从 EVM 字节码转换为 StarkNet 合约并在 StarkNet 上部署。这项工作进展迅速,其下一个目标是将任意智能合约从 Yul 转移到 Cairo。

zkSync 则是采用 zkEVM 方案来实现 EVM 兼容。对于 zkEVM,目前主要有两种实现策略:

直接支持 EVM 现有的指令集,完全兼容 solidity 指令集。使用这种方案的包括 Hermez 和以太坊基金会 zkEVM;

重新设计一种虚拟机,该虚拟机对零知识证明友好,同时对 EVM 开发工具进行适配,来保持对 solidity 的兼容,使用这种方案的主要是 zkSync;

总的来说,第一种策略兼容性更好,安全性更高,但是工作量更大,Hermez 采用的就是这种方案;第二种策略更灵活,工作量更小,但需要花费额外精力在适配上,zkSync 采用的则是这种方案。zkSync 同时开发了两套针对 zkEVM 的编译器前端:Yul 和 Zinc。在构建自己的编译器时,zkSync 选择了 LLVM,LLVM/Solidity 的兼容性问题导致了 2021 年 8 月份 zkSync 2.0 未如期上线的主要原因,这也是目前 zkSync 2.0 测试网上线期间在重点克服问题。

StarWare 使用 Cairo 看起来似乎兼容性更差,这是 StarkWare 的缺点吗?并不是。

StarWare 使用 Cairo 语言来将智能合约逻辑移植到 Rollup 当中,虽然新的语言某些程度上增加了开发者的进入成本,但 Cairo 的诸多特点可以使得 ZK 更优雅地融合在区块链生态当中,比如 Cario 语言有配套的 AIR(代数中间代码表示)可视化工具,来查看证明中的细节,也可以安全可信地生成 zk-STARK 的证明来保证计算完整性,同时语言设计的感觉更加符合数学证明的逻辑,更加工整,也具有完整的工具链。

此外,它还可以提高安全性。Cairo 的 AIR 相对简单,这使得链上验证者和链下证明服务的效率和摊销成本都较低,而审核单个简单 AIR 比审核多个复杂的特定于应用程序的 AIR 更安全。有了 Cairo,我们可以依赖单个 Verifier 智能合约;不再需要为使用的每个应用程序部署验证程序。

请注意此安全属性含义:针对该合约的一组审计可保护任何应用程序免受证明系统风险的影响,让它们仅审计业务逻辑。至于业务逻辑,理解和审核代码的正确性要比理解特定于应用程序的 AIR 容易得多。Cairo 并不能解决目前 EVM 面临的合约可能出现漏洞的问题,有些人正在尝试解决这个问题。

走向市场问题

ZK Rollup 赢得市场的模式与所谓“以太坊杀手”的公链几乎一样。StarkWare 目前是中心化的,它们正在推动去中心化,zkSync 是开源的和去中心化的(但程度并不高),它们都没有代币。同样的,Rollup 技术另一阵容的两大选手 Optimism 和 Arbitrum 也同样没有代币。

zkSync 会发放代币,这个从它们的源代码从可以得到确认,而 Starkware 和 Arbitrum 没有公开表态,Optimism 最近暗示要发布代币。

然而,L2 s 要推动去中心化和赢得市场,发币是一个必须的手段,代币不仅仅是一个很好的激励工具,还能够帮助更好地治理社区。目前发币的主要障碍在于 L2 s 跨链桥的不成熟,以及 EVM 兼容性没有得到很好的解决。

A16 Z 根据 Web3 的组织结构和经济激励模式,将其 GTM 矩阵定义如下:

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Web3 走向市场矩阵

来源:a16 z

他们认为 Web3 走向市场(Go to Market, GTM)的模式与 Web2 有着很大的差别,其中最具创新性的部分是代币的引入与新的组织形式 DAO 的出现。每个象限的走向市场都不同,并且可以涵盖从传统的 web2 风格策略到新兴和实验性策略的所有内容。

而衡量 Layer1/Layer2 是否赢得市场的因素包括 GitHub 上的收藏数量、协议开发者数量、项目集成数量、协议分叉数量和 TVL。

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L1 公链走向市场矩阵

来源:a16 z

在这一点上,由于 StarkWare 不开源,无从比较。从 2022 年 3 月的数据来看,zkSync、Optimism 和 Arbitrum 三者情况如下:

从 GitHub 上的收藏数量来看,zkSync 最多。zkSync 为 1.3 K,略高于 Optimism 的 0.9 K 和 Arbitrum 的 0.7 K;

从 GitHub 上的协议开发者数量来看,Optimism 最多。zkSync 为 43 人,Optimism 为 66 人,Arbitrum 为 36 人;

从 GitHub 上的协议分叉数量来看,Arbitrum 略高为 355 次。zkSync 和 Optimism 相当,分别为 292 和 303 次;

从 TVL 上来看,Arbitrum 现在遥遥领先,为 $3.41 b,而 zkSync 和 Optimism 分别为 $148 m 和 $562 m;

而对比起比较成功的以太坊“替代链”Solana 来说,Solana 的 GitHub 收藏数量为 7.7 K,分叉数量为 1.8 K,贡献者达 305 人,而 TVL 为 $7.46 b。

可以看到现在的 Rollup 还远没达到称之为赢得市场的时候,他们还有很多工作要做。其中最重要的就是获得更多的项目集成,更多的采用会吸引更多的开发者,从而建设更好的生态项目,获得更多的用户采用,流入更多的资金。这些的需要项目方走向社区(Go to Community,GTC)才能做到。

走向社区问题

有人认为,进入市场与进入社区策略中的激励措施之间的主要区别可以概括为价值捕获与价值创造之间的差异。对于一个产品来说,组成社区的是它的用户,而对于一个公链或者协议来说,组成社区的是采用它的应用。因此,在这里,用生态系统(Ecosystem)来替代社区(Community)可能会更加准确。

目前,随着 StarkNet Alpha 和 zkSync 2.0 测试网的推出,ZK Rollup 技术正在得到飞快的采用,两者的生态也在不断扩张。有人对两大技术的生态进行了整理如下图。

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StarkWare Landscape

来源:ZK_Daily

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StarkWare Landscape

来源:ZK_Daily

两者的生态繁荣程度相当,可以看出 zkSync 获得了更多的跨链、DeFi 和钱包应用支持,而 StarkWare 上有更加繁荣 Games&NFTs 生态。

对于一个 L1 s/L2 s 生态来说,流动性就相当于带宽,将不同的应用场景连接起来,形成一个更大的网络,即价值互联网。这边的流动性的定义是在不同的应用之间进行的价值交换,流动性好的时候,价值损失就少,流动性差的时候,则存在较高的价值损失。还一种情况是,不同应用之间无法进行价值交换,则是不存在流动性。在一个生态中,流动性如果能够贯穿整个生态,像以太坊生态一样,任何基于以太坊的应用,都可以通过以太坊进行计价和交换,这个生态才是一个可以正常运作的生态。

生态中的流动性我将它分为横向流动性和纵向流动性。L2 s 中桥梁的作用在于横向打通不同 Rollups 之间的流动性,最近还出现了一个创新性的打通方式叫做 LayerZero,它对传统桥梁的流动性桥接方式进行了创新,带来了更好的安全性和去信任化。纵向的流动性主要在于不同的应用,用户(End Users)通过 Wallet 连接到整个生态,有时候会通过支付(Payment)手段进行充值购买加密货币以获得价值,在不同的应用中进行价值交换,有时候还需要通过 Marketplace 应用进行中间交换。

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L2 生态价值流动图

目前在各个流动性节点,StarkWare 和 zkSync 都有相应的应用部署,大部分处于测试阶段,其生态对比情况如下图。

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zkSync 和 StarkWare 生态对比

来源:ZK_Daily

走向社区(生态),首先需要内部能够打通纵向流动性,这就需要支持可组合性,使得在生态中有一个统一的标准,能够让不同的应用协议之间进行无需许可的相互集成,像乐高积木一样。在以太坊上做到这一点很容易,但由于零知识证明的问题,StarkWare 和 zkSync 在这方面都付出了极大的努力,这一问题正在得到解决。

社区(生态)产生生机的前提是拥有还好的横向流动性,这就要求有好用的桥梁进行支持,它能够将以太坊的流动性低成本地架接,更重要的是,它可以方便地和其他 L2 解决方案甚至 L1 解决方案进行通信。无论对于应用还是用户来说,一个快速的(高 TPS)低成本的(手续费低)安全的区块链是天然具有吸引力的,当迁移成本越低,那么生态对于应用和用户的吸引力则越强。

社区(生态)腾飞的必要条件是杀手级应用的出现,吸引大量的用户和资本进入。这绝不仅仅是通过高 APY、代币空投或补贴以及闭合的“玩赚”生态就能够实现的。

如何投资扩容生态

区块链是价值互联网,传统互联网是信息互联网。信息数据靠带宽传输,价值交换靠流动性承接。公链生态首先要实现的是价值的流动,其次是价值的高效流动,然后是在价值的高效流动之上通过建立满足用户需要的应用,真正提高生产效率,最终建立一个高效、无需许可、不受审查、民主防作恶、开放普惠、公开透明的区块链世界。

得益于智能合约,区块链的应用不仅仅限制于作为一个去中心化的账本,它还衍生出了非同质化通证用于数字世界的所有权界定以及同质化代币作为治理基石的 DAO 作为新型治理组织结构等新鲜事物。这些创新结合已有的互联网应用进一步衍生出更多的应用场景,然而目前的区块链基础设施并不能很好的承接这些应用场景的落地。

首先是扩容问题。不论是 TPS 还是数据可用性,都需要扩容。这一点 ZK Rollup 和 Validium 已经做出了卓有成效的探索,此外还有其他 Layer 2/Layer 1 解决方案,如 Optimistic Rollup、Plasma、Solana、Celestia 等等。扩容技术本身就是最好的投资标的,目前这个阶段,我们可以对链上存储技术投入更多的关注。而扩容之后,高 TPS 和可靠的数据可用性将使得区块链的性能得到极大的提升,这将允许在区块链上搭建更加复杂的应用,这些应用可以分为互联网链改和区块链原创两大类。

互联网链改:最明显可见的是在 GameFi 领域,如 GameFi 链上实时对战结算、链上实时通讯以及大规模的支付都可以实现;

区块链原创:高性能的区块链基础设施允许比之前更为频繁和密集的价值交换行为,这将极大地促进价值流动的低成本化,创新的应用应该是能够真正提高资本利用效率,从而提高生产力的应用。此外,高性能的区块链使得数据资本市场流动性的实现成为可能,这是颠覆性的创新,数据作为信息时代的生产要素,能够充分地流动和应用,并进行合理公平地利益分配;

其次是流动性问题,这里分为横向流动性和纵向流动性。

横向流动性是指价值在不同的公链/L2 生态当中进行转移。当一个新的公链/L2 生态形成的时候,用户要从原来的生态进行迁移,就需要有好用的价值交换工具,这种工具有时候又称为桥梁。目前传统的桥梁工具有一些安全性的问题存在,这可能会导致用户的资金损失,甚至有时候会引发连锁效应。好在目前有一些新的桥梁技术出现,如 LayerZero。相信会有更多越来越好的技术出现,如正当研究当中的 zk bridges,能够解决目前桥梁存在的很多问题。桥梁作为生态价值的流动性入口,可以衍生出更多的 DeFi 应用,从而捕获更多的价值;

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纵向流动性是指价值在同一个公链/L2 生态当中进行转移。纵向流动性的优化对于价值的高效流动贡献更大,这得益于各种创新性的 DeFi 应用,如 AMM、Yield Farm、Lending 等。高效的应用会在这个交换过程当中造成较少的价值损失。这一环节捕获的价值毫无疑问是巨量的,然而目前的解决方案并不足够好,大多数方案是通过锁定流动性的方法提供流动性,资金的利用效率并不高。这方面的新颖解决方案包括 Tokemak 和 dAMM 等,这一方面我们可以留意更多的 L2 应用;

然后是数据隐私问题。没有哪一家公司希望自己的全部财务数据公开,让全网可以审查每一笔财务流水。区块链链上数据处于互联网的 HTTP 时代,所有信息明文“传输”,而 ZK 技术的出现,可以让区块链迎来 HTTPS 时代。可以相信的是,未来区块链上几乎每一笔交易,都可以由零知识技术保护。到那个时候,区块链技术才能够深入社会每一个角落,在保障交易去信任化、防篡改、开放和安全透明的情况下,又带来交易的隐私性。隐私保障的最佳打开方式应当是以协议的形式,作为插件,像乐高积木一样和其他协议搭建在一块,做到可配置、可拥有和抗审查。在可以看见的未来,隐私协议会称为每一个应用必须整合的协议。

最后说一下钱包,钱包作为区块链世界的入口,其地位举足轻重。如果要用互联网类比,钱包就像互联网时代的浏览器,信息通过浏览器与人交互,而价值通过钱包与人交互。都说现在是区块链的网景时代,小狐狸可能就是当年风生水起的网景,尽管他们的结局可能会不同,但我认为现在的钱包远达不到好用的程度。其中最重要的一点是,价值在不同的钱包之间不是高效流动的。虽然这里可能因为一些兼容性的问题影响到了互操作性,但毫无疑问的是,我们需要一套通用的标准来定义这个价值接口。

以上是基础设施,是价值产生和开始捕获的领域,只有完善了这些问题(可能没有详尽),区块链技术才能够迎来真正的爆发,价值互联网才能够将每一个人连接起来。

在以往的公链生态里面,价值主要由协议捕获,首先是公链本身,其次是 DeFi 领域,尤其是交易所和交换平台。这里可以参考著名的胖协议理论。一直以来都有关于胖协议理论的争议,但目前来说,胖协议理论大致还是正确的。在我看来这是由于区块链的基建时代还远没有走到尾声。

基础设施建设是漫长、艰难而又耗费人力物力的,但它是最具有护城河效应的领域。在基础设施之上,能够带来巨大效益的应用被称为动能应用,创造最多价值效应的一定是动能应用。基建还是动能,并不是一层不变的,就像淘宝曾经是互联网的动能,而现在作为平台的淘宝在渐渐成为蚂蚁金服的基建。基建的核心目的是为了给动能应用铺路,降低动能应用的采用成本。

区块链的动能时代还没有到来,而随着动能时代的到来,毫无疑问胖协议理论就会失效(尽管目前已经出现了一些问题)。在目前的时间点,押注能够降低应用采用成本的基础设施赛道才是明智的选择。关于应用的采用成本,这里不仅仅包括经济成本,还包括效率、技术门槛甚至信仰成本(体现在去中心化、去信任化、抗审查等的区块链原教旨主义方面)。

随着 L2 时代 ZK Rollup 的逐渐应用,甚至 L3、L4 时代的到来,无疑会让区块链的动能时代变得可以预见,那么动能时代的主角是谁呢?那一定是来自于能够成为杀手级应用的领域,这些领域包括游戏、娱乐、社交网络和虚拟现实等等。对于这些领域的提前下注,也是一种可取的投资方式,但综合其难度与回报率,在目前阶段性价比并不高。投资这些领域的时候,可以去充分考虑它们是否充分利用了新型基础设施,或者保留了对于新型基础设施的完全可扩展性,这些可以为它们在快速发展的区块链基建时代保留足够快速、高价值的成本控制和效率提升,从而大大提高它们的竞争力。

文中涉及项目,均不构成任何投资建议

参考阅读

Zero Knowledge Cryptography & the Next Digital Revolution

Zero Knowledge Cryptography & the Next Digital Revolution

A rollup-centric ethereum roadmap

​https://ethereum-magicians.org/t/a-rollup-centric-ethereum-roadmap/4698

一文了解Layer2的四大解决方案交易成本对比

https://w3hitchhiker.mirror.xyz/7dwD76ZZIlR7ep731K6y9vTTuXGHOojxWSnkXKzqPzI

zkEVM

https://hackmd.io/@yezhang/S1_KMMbGt

Ethereum’s Ultimate Scaling Explanation and Directory

https://mirror.xyz/0x3D5FE39342e661776bb5273521F52E99B624288c/NFOsWYCb2eVk612VSnrrCsoKcwI_EMObp_q9uNKa4uA

zk-rollup 争夺战:zkSync vs. StarkWare

https://news.ethereum.cn/Layer2/zksync-vs-starkware

吊打 Optimistic Rollups?StarkWare 的 L2 赛道大揭秘 | Unitimes AMAes AMA

https://www.geekmeta.com/article/3421070.html

StarkNet 中文开发者 Meetup(文字版)

https://mp.weixin.qq.com/s/r7cNMWYPP-9sqjLcKz64Aw

Composability is Innovation

Composability is Innovation

探索以太坊扩容之路:哪个方案才是未来?

https://www.panewslab.com/zh/articledetails/D56636383.html

Go-to-Market in Web3: New Mindsets, Tactics, Metrics

Go-to-Market in Web3: New Mindsets, Tactics, Metrics

Community ≠ Marketing: Why We Need Go-to-Community, Not Just Go-to-Market

Community ≠ Marketing: Why We Need Go-to-Community, Not Just Go-to-Market

StarkNet Alpha 2

https://medium.com/starkware/starknet-alpha-2-4aa116f0ecfc

以太坊扩容方案的明珠

https://mirror.xyz/kuiqian.eth/FW6gE79ksYDgfrDOhW9zse-bGhLBzaMizIlid3iKZ8Q

https://medium.com/starkware/hello-cairo-3cb43b13b209

https://multicoin.capital/2022/03/15/move-move-move/?mc_cid=43fd88cdd6&mc_eid=0b68dd5aad

Layer 2 Tokens Are Coming

​https://newsletter.banklesshq.com/p/rollup-tokens-are-coming?s=r

Liquidity is bandwidth

https://newsletter.banklesshq.com/p/liquidity-is-bandwidth?s=r

Fat Protocols

Fat Protocols

Analyst Notes: Cracks in the Fat Protocol Theory

https://messari.io/article/analyst-notes-cracks-in-the-fat-protocol-theory

Fractal Scaling: From L2 to L3

https://medium.com/starkware/fractal-scaling-from-l2-to-l3-7fe238ecfb4f

Geometry presents: Slush, a proposal for Fractal scaling

https://hackmd.io/@kalmanlajko/rkgg9GLG5

作者:Lewis Liao,Zonff Partners高级投资经理
来源:Zonff Partners

导读:以太坊即将迎来它的 Layer 2 时代,而在所有 L2 扩容技术中 ZK Rollup 是最好的解决方案之一。零知识证明技术加上 Rollup 扩容技术能够擦出什么样的火花?ZK Rollup 比其他扩容技术好在哪里?如何才能被快速地采用?以投资的眼光看,ZK Rollup 时代价值又如何捕获,会产生什么样的创新应用?希望本文的论述能够给你带来一些启发。

文章目录

1. 为什么关注 Zero-Knowledge(ZK)Rollup?

Optimistic 与 ZK 方案对比

2. ZK Rollup 扩容方案的格局是怎样的?

ZK Rollups 主要玩家对比

ZK Rollup 的优势

ZK Rollup 的痛点

3. 扩容的未来是怎样的

技术问题

走向市场问题

走向社区问题

4. 如何投资扩容生态

为什么关注 Zero-Knowledge(ZK)Rollup?

零知识(Zero-Knowledge)密码学被称为我们这一代最被低估的技术之一,与新闻报道铺天盖地的宣传人工智能和大数据等主题不一样的是,几乎没有媒体关注零知识技术。尽管如此,这项技术仍然是一项伟大的突破,它给这个个人信息无处藏身的大数据时代,带来了宝贵的隐私保障。

零知识密码学是一个广泛的主题,但在本文中,我们只重点关注一个与区块链最相关的领域:零知识证明。零知识证明是一种非交互式、零知识的知识论证,该方案假设有两方:证明者和验证者。证明者希望向验证者证明他们知道一些信息,但不透露它是什么。同时,验证者将查看证明并接受或拒绝它。

这些方案具有三个属性:

完整性:任何有效的结果都可以证明给定程序

稳健性:任何不诚实的行为者都无法创建有效的证明

零知识:验证者对证明的输入一无所知,只知道结果

在所有数据链上公开可见的区块链领域,这种在不揭示陈述的真实情况下证明一个陈述是一种强大的原语。不论对个人、企业还是政府来说,这项技术都能够解决许多现实存在的痛难点问题,如保护用户数据、设计敏感系统或合同、证明公共物品分配的公平性和实现更高效经济的政府机构。

在区块链领域,除了应用于隐私保护之外,最惹人注目的应用是以太坊的扩容方案 ZK Rollup。目前以太坊正在拥抱以 Rollup 为中心的扩容方案,它在去中心化、安全性和可扩展性上体现出了最优化的权衡。从本质上讲,以太坊升级将使网络更具可扩展性、可持续性和安全性。

以太坊的扩容方案分为链上扩容和链下扩容。

链上扩展技术是对区块链基础层的升级,以提高可扩展性。以太坊的长期链上扩展解决方案称为分片,它实际上将基础层分成 64 条链,由信标链确保共享安全。

链下扩展是指使用外部执行层而不是基础层的扩展解决方案。这些第 2 层或“L2”是位于基础层之上的辅助层,为整个区块链提供更多的交易能力。

以太坊拥抱的 L2 s 方案就是 Rollup,它能够带来以下特性:

通过 Rollup,以太坊可以在不牺牲安全性的情况下从约 25 TPS 增加到 3,000 TPS;

通过 Rollup,用户的资金不会被窃取或审查(就像某些侧链上的情况一样);

用户始终可以访问 L1 上的数据,没有人可以阻止用户的资金随时安全的退出 Rollup;

目前的解决方案中有两种(主要)类型的 Rollup:ZK Rollup(ZKRU)和 Optimistic Rollup(OR)

Optimistic 与 ZK 方案对比

Optimistic Rollup 相对于 ZKRU 是一个更加成熟的解决方案。目前 Optimstic 和 Arbiturm 的产品已经可供以太坊开发人员使用。但是由于使用欺诈证明机制,其提款时间和安全性目前来看值得商榷,同时其成本优化相比 ZK 也略逊一筹。而 ZK Rollup 的弱点基本都属于技术问题,随着大量优秀的开发人员投入到相关研究,包括 Vitalik 在内的大多数人都认同 ZK Rollup 在未来会是更优秀的扩容方案。

两者相较,各解决方案的 Gas 费用和 TPS 如下:

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四大方案各自费用

来源:Xiang|W3.Hitchhiker,以上计算前提是以当前 ETH 价格为 2500 u,区块 gaslimit 为 30000000,gas 费用为 30 Gwei,平均 13 秒的出块时间计算,极限 TPS 指对应运行环境占领了所有以太坊区块空间(在证明验证上花费 500000 gas),普通 TPS 指对应运行环境占领了所有以太坊 1/3 的区块空间。

从效率成本上来说,ZK 方案要比 OR 方案的效率更高,具有更高的 TPS 和更低的费用。

从时间成本上来说,由于欺诈证明机制,在 Optimtisc Rollup 上提款需要 7-14 天的提交期以供其他人来证伪潜在的作恶行为。虽然目前已经有类似 Boba Network 等 Optimstic Rollup 解决方案提出的流动性池机制来减少提款期。

从兼容性上来说,Optimsitic 和 ZK 都面临着需要兼容适配复杂 EVM 合约调用操作的问题,但 Optimstic 实现起来更容易,包括 Arbiturm,Optimsim 在内的 OR 解决方案都拥有 EVM 兼容的虚拟机,允许其能够处理在以太坊主链上发生的所有事务。

ZK Rollup 发展受到限制的最主要问题之一即是以太坊 EVM 的兼容性问题。在 EVM 设计之初,开发者们完全没有想到之后会用到 ZK 技术,EVM 操作生成可用的零知识证明是几乎不可能的,由此催生了 ZK-EVM 的需求。在之前不少人认为实现 ZKSync 2.0 至少需要几年时间,不过 ZKSync 2.0 公共测试网在二月底已正式上线,这也是以太坊测试网上首个兼容 EVM 的 ZK Rollup,或许 ZK Rollup 的正式大规模实际使用要比我们想象的要快一些。

为什么兼容 EVM 对于 ZK 来说如此困难?

现有的 ZK Rollup 解决方案中,大多只能够支持简单的支付和 Swap 场景。其原因是,ZKEVM 除了需要正常执行智能合约的字节码以外,还需要生成一个 Proof 来表明交易达成后状态已正确更新,由于 EVM 的设计和 ZK 证明的算法原理等问题,使得两者兼容非常困难。

从安全性上来说,OR 的安全性来自于经济学,必须设计合理的激励机制驱使一批主链上的验证人随时监测提交者,并准备提交欺诈证明,对于提交者,也需要通过质押等方式确保节点作恶会付出相应的代价。ZK 的安全性来自于数学或者密码学,能够做到去信任化,数学和密码学提供的保障要远比乐观的相信人性不会作恶更可靠。

两者相较,ZK Rollups 的优缺点如下。

优点

每个事务中包含的数据更少,增加了第 2 层的吞吐量和可扩展性,与 Optimistic Rollups 相比,更大的可扩展性和降低交易成本的好处;

无需任何人监控 ZKR;

不需要像 Optimistic Rollups 中那样的欺诈争议窗口,将提款时间从大约 2 周减少到几分钟;

默认启用隐私;

缺点

计算零知识证明的难度将需要数据优化以获得最大吞吐量;

最初构建和集成到以太坊网络比 Optimistic rollups 更难;

相对来说,ZK Rollup 的弱点基本都属于技术问题,随着大量优秀的开发人员投入到相关研究,相信这些问题都会得到解决,并且包括 Vitalik 在内的大多数人都认同 ZK Rollup 在未来会是更优秀的扩容方案。

ZK Rollup 扩容方案的格局是怎样的?

ZK Rollups 主要玩家对比

ZK Rollup 技术领域有两个主要的玩家:zkSync 和 StarkWare

下表从团队、技术、数据可用性、融资和支持者以及当前产品和路线图等方面直观展示了两者之前的一些主要差别。

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从团队上来说,StarkWare 更加学术,团队由世界级的密码学家和科学家组成,多年来在零知识领域开拓创新,发表了许多学术论文,并正在将其转化为现实产品 StarkWare;zkSync 团队没能够找到更多的信息,但从其产品发布来看,具有跨行业者的气质,办事效率高。

从技术上来说,StarkWare 总的来说是一个更加优秀的技术,它提供了区块链终结性(finality),这意味着它的资本效率是最优的。此外 STARK 的主要优势是:

发明并构建了自己的 ZK-STARK 系统,而 zkSync 的技术栈是由其他人建造的(由 Aztec 构建的 PLONK)。这也意味着 StarkWare 对技术的掌握和提高技术的能力都更强;

已经有多个系统在生产环境中运行,这些系统使用一种称为 Cairo 的图灵完备编程语言,该语言是现成可用的。Matter Labs 处于生产环境中的只有一个简单的支付系统,没有图灵完备的语言可用;

更快、更安全(从密码学的意义上来说)、透明(无需可信设置)和后量子安全,而 Matter Labs 使用的核心技术(由另一个团队构建)较慢,需要可信设置,并且可以被量子计算机攻破;

从数据可用性上来说,StarkWare 首创了 Volition 系统用来解决 DA 问题。Volition 允许终端用户每笔交易都可以在 rollup 方案(链上数据可用性)和 validium 方案(链下数据可用性)之间选择。zkSync 使用的是基于 Volition 的 zkPorter 技术,其主要区别是:Volition 方案中用户可以基于每一笔交易选择数据存储方式,而 zkPorter 方案中用户基于每一个账户选择交易结算方式 (zkPorter 账户只能通过链下 DA 方式产生交易)。另外,zkPorter 的链下 DA 系统更加去中心化,因为其 DA 由 zkSync 原生代币激励的守卫者网络 (Guardian) 提供安全保障,而不是一个中心化的“DAC”。

从融资和支持者上来说,StarkWare 估值 20 亿美元,并且正在以 60 亿美元的估值在进行 D 轮融资。这是一个世界级的融资水平,有许多著名投资者。其支持者包括一些大亨和以太坊基金会的成员,Vitalik 自己还审查了 StarkWare 发布的大部分文章。zkSync 和 StarkWare 相比,相对没有那么多著名的投资者,看起来像一个大型的 Defi/CEX 加密家庭融资。其中每一个项目都为人熟知,他们联合起来能形成很好的生态。不过这一点很重要,ZK Rollup 的成功将在很大程度上依赖于 DeFi 协议的加入和与 CEX 的直接集成。

从当前产品和路线图来说,2020 年 6 月,StarkWare 首先推出 StarEx,这相当于他们路线图中的“行星”(Planets) 阶段,并允许创建由 Cairo 和 STARKs 提供支持的需许可的、应用专用型的 ZK Rollup,即 dydx、Immutable、Deversifi、Sorare 等,它们是由 StarkEx 的在产版本支持的 4 个主要应用。截至 2022 年 3 月,StarkEx 已经处理了 1.34 亿笔交易,其累计交易量达 4900 亿美元,锁仓量达 11 亿美元。

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StarkWare 路线图

来源:StarkWare

在 2021 年 11 月 29 日,他们发布了 StarkNet 的主网 Alpha 版本,迅速向路线图中的“星群”(Constellations) 阶段发展。StarkNet 是我们所期待的无需许可、多应用的通用型 ZK Rollup。截至 2022 年 3 月,StarkNet 测试网 Goerli 共产生 140 万笔交易,主网共产生 4.5 万笔交易。在合约部署方面,测试网 Goerli 上共有 2.6 万合约,主网上共有 1600 合约。

初步阶段 StarkNet 将由一个中心化的证明者驱动,应用程序将需要申请白名单按顺序部署,像 Optimism 一样。他们的计划是发展生态系统,并逐步将 StarkNet 去中心化以实现路线图中的“宇宙”(Universe) 阶段。

zkSync 的路线图可以总结为下图 4 个步骤。第一阶段对应于 2020 年 6 月推出的 zkSync 1.0,大致相当于一个没有智能合约集成的 ZK Rollup。用户可以发送和接收代币,但缺乏可组合性。目前许多有前景的项目已经部署在 1.0 版本上了。

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zkSync 路线图

来源:Matter Lab

路线图的第二阶段随着 zkSync 2.0 在主网上线而开启,它包含了我们所期待的一切:完全兼容 EVM 的 ZK Rollup 并且具有智能合约可组合性。ZkSync 2.0 最初计划于 8 月在主网上推出,但由于一些技术难题而推迟了。这些问题现在正在测试网上进行测试,并逐步得到解决,10 月份 zkSync 宣布了其最近完成的一些技术细节和部署了一个类似 AMM 的测试网 (uniswap) 来验证其 EVM 兼容性。Matter Labs 为确保 LLVM/Solidity 兼容性而延迟发布,起初可能令人沮丧,但它将帮助每一个以太坊工具和依赖在 zkSync 2.0 实现本地集成。

ZK Rollup 的优势

ZK Rollup 解决方案能够带来一些独特的优势,如隐私保护、保留可扩展性和跨链应用的实现。

隐私是 ZK Rollup 的优势与特点之一

无许可区块链可以在不信任第三方的情况下实现计算完整性,但它们在可扩展性和隐私方面付出了代价。从 1980 年代开始,诸如零知识证明、交互式证明和概率可检查证明等证明系统的理论工作已经阐明了解决这两个问题的途径,并体现在实际应用中;

保留可扩展性给予开发者理论上几乎无限的计算能力

这使得将互联网上的生态都移植过来成为可能,如对战类的游戏以前在以太坊上很难实现,但 ZK Rollup 可以改变这一点。此外,超强的计算能力再加上区块链的特性,还能够衍生出很多新的应用;

另外就是跨链应用,ZK Rollup 的代表之一,StarkNet 有非常多样化的桥接功能

开发人员可以从 L1 向 L2 发送任何负载(不是转账),即把 dApp 的头部部署在 L2,在这里可以进行费用较低的治理或游戏操作,而向 L1 的流动性发送指令。就像将 L2 作为大脑,而 L1 作为肌肉;

ZK Rollup 的痛点

ZK Rollup 虽然是一个非常好的以太坊扩容方案,但其应用仍然伴随着一些风险,如流动性割裂、通信难题和技术障碍带来的可组合行降低以及中心化风险等。

流动性割裂问题在目前的多链格局下已经日益凸显,这并不是 ZK Rollup 应用面临的独有问题

由于多种技术方案的存在,未来 rollup 网络的数量更多,将会带来更严重的流动性割裂情况。好消息是有许多跨链通信技术方案着手解决这个问题,如 LayerZero 在 2022 年 3 月上线的 StarGate(注意,目前 StarGate 并不支持 ZK Rollup)。LayerZero 在保证安全性的前提下,正在给我们带来一个“全链未来”,包括状态共享、统一桥的流动性、跨链借贷、Swap 和多链收益聚合器;

可组合性问题主要体现在主链 dapp 和子链 dapp 之间的交互

在以太坊上构建的每个新协议都像乐高积木一样,其他协议可以轻松地在其上构建,这也是 DeFi 发展迅速的原因之一。如果无法解决通信和合约标准问题,那么子链上的 dapp 需要重新建立自己的生态,这就造成了更大的资源浪费。不仅是子链和主链之间,子链和子链之间也需要构建通信机制和相应合约标准;

中心化风险主要是由于当前各类 Rollup 解决方案中

负责执行、排序、压缩和打包交易的 sequencer 目前都是一个较为中心化的角色。Rollup 若想进一步的提升安全性,必须要着手解决当然的中心化问题;

扩容的未来是怎样的

在以太坊的扩容路线图中,描述了一个短期以太坊以 Optimistic Rollup 为主,而中长期则会采用“分片 + ZK Rollup”的扩展场景。

综合来看,Rollup 无疑是以太坊扩容的最佳选择,它最大的特点就是安全性和可扩展性,尽管在可编程性方面需要时间进行技术攻关,但中长期来看,这是一项非常理想的扩容技术,以太坊分片与 ZK Rollup 的结合,会将所谓的不可能三角破解,同时 zkEVM 的推出能够兼顾可编程性,帮助开发者更轻松地向第二层转移。

从中长期来看,随着 ZK-SNARK 技术的改进,ZK rollups 将在所有用例中胜出。—Vitalik Buterin

尽管如此,ZK Rollup 要真正走向大规模应用,还要很多问题需要克服,其中就包括技术、GTM(Go to Market)和 GTC(Go to Community)等问题。

技术问题

上文已经简单就 ZK Rollup 的技术问题进行了说明,这里进行一些细节上的补充。

关于兼容性问题,ZK Rollup 的技术问题主要在于对开发人员不友好,导致功能有限,之前主要由于以下两个原因,很难构建通用 DApp。

首先,如果你想在 ZK Rollup 中开发 DApp,你需要使用一种特殊的语言(即 R1 CS)编写你所有的智能合约逻辑。不仅所需语言的语法复杂,而且这样做还需要极强的零知识证明专业知识;

其次,ZK Rollup 不支持可组合性。这意味着不同的 ZK Rollup 应用程序不能在第 2 层内相互交互。这种质量极大地破坏了 DeFi 应用程序的可组合性;

在 ZK Rollup 中有两种构建通用 DApp 的方法,一是为不同的 DApp 构建专用电路“ASIC”,这是早期的 ZK Rollup 所采用的路径,对应 StarkWare 的行星阶段,应用之间是无法交互的。另一个是为智能合约执行构建一个通用的“EVM”电路,目前 StarkWare 和 zkSync 在解决这一点上有很大的进展。

从目前的情况来看,StarkWare 的发展处于“星群”(Constellations) 阶段。2021 年 9 月,StarkWare 宣布推出了无需许可、多应用的通用型 ZK Rollup,并且通过 Cairo 语言支持智能合约。zkSync 的发展也处于第二阶段,2022 年 2 月,zkSync 2.0 测试网上线,持续测试确保 LLVM/Solidity 兼容性,以完全兼容 EVM 和保证智能合约的可组合性。

注意,在解决方案上,StarkWare 和 zkSync 采用的是完全不同的两种技术方案。

StarkWare 采用了全新的图灵完备的编程语言 Cairo,并与 OpenZeppelin 合作开发标准化合约,就像他们与以太坊合作的那样,这意味着他们采用的是新的合约标准来实现可组合性。这无疑是一项大胆的决定,因为这会大大增加开发者的进入成本,目前 Nethermind 的 Warp 团队正在帮助开发者将 ERC-20 合约从 EVM 字节码转换为 StarkNet 合约并在 StarkNet 上部署。这项工作进展迅速,其下一个目标是将任意智能合约从 Yul 转移到 Cairo。

zkSync 则是采用 zkEVM 方案来实现 EVM 兼容。对于 zkEVM,目前主要有两种实现策略:

直接支持 EVM 现有的指令集,完全兼容 solidity 指令集。使用这种方案的包括 Hermez 和以太坊基金会 zkEVM;

重新设计一种虚拟机,该虚拟机对零知识证明友好,同时对 EVM 开发工具进行适配,来保持对 solidity 的兼容,使用这种方案的主要是 zkSync;

总的来说,第一种策略兼容性更好,安全性更高,但是工作量更大,Hermez 采用的就是这种方案;第二种策略更灵活,工作量更小,但需要花费额外精力在适配上,zkSync 采用的则是这种方案。zkSync 同时开发了两套针对 zkEVM 的编译器前端:Yul 和 Zinc。在构建自己的编译器时,zkSync 选择了 LLVM,LLVM/Solidity 的兼容性问题导致了 2021 年 8 月份 zkSync 2.0 未如期上线的主要原因,这也是目前 zkSync 2.0 测试网上线期间在重点克服问题。

StarWare 使用 Cairo 看起来似乎兼容性更差,这是 StarkWare 的缺点吗?并不是。

StarWare 使用 Cairo 语言来将智能合约逻辑移植到 Rollup 当中,虽然新的语言某些程度上增加了开发者的进入成本,但 Cairo 的诸多特点可以使得 ZK 更优雅地融合在区块链生态当中,比如 Cario 语言有配套的 AIR(代数中间代码表示)可视化工具,来查看证明中的细节,也可以安全可信地生成 zk-STARK 的证明来保证计算完整性,同时语言设计的感觉更加符合数学证明的逻辑,更加工整,也具有完整的工具链。

此外,它还可以提高安全性。Cairo 的 AIR 相对简单,这使得链上验证者和链下证明服务的效率和摊销成本都较低,而审核单个简单 AIR 比审核多个复杂的特定于应用程序的 AIR 更安全。有了 Cairo,我们可以依赖单个 Verifier 智能合约;不再需要为使用的每个应用程序部署验证程序。

请注意此安全属性含义:针对该合约的一组审计可保护任何应用程序免受证明系统风险的影响,让它们仅审计业务逻辑。至于业务逻辑,理解和审核代码的正确性要比理解特定于应用程序的 AIR 容易得多。Cairo 并不能解决目前 EVM 面临的合约可能出现漏洞的问题,有些人正在尝试解决这个问题。

走向市场问题

ZK Rollup 赢得市场的模式与所谓“以太坊杀手”的公链几乎一样。StarkWare 目前是中心化的,它们正在推动去中心化,zkSync 是开源的和去中心化的(但程度并不高),它们都没有代币。同样的,Rollup 技术另一阵容的两大选手 Optimism 和 Arbitrum 也同样没有代币。

zkSync 会发放代币,这个从它们的源代码从可以得到确认,而 Starkware 和 Arbitrum 没有公开表态,Optimism 最近暗示要发布代币。

然而,L2 s 要推动去中心化和赢得市场,发币是一个必须的手段,代币不仅仅是一个很好的激励工具,还能够帮助更好地治理社区。目前发币的主要障碍在于 L2 s 跨链桥的不成熟,以及 EVM 兼容性没有得到很好的解决。

A16 Z 根据 Web3 的组织结构和经济激励模式,将其 GTM 矩阵定义如下:

万字长文捕获 ZK Rollup 时代价值

Web3 走向市场矩阵

来源:a16 z

他们认为 Web3 走向市场(Go to Market, GTM)的模式与 Web2 有着很大的差别,其中最具创新性的部分是代币的引入与新的组织形式 DAO 的出现。每个象限的走向市场都不同,并且可以涵盖从传统的 web2 风格策略到新兴和实验性策略的所有内容。

而衡量 Layer1/Layer2 是否赢得市场的因素包括 GitHub 上的收藏数量、协议开发者数量、项目集成数量、协议分叉数量和 TVL。

万字长文捕获 ZK Rollup 时代价值

L1 公链走向市场矩阵

来源:a16 z

在这一点上,由于 StarkWare 不开源,无从比较。从 2022 年 3 月的数据来看,zkSync、Optimism 和 Arbitrum 三者情况如下:

从 GitHub 上的收藏数量来看,zkSync 最多。zkSync 为 1.3 K,略高于 Optimism 的 0.9 K 和 Arbitrum 的 0.7 K;

从 GitHub 上的协议开发者数量来看,Optimism 最多。zkSync 为 43 人,Optimism 为 66 人,Arbitrum 为 36 人;

从 GitHub 上的协议分叉数量来看,Arbitrum 略高为 355 次。zkSync 和 Optimism 相当,分别为 292 和 303 次;

从 TVL 上来看,Arbitrum 现在遥遥领先,为 $3.41 b,而 zkSync 和 Optimism 分别为 $148 m 和 $562 m;

而对比起比较成功的以太坊“替代链”Solana 来说,Solana 的 GitHub 收藏数量为 7.7 K,分叉数量为 1.8 K,贡献者达 305 人,而 TVL 为 $7.46 b。

可以看到现在的 Rollup 还远没达到称之为赢得市场的时候,他们还有很多工作要做。其中最重要的就是获得更多的项目集成,更多的采用会吸引更多的开发者,从而建设更好的生态项目,获得更多的用户采用,流入更多的资金。这些的需要项目方走向社区(Go to Community,GTC)才能做到。

走向社区问题

有人认为,进入市场与进入社区策略中的激励措施之间的主要区别可以概括为价值捕获与价值创造之间的差异。对于一个产品来说,组成社区的是它的用户,而对于一个公链或者协议来说,组成社区的是采用它的应用。因此,在这里,用生态系统(Ecosystem)来替代社区(Community)可能会更加准确。

目前,随着 StarkNet Alpha 和 zkSync 2.0 测试网的推出,ZK Rollup 技术正在得到飞快的采用,两者的生态也在不断扩张。有人对两大技术的生态进行了整理如下图。

万字长文捕获 ZK Rollup 时代价值

StarkWare Landscape

来源:ZK_Daily

万字长文捕获 ZK Rollup 时代价值

StarkWare Landscape

来源:ZK_Daily

两者的生态繁荣程度相当,可以看出 zkSync 获得了更多的跨链、DeFi 和钱包应用支持,而 StarkWare 上有更加繁荣 Games&NFTs 生态。

对于一个 L1 s/L2 s 生态来说,流动性就相当于带宽,将不同的应用场景连接起来,形成一个更大的网络,即价值互联网。这边的流动性的定义是在不同的应用之间进行的价值交换,流动性好的时候,价值损失就少,流动性差的时候,则存在较高的价值损失。还一种情况是,不同应用之间无法进行价值交换,则是不存在流动性。在一个生态中,流动性如果能够贯穿整个生态,像以太坊生态一样,任何基于以太坊的应用,都可以通过以太坊进行计价和交换,这个生态才是一个可以正常运作的生态。

生态中的流动性我将它分为横向流动性和纵向流动性。L2 s 中桥梁的作用在于横向打通不同 Rollups 之间的流动性,最近还出现了一个创新性的打通方式叫做 LayerZero,它对传统桥梁的流动性桥接方式进行了创新,带来了更好的安全性和去信任化。纵向的流动性主要在于不同的应用,用户(End Users)通过 Wallet 连接到整个生态,有时候会通过支付(Payment)手段进行充值购买加密货币以获得价值,在不同的应用中进行价值交换,有时候还需要通过 Marketplace 应用进行中间交换。

万字长文捕获 ZK Rollup 时代价值

L2 生态价值流动图

目前在各个流动性节点,StarkWare 和 zkSync 都有相应的应用部署,大部分处于测试阶段,其生态对比情况如下图。

万字长文捕获 ZK Rollup 时代价值

zkSync 和 StarkWare 生态对比

来源:ZK_Daily

走向社区(生态),首先需要内部能够打通纵向流动性,这就需要支持可组合性,使得在生态中有一个统一的标准,能够让不同的应用协议之间进行无需许可的相互集成,像乐高积木一样。在以太坊上做到这一点很容易,但由于零知识证明的问题,StarkWare 和 zkSync 在这方面都付出了极大的努力,这一问题正在得到解决。

社区(生态)产生生机的前提是拥有还好的横向流动性,这就要求有好用的桥梁进行支持,它能够将以太坊的流动性低成本地架接,更重要的是,它可以方便地和其他 L2 解决方案甚至 L1 解决方案进行通信。无论对于应用还是用户来说,一个快速的(高 TPS)低成本的(手续费低)安全的区块链是天然具有吸引力的,当迁移成本越低,那么生态对于应用和用户的吸引力则越强。

社区(生态)腾飞的必要条件是杀手级应用的出现,吸引大量的用户和资本进入。这绝不仅仅是通过高 APY、代币空投或补贴以及闭合的“玩赚”生态就能够实现的。

如何投资扩容生态

区块链是价值互联网,传统互联网是信息互联网。信息数据靠带宽传输,价值交换靠流动性承接。公链生态首先要实现的是价值的流动,其次是价值的高效流动,然后是在价值的高效流动之上通过建立满足用户需要的应用,真正提高生产效率,最终建立一个高效、无需许可、不受审查、民主防作恶、开放普惠、公开透明的区块链世界。

得益于智能合约,区块链的应用不仅仅限制于作为一个去中心化的账本,它还衍生出了非同质化通证用于数字世界的所有权界定以及同质化代币作为治理基石的 DAO 作为新型治理组织结构等新鲜事物。这些创新结合已有的互联网应用进一步衍生出更多的应用场景,然而目前的区块链基础设施并不能很好的承接这些应用场景的落地。

首先是扩容问题。不论是 TPS 还是数据可用性,都需要扩容。这一点 ZK Rollup 和 Validium 已经做出了卓有成效的探索,此外还有其他 Layer 2/Layer 1 解决方案,如 Optimistic Rollup、Plasma、Solana、Celestia 等等。扩容技术本身就是最好的投资标的,目前这个阶段,我们可以对链上存储技术投入更多的关注。而扩容之后,高 TPS 和可靠的数据可用性将使得区块链的性能得到极大的提升,这将允许在区块链上搭建更加复杂的应用,这些应用可以分为互联网链改和区块链原创两大类。

互联网链改:最明显可见的是在 GameFi 领域,如 GameFi 链上实时对战结算、链上实时通讯以及大规模的支付都可以实现;

区块链原创:高性能的区块链基础设施允许比之前更为频繁和密集的价值交换行为,这将极大地促进价值流动的低成本化,创新的应用应该是能够真正提高资本利用效率,从而提高生产力的应用。此外,高性能的区块链使得数据资本市场流动性的实现成为可能,这是颠覆性的创新,数据作为信息时代的生产要素,能够充分地流动和应用,并进行合理公平地利益分配;

其次是流动性问题,这里分为横向流动性和纵向流动性。

横向流动性是指价值在不同的公链/L2 生态当中进行转移。当一个新的公链/L2 生态形成的时候,用户要从原来的生态进行迁移,就需要有好用的价值交换工具,这种工具有时候又称为桥梁。目前传统的桥梁工具有一些安全性的问题存在,这可能会导致用户的资金损失,甚至有时候会引发连锁效应。好在目前有一些新的桥梁技术出现,如 LayerZero。相信会有更多越来越好的技术出现,如正当研究当中的 zk bridges,能够解决目前桥梁存在的很多问题。桥梁作为生态价值的流动性入口,可以衍生出更多的 DeFi 应用,从而捕获更多的价值;

万字长文捕获 ZK Rollup 时代价值

纵向流动性是指价值在同一个公链/L2 生态当中进行转移。纵向流动性的优化对于价值的高效流动贡献更大,这得益于各种创新性的 DeFi 应用,如 AMM、Yield Farm、Lending 等。高效的应用会在这个交换过程当中造成较少的价值损失。这一环节捕获的价值毫无疑问是巨量的,然而目前的解决方案并不足够好,大多数方案是通过锁定流动性的方法提供流动性,资金的利用效率并不高。这方面的新颖解决方案包括 Tokemak 和 dAMM 等,这一方面我们可以留意更多的 L2 应用;

然后是数据隐私问题。没有哪一家公司希望自己的全部财务数据公开,让全网可以审查每一笔财务流水。区块链链上数据处于互联网的 HTTP 时代,所有信息明文“传输”,而 ZK 技术的出现,可以让区块链迎来 HTTPS 时代。可以相信的是,未来区块链上几乎每一笔交易,都可以由零知识技术保护。到那个时候,区块链技术才能够深入社会每一个角落,在保障交易去信任化、防篡改、开放和安全透明的情况下,又带来交易的隐私性。隐私保障的最佳打开方式应当是以协议的形式,作为插件,像乐高积木一样和其他协议搭建在一块,做到可配置、可拥有和抗审查。在可以看见的未来,隐私协议会称为每一个应用必须整合的协议。

最后说一下钱包,钱包作为区块链世界的入口,其地位举足轻重。如果要用互联网类比,钱包就像互联网时代的浏览器,信息通过浏览器与人交互,而价值通过钱包与人交互。都说现在是区块链的网景时代,小狐狸可能就是当年风生水起的网景,尽管他们的结局可能会不同,但我认为现在的钱包远达不到好用的程度。其中最重要的一点是,价值在不同的钱包之间不是高效流动的。虽然这里可能因为一些兼容性的问题影响到了互操作性,但毫无疑问的是,我们需要一套通用的标准来定义这个价值接口。

以上是基础设施,是价值产生和开始捕获的领域,只有完善了这些问题(可能没有详尽),区块链技术才能够迎来真正的爆发,价值互联网才能够将每一个人连接起来。

在以往的公链生态里面,价值主要由协议捕获,首先是公链本身,其次是 DeFi 领域,尤其是交易所和交换平台。这里可以参考著名的胖协议理论。一直以来都有关于胖协议理论的争议,但目前来说,胖协议理论大致还是正确的。在我看来这是由于区块链的基建时代还远没有走到尾声。

基础设施建设是漫长、艰难而又耗费人力物力的,但它是最具有护城河效应的领域。在基础设施之上,能够带来巨大效益的应用被称为动能应用,创造最多价值效应的一定是动能应用。基建还是动能,并不是一层不变的,就像淘宝曾经是互联网的动能,而现在作为平台的淘宝在渐渐成为蚂蚁金服的基建。基建的核心目的是为了给动能应用铺路,降低动能应用的采用成本。

区块链的动能时代还没有到来,而随着动能时代的到来,毫无疑问胖协议理论就会失效(尽管目前已经出现了一些问题)。在目前的时间点,押注能够降低应用采用成本的基础设施赛道才是明智的选择。关于应用的采用成本,这里不仅仅包括经济成本,还包括效率、技术门槛甚至信仰成本(体现在去中心化、去信任化、抗审查等的区块链原教旨主义方面)。

随着 L2 时代 ZK Rollup 的逐渐应用,甚至 L3、L4 时代的到来,无疑会让区块链的动能时代变得可以预见,那么动能时代的主角是谁呢?那一定是来自于能够成为杀手级应用的领域,这些领域包括游戏、娱乐、社交网络和虚拟现实等等。对于这些领域的提前下注,也是一种可取的投资方式,但综合其难度与回报率,在目前阶段性价比并不高。投资这些领域的时候,可以去充分考虑它们是否充分利用了新型基础设施,或者保留了对于新型基础设施的完全可扩展性,这些可以为它们在快速发展的区块链基建时代保留足够快速、高价值的成本控制和效率提升,从而大大提高它们的竞争力。

文中涉及项目,均不构成任何投资建议

参考阅读

Zero Knowledge Cryptography & the Next Digital Revolution

Zero Knowledge Cryptography & the Next Digital Revolution

A rollup-centric ethereum roadmap

​https://ethereum-magicians.org/t/a-rollup-centric-ethereum-roadmap/4698

一文了解Layer2的四大解决方案交易成本对比

https://w3hitchhiker.mirror.xyz/7dwD76ZZIlR7ep731K6y9vTTuXGHOojxWSnkXKzqPzI

zkEVM

https://hackmd.io/@yezhang/S1_KMMbGt

Ethereum’s Ultimate Scaling Explanation and Directory

https://mirror.xyz/0x3D5FE39342e661776bb5273521F52E99B624288c/NFOsWYCb2eVk612VSnrrCsoKcwI_EMObp_q9uNKa4uA

zk-rollup 争夺战:zkSync vs. StarkWare

https://news.ethereum.cn/Layer2/zksync-vs-starkware

吊打 Optimistic Rollups?StarkWare 的 L2 赛道大揭秘 | Unitimes AMAes AMA

https://www.geekmeta.com/article/3421070.html

StarkNet 中文开发者 Meetup(文字版)

https://mp.weixin.qq.com/s/r7cNMWYPP-9sqjLcKz64Aw

Composability is Innovation

Composability is Innovation

探索以太坊扩容之路:哪个方案才是未来?

https://www.panewslab.com/zh/articledetails/D56636383.html

Go-to-Market in Web3: New Mindsets, Tactics, Metrics

Go-to-Market in Web3: New Mindsets, Tactics, Metrics

Community ≠ Marketing: Why We Need Go-to-Community, Not Just Go-to-Market

Community ≠ Marketing: Why We Need Go-to-Community, Not Just Go-to-Market

StarkNet Alpha 2

https://medium.com/starkware/starknet-alpha-2-4aa116f0ecfc

以太坊扩容方案的明珠

https://mirror.xyz/kuiqian.eth/FW6gE79ksYDgfrDOhW9zse-bGhLBzaMizIlid3iKZ8Q

https://medium.com/starkware/hello-cairo-3cb43b13b209

https://multicoin.capital/2022/03/15/move-move-move/?mc_cid=43fd88cdd6&mc_eid=0b68dd5aad

Layer 2 Tokens Are Coming

​https://newsletter.banklesshq.com/p/rollup-tokens-are-coming?s=r

Liquidity is bandwidth

https://newsletter.banklesshq.com/p/liquidity-is-bandwidth?s=r

Fat Protocols

Fat Protocols

Analyst Notes: Cracks in the Fat Protocol Theory

https://messari.io/article/analyst-notes-cracks-in-the-fat-protocol-theory

Fractal Scaling: From L2 to L3

https://medium.com/starkware/fractal-scaling-from-l2-to-l3-7fe238ecfb4f

Geometry presents: Slush, a proposal for Fractal scaling

https://hackmd.io/@kalmanlajko/rkgg9GLG5

本文链接:https://www.8btc.com/article/6748184
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