Lumoz研报:模块化发链,极大降低ZKP计算成本

进阶7/15/2024, 5:58:11 AM
Lumoz为ZK Rollup提供模块化计算层,采用了PoS和PoW的混合共识机制。ZK-PoW算法网络极大降低ZKP计算成本,同时解决了中心化Prover的问题。同时引入zkVerifier验证由zkProver生成的ZKPs。

摘要

  1. 以太坊在诞生后就一直面临可拓展性问题。扩容依然是实现 Web3 Mass Adoption 的关键技术。Rollup是Layer2主流扩容方案,其核心思想是将“打包”后的交易数据区块发布在链上,从而降低交易有效性验证的难度。根据其数据有效性验证方式的不同,Rollups 可以进一步细分为 Optimistic Rollups 和 ZK Rollups。

  2. 目前ZK Rollups赛道面临的痛点主要包含三点:计算 ZKP 的成本高昂,并且目前大多数zk rollup依赖中心化的Prover;零知识技术的复杂性使得构建符合 EVM 的 ZK-rollup 变得困难;除此之外,目前许多ZK Rollups在交互时使用第三方桥接项目,存在一定的安全隐患。

  3. Lumoz的联合创始人兼CEO NanFeng,毕业于清华大学,核心团队团队从 2018 年开始在 ZK 技术上投入了近五年的时间。从一开始,Lumoz就网络致力于使零知识计算更加高效和可获取。

  4. Lumoz目前已结束两轮激励测试网,活动总参与人数达 282K、Validator 28,137 W、PoW 矿工145人、已部署生态项目60余家。2024年5月,Lumoz 宣布完成新一轮战略融资,估值达 3 亿美元。截至目前,Lumoz 累积融资高达1400万美元,投资机构包括OKX Venture、Hashkey Captial、Polygon、Kucoin Ventures、IDG Blockchain、Gate Ventures、SevenUpDAO、Sweep Ventures 等

  5. Lumoz为ZK Rollup提供模块化计算层,采用了PoS和PoW的混合共识机制。ZK-PoW算法网络极大降低ZKP计算成本,同时解决了中心化Prover的问题。同时引入zkVerifier验证由zkProver生成的ZKPs。zkVerifier节点硬件配置方面要求相对较低,而且近期即将开启的Node Sale,让验证网络具有更好的去中心化程度和抗审查性。

  6. Lumoz RaaS Launch Base高度兼容主流的ZK Rollups技术栈,包括Polygon zkEVM、zkSync、Scroll、Starknet等,是目前市面上兼容ZK Rollups技术栈最广的项目,能够针对性解决ZK Rollup赛道存在的ZK技术与EVM之间兼容性痛点问题,一键发链满足项目方定制化的ZK Rollup需求。目前的客户包括:ZKFair, Merlin Chain, Coin98, Ultiverse, Mari1x, Fortnite(Efuse), Viction等。

  7. Lumoz提出的NCRC Protocol,通过“原生桥”(Native Bridge)在多个ZK Rollup间实现无缝跨链,同时用户的资产不通过任何第三方协议,整个过程是安全和无需信任的。

  8. Lumoz采用的是双代币经济模型,功能代币MOZ可以用作交易费用、资源使用费,而权益代币esMOZ是给予参与者的回报,也可以用于委托zkVerifier节点,esMOZ代币可以按照不同的赎回期限和赎回率兑换为MOZ代币。目前,Lumoz在其项目白皮书中并未公布最新的代币分配情况。

  9. 展望未来,RaaS赛道发展前景可观,ZK Rollup也将成为Rollup主流方案,同时社群运营、生态打造或将取代技术成为构建 Rollup的主要挑战。Lumoz凭借在ZK技术层面的深耕,有望继续成为ZK RaaS的领导者,继续推动 ZK-Rollup 技术的大规模应用与普及。

一、前情提要

1、Rollup扩容方案

以太坊在诞生后就一直面临可拓展性问题。扩容依然是实现 Web3 Mass Adoption 的关键技术。

构建在以太坊上且无需对底层 Layer 1 协议进行任何修改的可扩展性方案被称为 Layer 2 方案。这些方案无需与以太坊网络交互即可处理交易,并通过智能合约将其安全性锚定在以太坊的 Layer 1 上,好像链下多出来一层网络,故称Layer2。根据L2 Beat的数据,当前L2处理的交易数量已经达到以太坊主网处理的交易数量的10倍,极大地扩展了以太坊有限的交易处理能力。


图 1 Layer2处理的交易数量 https://l2beat.com/scaling/activity

作为一个高度去中心化的公共区块链,以太坊已经变得非常拥挤,gas变得极其昂贵。因此,越来越多包括Defi,Gamefi等在内的去中心化应用将协议迁移至这些Layer2上以优化用户体验,降低运营成本。L2 Beat的数据显示,截至2024年6月16日,所有L2的锁仓量已经达到了1244.18万ETH,折合约443.63亿美元。作为对比,以太坊主网上的锁仓量为1788万ETH,折合约656.34亿美金,即所有L2的锁仓量接近以太坊主网锁仓量的70%。


图 2 Layer2锁仓量总和https://l2beat.com/scaling/summary


图 3 以太坊主网锁仓量
https://defillama.com/chain/Ethereum?currency=USD

Rollup是Layer2主流扩容方案,其核心思想是将“打包”后的交易数据区块发布在链上,从而降低交易有效性验证的难度。Rollup技术解决了之前Plasma暴露出的问题,提供了和以太坊Layer 1(也就是以太坊自己)相同的数据可用性和安全性,而且还能极大提高网络的吞吐能力,同时降低单笔交易成本。在模块化区块链的架构中,Rollup方案实际上就是将链的执行层(等其他层)外包出去。


图 4 模块化技术栈Modular Stacks
https://members.delphidigital.io/reports/the-complete-guide-to-rollups

2、两种Rollup方案:ZK Rollups vs. Optimistic Rollups

根据其数据有效性验证方式的不同,Rollups 可以进一步细分为 Optimistic Rollups 和 ZK Rollups。

Optimistic Rollups 依赖于一种“乐观”假设,即大部分交易都是有效的,并允许在发现欺诈行为时进行挑战和回滚。ZK Rollups 则使用零知识证明技术(Zero Knowledge, ZK)来确保链外处理的交易是有效且正确的,提供更高的安全性和效率。两种Rollup方案的主要优缺点参见下表:

表 1 ZK Rollups vs. Optimistic Rollups

数据来源:作者根据现有文献整理

虽然 ZK-Rollup 具有诸多优点,并被 Vitalik 看作长期的以太坊扩容方案,但其面临的诸多技术难题限制了现阶段的大规模采用。根据Defilama数据,截至2024年6月16日,Rollups中仍然是以Arbitrum,Blast,Base,Optimism这样的Optimistic Rollups占据主导地位。


图 5 Rollup赛道的TVL饼图 https://defillama.com/chains/Rollup

3、ZK Rollups赛道的痛点

具体来看,目前ZK Rollups赛道面临的痛点主要是

  1. 计算 ZKP 的成本高昂,并且目前大多数zk rollup依赖中心化的Prover。

目前,有多个zk - rollup在以太坊主网上运行,包括Polygon zkEVM和zkSync时代。对于一个ZK-Rollup, ZKP的计算成本远远超过数据可用性(DA)的计算成本,甚至占总成本的50%以上。而且,这些ZK-Rollup项目中的大多数都没有实现去中心化的证明程序。例如,在Polygon zkEVM的beta主网中,依赖于可信聚合器(Aggregator)提交ZKPs, zkSync era遵循类似的方法。


图 6 主流ZK Rollups的计算成本占比很高(图中粉色)
https://l2beat.com/scaling/costs

  1. 零知识技术的复杂性使得构建符合 EVM 的 ZK-rollup 变得困难。

EVM兼容性(compatibility)是指将Solidity中的智能合约代码翻译成 ZK Rollup 的特定虚拟机字节码。EVM 设计之初并未考虑兼容零知识证明技术。举例而言,为了使 EVM 执行的任意程序都能通过 zk-SNARKs 生成有效证明,需要对EVM 的每个操作码都创建相应的数学表示和证明逻辑。这不仅需要复杂的密码学转换,而且对现有智能合约的兼容性提出了挑战。

  1. 除此之外,目前许多ZK Rollups在交互时使用第三方桥接项目,存在一定的安全隐患。

在这个多重Rollups的时代,各种Rollups的共存将越来越多,这使得不同的第2层解决方案之间的无缝互操作性变得至关重要。现有的跨Rollup桥接解决方案通常涉及在Rollup链上部署新的链间合约集,并利用多链流动性激励来实现资产跨链功能。然而,这些解决方案并不是普遍适用于基于消息的跨链交互,并且存在中心化和信任的风险。2023年7月币安投资跨链桥项目Multichain在CEO被警方控制后停止运营,据慢雾监测从 Multichain 流出的资金总额超 2.65 亿美元。跨链桥项目龙头的顷刻之间轰然倒塌,说明了使用第三方跨链桥项目的中心化和信任的风险不容小觑。

二、Lumoz成立背景


图 7 Lumoz https://lumoz.org/

Lumoz的联合创始人兼CEO NanFeng,毕业于清华大学,曾就职于字节跳动,作为核心开发者深度参与多个项目的底层搭建和后期迭代。他也是 Trustless Labs 的创始人。核心团队团队从 2018 年开始在 ZK 技术上投入了近五年的时间。因此,从一开始,Lumoz就网络致力于使零知识计算更加高效和可获取:“Making ZK-Rollup Within Reach”

在Lumoz的发展历程中,团队也逐渐意识到目前Rollup赛道的跨链桥安全与中心化问题并着手解决,同时把握住了RaaS赛道发展的趋势,顺势而为推出ZK RaaS Launch Base,成功拓展商业版图。


图 8 Lumoz生态相关数据 https://lumoz.org/compute-layer

Lumoz(原Opside)于2023年5月底正式上线测试网,并在全球社区的持续大力参与下平稳运行了五个月。超过45万参与者加入了Pre-alpha测试网,促成了惊人的13,580,057笔交易。测试网显示有超过140家矿工以及28000多个节点参与测试。在生态方面,超过100个优质项目申请参与,其中14个项目通过Opside ZK-Rollup LaunchBase成功推出了专属的zkEVM应用链,并保持稳定运行。预计Lumoz在Q3上线主网。截至目前,Lumoz已经处理了200万笔的交易,提交了超479万的ZKP,有28,000+节点。此外,超过16个项目已通过官方审核并在Lumoz平台上生成定制的zkEVM应用链。


图 9 Lumoz进行战略轮融资,SevenUPDAO参投
https://mirror.xyz/lumozorg.eth/Fz0dF5HVMdbbI--9lzst60KuKOp5YGbb75Z0RmxiB24

2024年3月,模块化计算层和ZK-RaaS平台Lumoz进行了首轮融资,估值为1.2亿美元。2024年5月29日,Lumoz正式宣布完成新一轮战略融资。参与投资者包括IDG区块链、SevenUpDAO、Sweep Ventures等。具体的资金数额尚未披露。战略轮Lumoz估值达3亿美元,甚至超过了Altlayer目前的2.53亿美元的市值,足见各方对Lumoz的发展前景的看好程度。此外,如果对照Altlayer当前市值/上市前轮融资估值的1.4倍乘数,Lumoz上市后有望达到至少超4.2亿美元;如果对照Gelato的3倍乘数,则Lumoz上市后市值能够超9亿美金。


表 2 RaaS赛道项目融资信息

注:以上数据主要来自Rootdata以及ICO Analytics,*表示领投机构,时间戳为2024年6月16日

三、Lumoz为ZK Rollup提供模块化计算层


图 10 Lumoz作为去中心化的模块化计算层
https://lumoz.org/compute-layer

Rollup通常包括结算层、执行层、共识层、数据可用性层。然而,对于ZK-Rollup,需要一个额外的核心模块,即证明层(Prover Layer)。目前,Lumoz是模块化Rollup领域唯一一家模块化Prover网络的提供商。目前Merlin链的ZKP算力是由Lumoz矿工提供。未来随着Lumoz主网的上线,Merlin Chain将连接到Lumoz的去中心化ZK计算网络。这将是一个ZK-PoW算法网络,任何人都可以向梅林链提供算力并获得Lumoz代币奖励。

Lumoz通过将强大的计算资源与EigenLayer的再质押机制相结合,创建了一个高效安全的计算服务生态系统。Lumoz计算层架构是一个高度集成和协同的系统,其主要组成和功能如下:


图 11 Lumoz计算层架构
https://docs.lumoz.org/understand-lumoz/the-avs-computing-layer-based-on-eigenlayer

  • 在以太坊上,利用EigenLayer标准构建主动验证服务(AVS)提供信任背书,并通过特征层的再质押增强AVS安全性。
  • EVM链(L2)支持与以太坊虚拟机(EVM)兼容的多样化区块链环境,如Polygon zkEVM、Polygon CDK、ZKStack和Scroll,以确保广泛的兼容性和可扩展性。
  • Lumoz AVS Oracle负责从EVM兼容链中检索和存储数据,以确保高数据可用性和完整性,为计算层提供坚实的数据基础。
  • Lumoz Chain作为整个计算层的核心管理层,负责任务调度、奖励分配以及zkProver和zkVerifier的管理,包括节点添加和删除的过程。zkProver是执行特定计算任务的节点,而zkVerifier则负责验证执行结果的验证节点。

在Lumoz的架构中采用了PoS和PoW的混合共识机制。其中PoW是针对zkProver而言,而PoS主要针对zkVerifier(可能同时作为Rollup的sequencer)。本文接下来首先介绍Lumoz在PoW共识方面的ZK-PoW算法,讲解其如何解决目前ZK Rollup面临的ZKP的计算成本与中心化问题。然后,本文再详细分析其在PoS共识机制方面的进展。

1、Lumoz的ZK-PoW算法网络极大降低ZKP计算成本

为了解决ZKP的计算成本与中心化问题,Lumoz提出了ZK-PoW算法。其主要特点包括:

PoW的奖励分配机制

Lumoz提供了一个统一的ZKP计算能力市场,鼓励矿工为这些zk - rollps生成ZKP。在Pre-Alpha测试网阶段,基于PoW算法,Opside区块内的每个Rollup将根据一定的规则提交一个序列。当前区块的PoW奖励是根据注册的Rollup slots的数量和包含的batches的数量在序列中分配的。矿工可以自由选择参与一个或多个Rollups的ZKP计算。将来,每个序列将根据相应的ZK-Rollup类型、包含的Rollup交易数量、gas使用和其他估算工作负载的因素进行不同的定价。

矿工必须在系统合约中为Rollup质押相应数量的代币才能够为该Rollup提交ZKP。矿工提交ZKPs获得的奖励也会根据其质押比例进行分配,从而避免矿工多次提交ZKPs的恶意行为。

ZKP的两步提交算法

首先提交Proofhash。在给定序列的特定时间窗口内,允许多个矿工参与ZKP的计算。每个矿工不直接提交原始证明,而是计算(证明/地址)的证明哈希并将其提交给合约。

然后提交ZKP。在时间窗口之后,矿工提交原始证明,并根据先前提交的证明进行验证。证明通过验证程序的矿工有资格获得PoW奖励,奖励是根据他们所参与质押的金额按比例分配的。


图 12 ZKP的两步提交算法
https://lumoz.org/compute-layer

Lumoz针对ZKPs的两步提交算法巧妙地采用了先提交后验证的模型,消除了不必要的证明和地址聚合计算。而且,两步提交算法实现了并行ZKP计算和顺序提交,允许矿工并发执行多个ZKP生成任务,显著加快了ZKP的生成效率。Lumoz团队还对ZKP递归聚合算法进行了一系列优化,最大化地利用了集群资源,进一步提高了ZKP的计算速度。

在真实的压力测试环境中,矿工拥有一个由20台机器组成的集群,包括128核cpu和1TB RAM。在大约40分钟内,测试的交易速率稳定在27.8 TPS左右。在相同的条件下,Lumoz将交易的平均确认时间从大约5-6分钟减少到大约3分钟,从而使ZKP生成效率提高了大约80%。未来,随着更多的ZK- rollup和矿工加入ZK算力市场,Lumoz的PoW算法带来的效率提升将更加明显。

ZK-PoW V2.0版本进一步优化了计算过程

相比 V1.0,2.0版本:

  • 把原来的服务拆分成三个子模块,分别负责证明生成、证明管理和证明提交,这样结构更清晰、耦合更低、健壮性更强。
  • 证明生成模块proof Generator添加了startBatch参数,使新矿工更容易跟上挖矿进度。
  • 证明管理模块proof Manager与旧版本相比进行了改进。当矿工服务重启或其他原因导致证明提交失败时,及时重新发送证明,保证矿工利益。重发机制不仅解决了提交证明失败的情况,还处理了所有提交证明失败或未提交的情况,确保了Rollup链的安全性。
  • 证明提交模块Proof Sender使用三个线程安全的优先级缓存实现了两步事务提交。与以前的版本相比,它减少了全局锁(global locks)的使用,确保较低高度的证明及时提交,并保护矿工的利益。此外,整体服务流程更加清晰,减少了程序执行过程中的线程数量和资源消耗。


图 13 ZK-PoW V2.0 Architecture

https://mirror.xyz/lumozorg.eth/zZy2munlvNY7D4DG6lpcccrx1IZTJ7yb3jXOwd1O9Hg

压力测试结果:在2.0版本中,使用10台64核的机器,566批证明在7小时38分40秒内完成,平均每张证明耗时48.62秒。在多矿工场景下,与1.0版本相比,2.0版本的zk证明生成效率整体提升了50%。

2、引入zkVerifier节点验证机制,建立去中心化和抗审查的验证网络

Lumoz网络承担着管理整个网络数据输入输出的关键责任。为保证数据处理过程及其结果的安全性、准确性和分散性,Lumoz网络引入了节点验证机制,由zkVerifier验证由zkProver生成的ZKPs。其具体的工作流程如下:


图 14 zkVerifier节点验证机制
https://docs.lumoz.org/zkVerifier-node-explained/how-do-zkverifier-node-work

首先,在zkProver生成的证明提交到Lumoz链以后,Lumoz链将验证任务发送到多个zkVerifier节点,由多个节点独立执行分布式验证。其次,由至少有三分之二的zkVerifier节点确认证明的有效性,保证验证结果的权威性和一致性。最后,有效的证明及其结果由Lumoz AVS Oracle传输回区块链上的Lumoz证明合约,任务结果通过任务管理器合约记录并响应到Lumoz链。

zkVerifier节点硬件配置方面要求相对较低,也让更多用户能够参与到Lumoz生态中,进一步提升Lumoz网络的去中心化程度。


图 15 zkProver节点硬件配置要求
https://docs.lumoz.org/purchase-zkverifier-node-and-set-up/set-up-node

zkVerifier Node Sale将于近期开启

在zkVerifier节点的准入机制方面,Lumoz引入了许可证(License)制度:许可证是zkVerifier节点身份的官方认可,是设置zkVerifier节点时的必要绑定条件。这些许可证以NFT的形式存在,确保每个许可证的唯一性和不可复制性。如果不想要亲自运行节点,可以通过委托(Delegation)机制,将ezMOZ代币或许可证委托给其他节点运营,同时继续获取奖励。如果需要退出,许可证也可以在用户之间自由转移。

图 16 zkVerifier Node Sale https://node.lumoz.org/

zkVerifier节点的许可证出售将于2024年6月17日正式开启。据了解,zkVerifier节点将获得在TGE前能够获得4000万的Lumoz积分,从6月25日至8月4日每天线性解锁100万积分。这些积分可以在TGE之后兑换成主网代币。而在TGE后项目也会持续给zkVerifier节点赋能,在36个月中会持续线性解锁25%比例的Lumoz代币,并有机会持续参与Lumoz生态项目的潜在空投机会。

根据Lumoz的最新政策,许可证总数为10万,分为10个不同的等级价位,将按照先到先得的方式发售,越往后购买价格越高,因此越早购买收益越高。本次发售分为三个阶段:预售阶段( 2024-06-17 15:00 UTC+8开启)、获得白名单阶段(2024-06-17 15:00 UTC+8开启)、白名单售卖阶段(2024-06-25 15:00 UTC+8开启)以及公开发售阶段(2024-07-03 15:00 UTC+8开启)。公开发售阶段,所有用户都可以购买许可证。


图 17 Lumoz License Tiers
https://docs.lumoz.org/purchase-zkverifier-node-and-set-up/license-tiers

节点积分活动的团队加成制度


图 18 zkVerifier节点积分活动的团队参与机制
https://docs.lumoz.org/zkverifier-lumoz-points-campaign

用户在质押许可证时,可以选择加入一个团队或创建一个团队。每队最多50人。一个团队持有的许可证越多,它的级别就越高。当分配Lumoz点数时,团队会根据他们的水平获得更大的权重。Lumoz采用此种裂变设计旨在来吸引更多的用户和投资者。

退款机制保证用户利益

此外,为了最大限度地保障全球社区用户的权益,Lumoz还建立了退款机制。退款窗口将在TGE(代币生成事件)开始后6个月打开。窗口的持续时间是待定的。如果用户因任何原因不满意,可以申请退款。Lumoz将无条件退还购买节点付款金额的80%。用户必须返回所有生成的代币和nft(不可替代的代币)。

TGE前的重要收入来源

Lumoz的zkVerifer节点销售成为了其一个重要的收入来源。在区块链项目中,早期获得收入对于项目的持续发展和成功至关重要。这不仅有助于为项目提供必要的资金支持,还可以增强投资者和社区成员对项目的信心。值得注意的是,区块链项目不能完全依赖IEO(Initial Exchange Offering,即首次交易所发行)来创收。虽然IEO是一种有效的融资方式,但它并不是唯一的途径。过度依赖IEO可能会导致项目在后续发展中缺乏资金支持的灵活性,同时也可能增加项目的风险。

具体来说,Lumoz的zkVerifer节点销售对于项目预期的影响在于,它展示了Lumoz项目对于未来发展的信心和承诺。通过销售节点,项目向外界传递了一个积极的信号,即项目有足够的资金和资源来推动其长期发展。这有助于吸引更多的投资者和合作伙伴加入项目,共同推动项目的成功。

同时,节点销售也是社区价值和社区粘性的体现。通过购买节点,用户成为了项目社区的一部分,与项目建立了更紧密的联系。这种联系不仅增强了用户对项目的归属感和忠诚度,还促进了社区成员之间的交流和合作。一个活跃的、有价值的社区对于项目的长期发展至关重要。

四、Lumoz RaaS Launch Base高度兼容主流的ZK Rollups技术栈

Rollup as a Service (RaaS) 就是一款用于推出新的区块链应用程序定制的 Rollup 的产品。该产品类似于software-as-a-service(SaaS)产品,用户不需要维护或托管服务产品的任何部分,因此无需复杂的软件和硬件管理。

从是否需要编写代码角度,RaaS 项目可分为 2 类:SDK 和无代码 (No-Code) 方案。SDK 方案即为开发者提供一整套通用的软件开发套件,让部署 Rollup 和部署智能合约一样简单;无代码方案,顾名思义,即无需编写一行代码部署 Rollup( 一键发链 )。OP Stack, Rollkit, Dymension, Sovereign, Stackr 等均属于 SDK 方案。无代码部署 Rollup 的项目包括 Lumoz,AltLayer,Eclipse 和 Caldera等。


图 19 RaaS 项目可分为 2 类
https://foresightnews.pro/article/detail/27089

RaaS赛道中早已有如Altlayer,Gelato等各类其他项目能够做到无代码发链,而Lumoz RaaS Launch Base的亮点在于, Lumoz集成了Polygon zkEVM、zkSync、Scroll、Starknet等区块链行业主流Rollup解决方案,是目前市面上兼容ZK Rollups技术栈最广的项目,能够针对性解决ZK Rollup赛道存在的ZK技术与EVM之间兼容性痛点问题。


表 3 各个主流RaaS项目支持的技术栈

注:数据主要来自各项目官网与白皮书,同时参考了网络上的文章进行整理

同时从上表还可以看出,Lumoz在Rollup的各个模块层都与许多项目达成了合作。举例来看,Lumoz除了Layer1以外还集成了第三方Celestia, Eigenlayer, Ethstorage, Avail, Espresso等DA层项目,而且也通过与Espresso Systems, Radius, Metis, Astria合作,能够为客户提供去中心化的排序器选项。

根据 Vitalik的标准,zkEVM可以分为如下几种类型:


图 20 Vitalik“不同类型的 zkEVM”
https://learnblockchain.cn/article/6369

  • Type1类zkEVM:完全等效于以太坊
  • Type2类zkEVM:完全兼容EVM以太坊虚拟机(曾经还有Type2.5类,如今看来基本与Type2类融合了)
  • Type3类zkEVM:几乎兼容EVM以太坊虚拟机
  • Type4类zkEVM:兼容高级语言

而Lumoz所支持的框架中恰恰就包含这几种类型的zkEVM,给客户提供了更多样的选择。


图 21 各家主流 ZK Rollup 项目分类
https://learnblockchain.cn/article/6369


图 22 各类 zkEVM 主流项目
https://learnblockchain.cn/article/6369

1、一键发链满足项目方定制化的ZK Rollup需求

用户可以自主在其Launch Base中选择各种Layer2所需的组件,包括SDK,结算层,数据可用性层,排序器等等,操作过程中无需任何代码,极大地降低了发行ZK Rollup的难度,让团队专注于生态运营等非技术层面。


图 23 Lumoz ZK-RaaS Launch Base一键发链
https://lumoz.org/launchbase

举例来看,目前使用Lumoz RaaS服务的一些客户包括:

  • ZKFair是基于Polygon CDK和Celestia DA的首个社区ZK-L2,由ZK-RaaS提供商Lumoz提供技术支持。ZKFair使用稳定币USDC作为Gas代币。ZKFair确保100%的EVM兼容性、卓越的性能、最低的费用和强大的安全性。ZKFair是一个100%由社区拥有、社区驱动的实验性L2网络。
  • Merlin Chain 是集成了 ZK-Rollup 网络、去中心化预言机网络、数据可用性和链上 BTC 防欺诈模块的比特币 Layer 2,致力于通过其 Layer 2 网络在 Layer1 上赋能比特币的原生资产、协议和产品,为比特币生态注入活力。

2、支持Op Stack + ZK Fraud Proof Layer 2架构

而且,2024年4月18日,Lumoz宣布其模块化计算层将支持Op Stack + ZK Fraud Proof Layer 2架构。

OP Stack是一个用于构建L2区块链生态系统的通用开发栈。


图 24 Op Stack + ZK Fraud Proof Layer 2架构
https://mirror.xyz/lumozorg.eth/eFpFnP40loyL3idRitTT_MNB3kW8R_6arZ7bgtmoRlc

类似于Steven Li and AltLayer提出的ZK Optimistic Rollup模型,Op Stack+ZK欺诈证明架构是一种将基于零知识证明的有效性证明集成到乐观Rollup技术中的新设计。当挑战者指出排序器提交了不正确的数据时,他们向L1提交挑战。Sequencer必须在有限的质疑期内生成相应的ZK证明,并将其提交给第一层合约进行验证。如果验证结果表明数据有效,则挑战无效;否则,挑战成功。该方案结合了Optimistic Rollup和ZK Rollup的优点,既保持了低成本的特点,又有效减少了等待时间。

五、NCRC Protocol实现ZK-Rollup的无需信任的

原生跨链桥

正如前文所述,第三方桥可能提供更便宜和更快的跨链体验,但它们引入了额外的信任成本和安全风险。实际上,每个ZK-Rollup都自带一个L1<>L2桥,Lumoz将其称为原生桥(Native Bridge)。与利用基于流动性的方案的第三方桥梁不同,原生桥作为独特的“mint-burn”跨链机制运行。它通过零知识证明保证了安全性,同时保持了可信性。要在多个Rollups之间实现NCRC,需要满足以下两个前提条件:

  • 这些Rollups必须属于ZK-Rollup类型。
  • 这些Rollups必须位于相同的L1上。

满足这两个条件的Rollups理论上具有与底层L1相同的安全级别。类似地,这些Rollups之间的原生桥的安全级别是相同的,它们之间不需要信任。所有的NCRC交易都通过有效性证明进行验证,这是NCRC安全保障的基本来源。

1、RRC合约提供数据检索服务

ZK Rollup之间无法通信,根本原因在于他们在L1(以太坊主网)上的合约是不相关的。它们仍然不知道彼此的存在,并且无法通过原生Rollup桥直接通信。为此,Lumoz将在每个L1层部署RRC合约(Rollup Recognition Contract),以使Rollups能够发现和识别彼此。RRC负责管理NCRC中所有参与的zk - rollup,包括Rollups的添加、暂停和退出。RRC中的每个Rollup都分配了一个专用的Rollup ID。

2、原生桥跨Rollup交易的过程隐藏了底层复杂性,优化用户体验

对于用户来说,NCRC的操作与Rollup的原生网桥完全一致。在整个跨链过程中,用户的资产流经以下路径:Rollup1 -> Rollup1的L1桥合约-> Rollup2的L1桥合约-> Rollup2。换句话说,用户的资产不通过任何第三方协议,仅需要通过Rollup的原生桥。整个过程是安全和无需信任的。


图 25 原生桥跨Rollup交易的过程
https://mirror.xyz/lumozorg.eth/0P5S75pYf4GtjYG4tka4whLHI7a1YC-YVS0uzgaSlzI

当用户在Rollup1上执行跨链操作并选择Rollup2作为目标时,技术过程实际上涉及三个实体:Rollup1、L1和Rollup2。但用户无需意识到L1在此过程中的存在;他们的体验只是直接从Rollup1跨到Rollup2。背后的现实是,跨链资产在L1上进行了两次桥接操作,从而在用户感知中创建了从Rollup1到Rollup2的无缝连接。在此过程中,L1上的操作是自动处理的,用户无需执行任何额外操作。从用户的角度来看,他们当前的Rollup可以执行跨链操作到L1和任何其他Rollup。这种设计增强了用户体验的流畅性,同时隐藏了底层复杂性。

六、Lumoz的双代币经济模型

如果不考虑zkVerfier的License,可以视Lumoz采用的是双代币经济模型。

1、功能代币MOZ

  • 交易费用(Gas):Lumoz网络内的所有交易都需要MOZ代币作为交易费用,确保了网络的安全运行和交易的顺利进行。
  • 资源使用费:用户在使用Lumoz网络提供的零知识证明(ZKP)计算和人工智能(AI)服务时,需要支付MOZ代币作为资源使用费,为网络提供了必要的经济激励。

2、权益代币esMOZ

  • 激励参与:esMOZ代币作为对为Lumoz网络提供计算能力、安全性和稳定性的节点的奖励,起到了激励和吸引参与者加入网络的作用。这种激励机制有助于增强网络的安全性和稳定性。
  • 委托zkVerifier节点:用户可以使用esMOZ代币参与委托,选择信任的节点进行委托投票,在促进网络的去中心化治理的同时,也能获得网络的奖励
  • 赎回机制:esMOZ代币可以按照不同的赎回期限和赎回率兑换为MOZ代币,为用户提供了灵活的赎回选择。这种赎回机制为用户提供了更多的灵活性和选择权。

七、行业展望

1、RaaS赛道发展前景可观

未来加密行业的一个显著趋势是多链与多Rollup的应用。伴随着项目的逐渐增多,这些项目会倾向于寻找性能更出色、成本更低,甚至能提供定制化服务的公链。而RaaS的兴起,恰恰为这一需求奠定了基石。

首先,从定制化角度来看,RaaS通过模块化的Rollup,使得开发者能更灵活地构建和运用基于Rollup的应用程序,这样的灵活性能够满足项目特定的业务需求,进而为整个生态系统注入更多的创新活力。

其次,从性能层面分析,Rollup技术,作为一种Layer 2解决方案,本身便能显著提升以太坊网络的吞吐量并降低成本。在这一背景下,RaaS能够确保开发者在降低成本的同时,安全地部署其应用程序。坎昆升级的实施为以太坊L2带来了重大的改变,特别是引入了“blob交易”类型,使得L2交易可以存储在更便宜、空间更大的blob中,从而降低了每笔L2交易的成本,进一步提高了交易速度和吞吐量。

最后,从商业模式的角度审视,RaaS展现出了极为广阔的发展前景。随着链上应用的不断增多,以太坊主网络的拥堵问题将愈发严重,而这无疑将推动对Rollup以及RaaS需求的持续增长。

2、ZK Rollup将成为Rollup主流方案

Vitalik 曾多次表示ZK Rollup将取代Optimistic Rollup,成为长期的以太坊扩容方案。前文已经描述过ZK Rollup相较于Optimistic Rollup的优缺点,而随着ZK技术的不断完善,与EVM的兼容性做得更好,可以预见ZK Rollup将成为Rollup主流方案。当然,也有可能出现更多如OP Stack+ZK Fraud Proof这种兼顾了Optimistic Rollup和ZK Rollup优点的扩容方案。

3、社群运营、生态打造或将取代技术成为构建 Rollup的主要挑战

RaaS的兴起使得开发者能够更轻松、更快速地构建和使用Rollup,技术不再是构建Rollup的主要障碍(技术仍然是Rollup构建过程中不可忽视的重要因素)。此外,Base、Manta Pacific、Blast等新兴Rollup通过采用现有工具低成本构建Rollup,并将项目重点转向生态建设,成功获得了市场的快速认可。有分析指出,这些新兴Rollup的崛起,不仅为市场树立了标杆性的打法,也为传统应用向L2转型提供了可借鉴的范例。

八、面临风险

首先,尽管在Pre-Alpha以及Alpha测试网阶段,Lumoz都成功吸引了加密社区的广泛参与,但是近期开启的Node Sale才真正需要用户掏出真金白银买后入场的,如果此次节点出售运营不善,可能对Lumoz的生态发展不利。而且,注意到Lumoz尚未公布更新的代币分配方案,不排除参与者购买了节点后获取收益太少的情况,需要DYOR。不过,由于zkVerifier节点允许退款、委托以及转让,即使确实亏损,参与者也可以将损失控制在一定范围内。

九、结论

Lumoz凭借模块化计算层、ZK RaaS以及NCRC原生跨链桥协议有效地解决了ZK Rollup赛道面临的三大痛点,使其脱颖而出成为ZK Rollup行业的先行者和领导者。有信心认为,Lumoz 在未来将继续展现其领导力,推动 ZK-Rollup 技术的大规模应用与普及。

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Lumoz研报:模块化发链,极大降低ZKP计算成本

进阶7/15/2024, 5:58:11 AM
Lumoz为ZK Rollup提供模块化计算层,采用了PoS和PoW的混合共识机制。ZK-PoW算法网络极大降低ZKP计算成本,同时解决了中心化Prover的问题。同时引入zkVerifier验证由zkProver生成的ZKPs。

摘要

  1. 以太坊在诞生后就一直面临可拓展性问题。扩容依然是实现 Web3 Mass Adoption 的关键技术。Rollup是Layer2主流扩容方案,其核心思想是将“打包”后的交易数据区块发布在链上,从而降低交易有效性验证的难度。根据其数据有效性验证方式的不同,Rollups 可以进一步细分为 Optimistic Rollups 和 ZK Rollups。

  2. 目前ZK Rollups赛道面临的痛点主要包含三点:计算 ZKP 的成本高昂,并且目前大多数zk rollup依赖中心化的Prover;零知识技术的复杂性使得构建符合 EVM 的 ZK-rollup 变得困难;除此之外,目前许多ZK Rollups在交互时使用第三方桥接项目,存在一定的安全隐患。

  3. Lumoz的联合创始人兼CEO NanFeng,毕业于清华大学,核心团队团队从 2018 年开始在 ZK 技术上投入了近五年的时间。从一开始,Lumoz就网络致力于使零知识计算更加高效和可获取。

  4. Lumoz目前已结束两轮激励测试网,活动总参与人数达 282K、Validator 28,137 W、PoW 矿工145人、已部署生态项目60余家。2024年5月,Lumoz 宣布完成新一轮战略融资,估值达 3 亿美元。截至目前,Lumoz 累积融资高达1400万美元,投资机构包括OKX Venture、Hashkey Captial、Polygon、Kucoin Ventures、IDG Blockchain、Gate Ventures、SevenUpDAO、Sweep Ventures 等

  5. Lumoz为ZK Rollup提供模块化计算层,采用了PoS和PoW的混合共识机制。ZK-PoW算法网络极大降低ZKP计算成本,同时解决了中心化Prover的问题。同时引入zkVerifier验证由zkProver生成的ZKPs。zkVerifier节点硬件配置方面要求相对较低,而且近期即将开启的Node Sale,让验证网络具有更好的去中心化程度和抗审查性。

  6. Lumoz RaaS Launch Base高度兼容主流的ZK Rollups技术栈,包括Polygon zkEVM、zkSync、Scroll、Starknet等,是目前市面上兼容ZK Rollups技术栈最广的项目,能够针对性解决ZK Rollup赛道存在的ZK技术与EVM之间兼容性痛点问题,一键发链满足项目方定制化的ZK Rollup需求。目前的客户包括:ZKFair, Merlin Chain, Coin98, Ultiverse, Mari1x, Fortnite(Efuse), Viction等。

  7. Lumoz提出的NCRC Protocol,通过“原生桥”(Native Bridge)在多个ZK Rollup间实现无缝跨链,同时用户的资产不通过任何第三方协议,整个过程是安全和无需信任的。

  8. Lumoz采用的是双代币经济模型,功能代币MOZ可以用作交易费用、资源使用费,而权益代币esMOZ是给予参与者的回报,也可以用于委托zkVerifier节点,esMOZ代币可以按照不同的赎回期限和赎回率兑换为MOZ代币。目前,Lumoz在其项目白皮书中并未公布最新的代币分配情况。

  9. 展望未来,RaaS赛道发展前景可观,ZK Rollup也将成为Rollup主流方案,同时社群运营、生态打造或将取代技术成为构建 Rollup的主要挑战。Lumoz凭借在ZK技术层面的深耕,有望继续成为ZK RaaS的领导者,继续推动 ZK-Rollup 技术的大规模应用与普及。

一、前情提要

1、Rollup扩容方案

以太坊在诞生后就一直面临可拓展性问题。扩容依然是实现 Web3 Mass Adoption 的关键技术。

构建在以太坊上且无需对底层 Layer 1 协议进行任何修改的可扩展性方案被称为 Layer 2 方案。这些方案无需与以太坊网络交互即可处理交易,并通过智能合约将其安全性锚定在以太坊的 Layer 1 上,好像链下多出来一层网络,故称Layer2。根据L2 Beat的数据,当前L2处理的交易数量已经达到以太坊主网处理的交易数量的10倍,极大地扩展了以太坊有限的交易处理能力。


图 1 Layer2处理的交易数量 https://l2beat.com/scaling/activity

作为一个高度去中心化的公共区块链,以太坊已经变得非常拥挤,gas变得极其昂贵。因此,越来越多包括Defi,Gamefi等在内的去中心化应用将协议迁移至这些Layer2上以优化用户体验,降低运营成本。L2 Beat的数据显示,截至2024年6月16日,所有L2的锁仓量已经达到了1244.18万ETH,折合约443.63亿美元。作为对比,以太坊主网上的锁仓量为1788万ETH,折合约656.34亿美金,即所有L2的锁仓量接近以太坊主网锁仓量的70%。


图 2 Layer2锁仓量总和https://l2beat.com/scaling/summary


图 3 以太坊主网锁仓量
https://defillama.com/chain/Ethereum?currency=USD

Rollup是Layer2主流扩容方案,其核心思想是将“打包”后的交易数据区块发布在链上,从而降低交易有效性验证的难度。Rollup技术解决了之前Plasma暴露出的问题,提供了和以太坊Layer 1(也就是以太坊自己)相同的数据可用性和安全性,而且还能极大提高网络的吞吐能力,同时降低单笔交易成本。在模块化区块链的架构中,Rollup方案实际上就是将链的执行层(等其他层)外包出去。


图 4 模块化技术栈Modular Stacks
https://members.delphidigital.io/reports/the-complete-guide-to-rollups

2、两种Rollup方案:ZK Rollups vs. Optimistic Rollups

根据其数据有效性验证方式的不同,Rollups 可以进一步细分为 Optimistic Rollups 和 ZK Rollups。

Optimistic Rollups 依赖于一种“乐观”假设,即大部分交易都是有效的,并允许在发现欺诈行为时进行挑战和回滚。ZK Rollups 则使用零知识证明技术(Zero Knowledge, ZK)来确保链外处理的交易是有效且正确的,提供更高的安全性和效率。两种Rollup方案的主要优缺点参见下表:

表 1 ZK Rollups vs. Optimistic Rollups

数据来源:作者根据现有文献整理

虽然 ZK-Rollup 具有诸多优点,并被 Vitalik 看作长期的以太坊扩容方案,但其面临的诸多技术难题限制了现阶段的大规模采用。根据Defilama数据,截至2024年6月16日,Rollups中仍然是以Arbitrum,Blast,Base,Optimism这样的Optimistic Rollups占据主导地位。


图 5 Rollup赛道的TVL饼图 https://defillama.com/chains/Rollup

3、ZK Rollups赛道的痛点

具体来看,目前ZK Rollups赛道面临的痛点主要是

  1. 计算 ZKP 的成本高昂,并且目前大多数zk rollup依赖中心化的Prover。

目前,有多个zk - rollup在以太坊主网上运行,包括Polygon zkEVM和zkSync时代。对于一个ZK-Rollup, ZKP的计算成本远远超过数据可用性(DA)的计算成本,甚至占总成本的50%以上。而且,这些ZK-Rollup项目中的大多数都没有实现去中心化的证明程序。例如,在Polygon zkEVM的beta主网中,依赖于可信聚合器(Aggregator)提交ZKPs, zkSync era遵循类似的方法。


图 6 主流ZK Rollups的计算成本占比很高(图中粉色)
https://l2beat.com/scaling/costs

  1. 零知识技术的复杂性使得构建符合 EVM 的 ZK-rollup 变得困难。

EVM兼容性(compatibility)是指将Solidity中的智能合约代码翻译成 ZK Rollup 的特定虚拟机字节码。EVM 设计之初并未考虑兼容零知识证明技术。举例而言,为了使 EVM 执行的任意程序都能通过 zk-SNARKs 生成有效证明,需要对EVM 的每个操作码都创建相应的数学表示和证明逻辑。这不仅需要复杂的密码学转换,而且对现有智能合约的兼容性提出了挑战。

  1. 除此之外,目前许多ZK Rollups在交互时使用第三方桥接项目,存在一定的安全隐患。

在这个多重Rollups的时代,各种Rollups的共存将越来越多,这使得不同的第2层解决方案之间的无缝互操作性变得至关重要。现有的跨Rollup桥接解决方案通常涉及在Rollup链上部署新的链间合约集,并利用多链流动性激励来实现资产跨链功能。然而,这些解决方案并不是普遍适用于基于消息的跨链交互,并且存在中心化和信任的风险。2023年7月币安投资跨链桥项目Multichain在CEO被警方控制后停止运营,据慢雾监测从 Multichain 流出的资金总额超 2.65 亿美元。跨链桥项目龙头的顷刻之间轰然倒塌,说明了使用第三方跨链桥项目的中心化和信任的风险不容小觑。

二、Lumoz成立背景


图 7 Lumoz https://lumoz.org/

Lumoz的联合创始人兼CEO NanFeng,毕业于清华大学,曾就职于字节跳动,作为核心开发者深度参与多个项目的底层搭建和后期迭代。他也是 Trustless Labs 的创始人。核心团队团队从 2018 年开始在 ZK 技术上投入了近五年的时间。因此,从一开始,Lumoz就网络致力于使零知识计算更加高效和可获取:“Making ZK-Rollup Within Reach”

在Lumoz的发展历程中,团队也逐渐意识到目前Rollup赛道的跨链桥安全与中心化问题并着手解决,同时把握住了RaaS赛道发展的趋势,顺势而为推出ZK RaaS Launch Base,成功拓展商业版图。


图 8 Lumoz生态相关数据 https://lumoz.org/compute-layer

Lumoz(原Opside)于2023年5月底正式上线测试网,并在全球社区的持续大力参与下平稳运行了五个月。超过45万参与者加入了Pre-alpha测试网,促成了惊人的13,580,057笔交易。测试网显示有超过140家矿工以及28000多个节点参与测试。在生态方面,超过100个优质项目申请参与,其中14个项目通过Opside ZK-Rollup LaunchBase成功推出了专属的zkEVM应用链,并保持稳定运行。预计Lumoz在Q3上线主网。截至目前,Lumoz已经处理了200万笔的交易,提交了超479万的ZKP,有28,000+节点。此外,超过16个项目已通过官方审核并在Lumoz平台上生成定制的zkEVM应用链。


图 9 Lumoz进行战略轮融资,SevenUPDAO参投
https://mirror.xyz/lumozorg.eth/Fz0dF5HVMdbbI--9lzst60KuKOp5YGbb75Z0RmxiB24

2024年3月,模块化计算层和ZK-RaaS平台Lumoz进行了首轮融资,估值为1.2亿美元。2024年5月29日,Lumoz正式宣布完成新一轮战略融资。参与投资者包括IDG区块链、SevenUpDAO、Sweep Ventures等。具体的资金数额尚未披露。战略轮Lumoz估值达3亿美元,甚至超过了Altlayer目前的2.53亿美元的市值,足见各方对Lumoz的发展前景的看好程度。此外,如果对照Altlayer当前市值/上市前轮融资估值的1.4倍乘数,Lumoz上市后有望达到至少超4.2亿美元;如果对照Gelato的3倍乘数,则Lumoz上市后市值能够超9亿美金。


表 2 RaaS赛道项目融资信息

注:以上数据主要来自Rootdata以及ICO Analytics,*表示领投机构,时间戳为2024年6月16日

三、Lumoz为ZK Rollup提供模块化计算层


图 10 Lumoz作为去中心化的模块化计算层
https://lumoz.org/compute-layer

Rollup通常包括结算层、执行层、共识层、数据可用性层。然而,对于ZK-Rollup,需要一个额外的核心模块,即证明层(Prover Layer)。目前,Lumoz是模块化Rollup领域唯一一家模块化Prover网络的提供商。目前Merlin链的ZKP算力是由Lumoz矿工提供。未来随着Lumoz主网的上线,Merlin Chain将连接到Lumoz的去中心化ZK计算网络。这将是一个ZK-PoW算法网络,任何人都可以向梅林链提供算力并获得Lumoz代币奖励。

Lumoz通过将强大的计算资源与EigenLayer的再质押机制相结合,创建了一个高效安全的计算服务生态系统。Lumoz计算层架构是一个高度集成和协同的系统,其主要组成和功能如下:


图 11 Lumoz计算层架构
https://docs.lumoz.org/understand-lumoz/the-avs-computing-layer-based-on-eigenlayer

  • 在以太坊上,利用EigenLayer标准构建主动验证服务(AVS)提供信任背书,并通过特征层的再质押增强AVS安全性。
  • EVM链(L2)支持与以太坊虚拟机(EVM)兼容的多样化区块链环境,如Polygon zkEVM、Polygon CDK、ZKStack和Scroll,以确保广泛的兼容性和可扩展性。
  • Lumoz AVS Oracle负责从EVM兼容链中检索和存储数据,以确保高数据可用性和完整性,为计算层提供坚实的数据基础。
  • Lumoz Chain作为整个计算层的核心管理层,负责任务调度、奖励分配以及zkProver和zkVerifier的管理,包括节点添加和删除的过程。zkProver是执行特定计算任务的节点,而zkVerifier则负责验证执行结果的验证节点。

在Lumoz的架构中采用了PoS和PoW的混合共识机制。其中PoW是针对zkProver而言,而PoS主要针对zkVerifier(可能同时作为Rollup的sequencer)。本文接下来首先介绍Lumoz在PoW共识方面的ZK-PoW算法,讲解其如何解决目前ZK Rollup面临的ZKP的计算成本与中心化问题。然后,本文再详细分析其在PoS共识机制方面的进展。

1、Lumoz的ZK-PoW算法网络极大降低ZKP计算成本

为了解决ZKP的计算成本与中心化问题,Lumoz提出了ZK-PoW算法。其主要特点包括:

PoW的奖励分配机制

Lumoz提供了一个统一的ZKP计算能力市场,鼓励矿工为这些zk - rollps生成ZKP。在Pre-Alpha测试网阶段,基于PoW算法,Opside区块内的每个Rollup将根据一定的规则提交一个序列。当前区块的PoW奖励是根据注册的Rollup slots的数量和包含的batches的数量在序列中分配的。矿工可以自由选择参与一个或多个Rollups的ZKP计算。将来,每个序列将根据相应的ZK-Rollup类型、包含的Rollup交易数量、gas使用和其他估算工作负载的因素进行不同的定价。

矿工必须在系统合约中为Rollup质押相应数量的代币才能够为该Rollup提交ZKP。矿工提交ZKPs获得的奖励也会根据其质押比例进行分配,从而避免矿工多次提交ZKPs的恶意行为。

ZKP的两步提交算法

首先提交Proofhash。在给定序列的特定时间窗口内,允许多个矿工参与ZKP的计算。每个矿工不直接提交原始证明,而是计算(证明/地址)的证明哈希并将其提交给合约。

然后提交ZKP。在时间窗口之后,矿工提交原始证明,并根据先前提交的证明进行验证。证明通过验证程序的矿工有资格获得PoW奖励,奖励是根据他们所参与质押的金额按比例分配的。


图 12 ZKP的两步提交算法
https://lumoz.org/compute-layer

Lumoz针对ZKPs的两步提交算法巧妙地采用了先提交后验证的模型,消除了不必要的证明和地址聚合计算。而且,两步提交算法实现了并行ZKP计算和顺序提交,允许矿工并发执行多个ZKP生成任务,显著加快了ZKP的生成效率。Lumoz团队还对ZKP递归聚合算法进行了一系列优化,最大化地利用了集群资源,进一步提高了ZKP的计算速度。

在真实的压力测试环境中,矿工拥有一个由20台机器组成的集群,包括128核cpu和1TB RAM。在大约40分钟内,测试的交易速率稳定在27.8 TPS左右。在相同的条件下,Lumoz将交易的平均确认时间从大约5-6分钟减少到大约3分钟,从而使ZKP生成效率提高了大约80%。未来,随着更多的ZK- rollup和矿工加入ZK算力市场,Lumoz的PoW算法带来的效率提升将更加明显。

ZK-PoW V2.0版本进一步优化了计算过程

相比 V1.0,2.0版本:

  • 把原来的服务拆分成三个子模块,分别负责证明生成、证明管理和证明提交,这样结构更清晰、耦合更低、健壮性更强。
  • 证明生成模块proof Generator添加了startBatch参数,使新矿工更容易跟上挖矿进度。
  • 证明管理模块proof Manager与旧版本相比进行了改进。当矿工服务重启或其他原因导致证明提交失败时,及时重新发送证明,保证矿工利益。重发机制不仅解决了提交证明失败的情况,还处理了所有提交证明失败或未提交的情况,确保了Rollup链的安全性。
  • 证明提交模块Proof Sender使用三个线程安全的优先级缓存实现了两步事务提交。与以前的版本相比,它减少了全局锁(global locks)的使用,确保较低高度的证明及时提交,并保护矿工的利益。此外,整体服务流程更加清晰,减少了程序执行过程中的线程数量和资源消耗。


图 13 ZK-PoW V2.0 Architecture

https://mirror.xyz/lumozorg.eth/zZy2munlvNY7D4DG6lpcccrx1IZTJ7yb3jXOwd1O9Hg

压力测试结果:在2.0版本中,使用10台64核的机器,566批证明在7小时38分40秒内完成,平均每张证明耗时48.62秒。在多矿工场景下,与1.0版本相比,2.0版本的zk证明生成效率整体提升了50%。

2、引入zkVerifier节点验证机制,建立去中心化和抗审查的验证网络

Lumoz网络承担着管理整个网络数据输入输出的关键责任。为保证数据处理过程及其结果的安全性、准确性和分散性,Lumoz网络引入了节点验证机制,由zkVerifier验证由zkProver生成的ZKPs。其具体的工作流程如下:


图 14 zkVerifier节点验证机制
https://docs.lumoz.org/zkVerifier-node-explained/how-do-zkverifier-node-work

首先,在zkProver生成的证明提交到Lumoz链以后,Lumoz链将验证任务发送到多个zkVerifier节点,由多个节点独立执行分布式验证。其次,由至少有三分之二的zkVerifier节点确认证明的有效性,保证验证结果的权威性和一致性。最后,有效的证明及其结果由Lumoz AVS Oracle传输回区块链上的Lumoz证明合约,任务结果通过任务管理器合约记录并响应到Lumoz链。

zkVerifier节点硬件配置方面要求相对较低,也让更多用户能够参与到Lumoz生态中,进一步提升Lumoz网络的去中心化程度。


图 15 zkProver节点硬件配置要求
https://docs.lumoz.org/purchase-zkverifier-node-and-set-up/set-up-node

zkVerifier Node Sale将于近期开启

在zkVerifier节点的准入机制方面,Lumoz引入了许可证(License)制度:许可证是zkVerifier节点身份的官方认可,是设置zkVerifier节点时的必要绑定条件。这些许可证以NFT的形式存在,确保每个许可证的唯一性和不可复制性。如果不想要亲自运行节点,可以通过委托(Delegation)机制,将ezMOZ代币或许可证委托给其他节点运营,同时继续获取奖励。如果需要退出,许可证也可以在用户之间自由转移。

图 16 zkVerifier Node Sale https://node.lumoz.org/

zkVerifier节点的许可证出售将于2024年6月17日正式开启。据了解,zkVerifier节点将获得在TGE前能够获得4000万的Lumoz积分,从6月25日至8月4日每天线性解锁100万积分。这些积分可以在TGE之后兑换成主网代币。而在TGE后项目也会持续给zkVerifier节点赋能,在36个月中会持续线性解锁25%比例的Lumoz代币,并有机会持续参与Lumoz生态项目的潜在空投机会。

根据Lumoz的最新政策,许可证总数为10万,分为10个不同的等级价位,将按照先到先得的方式发售,越往后购买价格越高,因此越早购买收益越高。本次发售分为三个阶段:预售阶段( 2024-06-17 15:00 UTC+8开启)、获得白名单阶段(2024-06-17 15:00 UTC+8开启)、白名单售卖阶段(2024-06-25 15:00 UTC+8开启)以及公开发售阶段(2024-07-03 15:00 UTC+8开启)。公开发售阶段,所有用户都可以购买许可证。


图 17 Lumoz License Tiers
https://docs.lumoz.org/purchase-zkverifier-node-and-set-up/license-tiers

节点积分活动的团队加成制度


图 18 zkVerifier节点积分活动的团队参与机制
https://docs.lumoz.org/zkverifier-lumoz-points-campaign

用户在质押许可证时,可以选择加入一个团队或创建一个团队。每队最多50人。一个团队持有的许可证越多,它的级别就越高。当分配Lumoz点数时,团队会根据他们的水平获得更大的权重。Lumoz采用此种裂变设计旨在来吸引更多的用户和投资者。

退款机制保证用户利益

此外,为了最大限度地保障全球社区用户的权益,Lumoz还建立了退款机制。退款窗口将在TGE(代币生成事件)开始后6个月打开。窗口的持续时间是待定的。如果用户因任何原因不满意,可以申请退款。Lumoz将无条件退还购买节点付款金额的80%。用户必须返回所有生成的代币和nft(不可替代的代币)。

TGE前的重要收入来源

Lumoz的zkVerifer节点销售成为了其一个重要的收入来源。在区块链项目中,早期获得收入对于项目的持续发展和成功至关重要。这不仅有助于为项目提供必要的资金支持,还可以增强投资者和社区成员对项目的信心。值得注意的是,区块链项目不能完全依赖IEO(Initial Exchange Offering,即首次交易所发行)来创收。虽然IEO是一种有效的融资方式,但它并不是唯一的途径。过度依赖IEO可能会导致项目在后续发展中缺乏资金支持的灵活性,同时也可能增加项目的风险。

具体来说,Lumoz的zkVerifer节点销售对于项目预期的影响在于,它展示了Lumoz项目对于未来发展的信心和承诺。通过销售节点,项目向外界传递了一个积极的信号,即项目有足够的资金和资源来推动其长期发展。这有助于吸引更多的投资者和合作伙伴加入项目,共同推动项目的成功。

同时,节点销售也是社区价值和社区粘性的体现。通过购买节点,用户成为了项目社区的一部分,与项目建立了更紧密的联系。这种联系不仅增强了用户对项目的归属感和忠诚度,还促进了社区成员之间的交流和合作。一个活跃的、有价值的社区对于项目的长期发展至关重要。

四、Lumoz RaaS Launch Base高度兼容主流的ZK Rollups技术栈

Rollup as a Service (RaaS) 就是一款用于推出新的区块链应用程序定制的 Rollup 的产品。该产品类似于software-as-a-service(SaaS)产品,用户不需要维护或托管服务产品的任何部分,因此无需复杂的软件和硬件管理。

从是否需要编写代码角度,RaaS 项目可分为 2 类:SDK 和无代码 (No-Code) 方案。SDK 方案即为开发者提供一整套通用的软件开发套件,让部署 Rollup 和部署智能合约一样简单;无代码方案,顾名思义,即无需编写一行代码部署 Rollup( 一键发链 )。OP Stack, Rollkit, Dymension, Sovereign, Stackr 等均属于 SDK 方案。无代码部署 Rollup 的项目包括 Lumoz,AltLayer,Eclipse 和 Caldera等。


图 19 RaaS 项目可分为 2 类
https://foresightnews.pro/article/detail/27089

RaaS赛道中早已有如Altlayer,Gelato等各类其他项目能够做到无代码发链,而Lumoz RaaS Launch Base的亮点在于, Lumoz集成了Polygon zkEVM、zkSync、Scroll、Starknet等区块链行业主流Rollup解决方案,是目前市面上兼容ZK Rollups技术栈最广的项目,能够针对性解决ZK Rollup赛道存在的ZK技术与EVM之间兼容性痛点问题。


表 3 各个主流RaaS项目支持的技术栈

注:数据主要来自各项目官网与白皮书,同时参考了网络上的文章进行整理

同时从上表还可以看出,Lumoz在Rollup的各个模块层都与许多项目达成了合作。举例来看,Lumoz除了Layer1以外还集成了第三方Celestia, Eigenlayer, Ethstorage, Avail, Espresso等DA层项目,而且也通过与Espresso Systems, Radius, Metis, Astria合作,能够为客户提供去中心化的排序器选项。

根据 Vitalik的标准,zkEVM可以分为如下几种类型:


图 20 Vitalik“不同类型的 zkEVM”
https://learnblockchain.cn/article/6369

  • Type1类zkEVM:完全等效于以太坊
  • Type2类zkEVM:完全兼容EVM以太坊虚拟机(曾经还有Type2.5类,如今看来基本与Type2类融合了)
  • Type3类zkEVM:几乎兼容EVM以太坊虚拟机
  • Type4类zkEVM:兼容高级语言

而Lumoz所支持的框架中恰恰就包含这几种类型的zkEVM,给客户提供了更多样的选择。


图 21 各家主流 ZK Rollup 项目分类
https://learnblockchain.cn/article/6369


图 22 各类 zkEVM 主流项目
https://learnblockchain.cn/article/6369

1、一键发链满足项目方定制化的ZK Rollup需求

用户可以自主在其Launch Base中选择各种Layer2所需的组件,包括SDK,结算层,数据可用性层,排序器等等,操作过程中无需任何代码,极大地降低了发行ZK Rollup的难度,让团队专注于生态运营等非技术层面。


图 23 Lumoz ZK-RaaS Launch Base一键发链
https://lumoz.org/launchbase

举例来看,目前使用Lumoz RaaS服务的一些客户包括:

  • ZKFair是基于Polygon CDK和Celestia DA的首个社区ZK-L2,由ZK-RaaS提供商Lumoz提供技术支持。ZKFair使用稳定币USDC作为Gas代币。ZKFair确保100%的EVM兼容性、卓越的性能、最低的费用和强大的安全性。ZKFair是一个100%由社区拥有、社区驱动的实验性L2网络。
  • Merlin Chain 是集成了 ZK-Rollup 网络、去中心化预言机网络、数据可用性和链上 BTC 防欺诈模块的比特币 Layer 2,致力于通过其 Layer 2 网络在 Layer1 上赋能比特币的原生资产、协议和产品,为比特币生态注入活力。

2、支持Op Stack + ZK Fraud Proof Layer 2架构

而且,2024年4月18日,Lumoz宣布其模块化计算层将支持Op Stack + ZK Fraud Proof Layer 2架构。

OP Stack是一个用于构建L2区块链生态系统的通用开发栈。


图 24 Op Stack + ZK Fraud Proof Layer 2架构
https://mirror.xyz/lumozorg.eth/eFpFnP40loyL3idRitTT_MNB3kW8R_6arZ7bgtmoRlc

类似于Steven Li and AltLayer提出的ZK Optimistic Rollup模型,Op Stack+ZK欺诈证明架构是一种将基于零知识证明的有效性证明集成到乐观Rollup技术中的新设计。当挑战者指出排序器提交了不正确的数据时,他们向L1提交挑战。Sequencer必须在有限的质疑期内生成相应的ZK证明,并将其提交给第一层合约进行验证。如果验证结果表明数据有效,则挑战无效;否则,挑战成功。该方案结合了Optimistic Rollup和ZK Rollup的优点,既保持了低成本的特点,又有效减少了等待时间。

五、NCRC Protocol实现ZK-Rollup的无需信任的

原生跨链桥

正如前文所述,第三方桥可能提供更便宜和更快的跨链体验,但它们引入了额外的信任成本和安全风险。实际上,每个ZK-Rollup都自带一个L1<>L2桥,Lumoz将其称为原生桥(Native Bridge)。与利用基于流动性的方案的第三方桥梁不同,原生桥作为独特的“mint-burn”跨链机制运行。它通过零知识证明保证了安全性,同时保持了可信性。要在多个Rollups之间实现NCRC,需要满足以下两个前提条件:

  • 这些Rollups必须属于ZK-Rollup类型。
  • 这些Rollups必须位于相同的L1上。

满足这两个条件的Rollups理论上具有与底层L1相同的安全级别。类似地,这些Rollups之间的原生桥的安全级别是相同的,它们之间不需要信任。所有的NCRC交易都通过有效性证明进行验证,这是NCRC安全保障的基本来源。

1、RRC合约提供数据检索服务

ZK Rollup之间无法通信,根本原因在于他们在L1(以太坊主网)上的合约是不相关的。它们仍然不知道彼此的存在,并且无法通过原生Rollup桥直接通信。为此,Lumoz将在每个L1层部署RRC合约(Rollup Recognition Contract),以使Rollups能够发现和识别彼此。RRC负责管理NCRC中所有参与的zk - rollup,包括Rollups的添加、暂停和退出。RRC中的每个Rollup都分配了一个专用的Rollup ID。

2、原生桥跨Rollup交易的过程隐藏了底层复杂性,优化用户体验

对于用户来说,NCRC的操作与Rollup的原生网桥完全一致。在整个跨链过程中,用户的资产流经以下路径:Rollup1 -> Rollup1的L1桥合约-> Rollup2的L1桥合约-> Rollup2。换句话说,用户的资产不通过任何第三方协议,仅需要通过Rollup的原生桥。整个过程是安全和无需信任的。


图 25 原生桥跨Rollup交易的过程
https://mirror.xyz/lumozorg.eth/0P5S75pYf4GtjYG4tka4whLHI7a1YC-YVS0uzgaSlzI

当用户在Rollup1上执行跨链操作并选择Rollup2作为目标时,技术过程实际上涉及三个实体:Rollup1、L1和Rollup2。但用户无需意识到L1在此过程中的存在;他们的体验只是直接从Rollup1跨到Rollup2。背后的现实是,跨链资产在L1上进行了两次桥接操作,从而在用户感知中创建了从Rollup1到Rollup2的无缝连接。在此过程中,L1上的操作是自动处理的,用户无需执行任何额外操作。从用户的角度来看,他们当前的Rollup可以执行跨链操作到L1和任何其他Rollup。这种设计增强了用户体验的流畅性,同时隐藏了底层复杂性。

六、Lumoz的双代币经济模型

如果不考虑zkVerfier的License,可以视Lumoz采用的是双代币经济模型。

1、功能代币MOZ

  • 交易费用(Gas):Lumoz网络内的所有交易都需要MOZ代币作为交易费用,确保了网络的安全运行和交易的顺利进行。
  • 资源使用费:用户在使用Lumoz网络提供的零知识证明(ZKP)计算和人工智能(AI)服务时,需要支付MOZ代币作为资源使用费,为网络提供了必要的经济激励。

2、权益代币esMOZ

  • 激励参与:esMOZ代币作为对为Lumoz网络提供计算能力、安全性和稳定性的节点的奖励,起到了激励和吸引参与者加入网络的作用。这种激励机制有助于增强网络的安全性和稳定性。
  • 委托zkVerifier节点:用户可以使用esMOZ代币参与委托,选择信任的节点进行委托投票,在促进网络的去中心化治理的同时,也能获得网络的奖励
  • 赎回机制:esMOZ代币可以按照不同的赎回期限和赎回率兑换为MOZ代币,为用户提供了灵活的赎回选择。这种赎回机制为用户提供了更多的灵活性和选择权。

七、行业展望

1、RaaS赛道发展前景可观

未来加密行业的一个显著趋势是多链与多Rollup的应用。伴随着项目的逐渐增多,这些项目会倾向于寻找性能更出色、成本更低,甚至能提供定制化服务的公链。而RaaS的兴起,恰恰为这一需求奠定了基石。

首先,从定制化角度来看,RaaS通过模块化的Rollup,使得开发者能更灵活地构建和运用基于Rollup的应用程序,这样的灵活性能够满足项目特定的业务需求,进而为整个生态系统注入更多的创新活力。

其次,从性能层面分析,Rollup技术,作为一种Layer 2解决方案,本身便能显著提升以太坊网络的吞吐量并降低成本。在这一背景下,RaaS能够确保开发者在降低成本的同时,安全地部署其应用程序。坎昆升级的实施为以太坊L2带来了重大的改变,特别是引入了“blob交易”类型,使得L2交易可以存储在更便宜、空间更大的blob中,从而降低了每笔L2交易的成本,进一步提高了交易速度和吞吐量。

最后,从商业模式的角度审视,RaaS展现出了极为广阔的发展前景。随着链上应用的不断增多,以太坊主网络的拥堵问题将愈发严重,而这无疑将推动对Rollup以及RaaS需求的持续增长。

2、ZK Rollup将成为Rollup主流方案

Vitalik 曾多次表示ZK Rollup将取代Optimistic Rollup,成为长期的以太坊扩容方案。前文已经描述过ZK Rollup相较于Optimistic Rollup的优缺点,而随着ZK技术的不断完善,与EVM的兼容性做得更好,可以预见ZK Rollup将成为Rollup主流方案。当然,也有可能出现更多如OP Stack+ZK Fraud Proof这种兼顾了Optimistic Rollup和ZK Rollup优点的扩容方案。

3、社群运营、生态打造或将取代技术成为构建 Rollup的主要挑战

RaaS的兴起使得开发者能够更轻松、更快速地构建和使用Rollup,技术不再是构建Rollup的主要障碍(技术仍然是Rollup构建过程中不可忽视的重要因素)。此外,Base、Manta Pacific、Blast等新兴Rollup通过采用现有工具低成本构建Rollup,并将项目重点转向生态建设,成功获得了市场的快速认可。有分析指出,这些新兴Rollup的崛起,不仅为市场树立了标杆性的打法,也为传统应用向L2转型提供了可借鉴的范例。

八、面临风险

首先,尽管在Pre-Alpha以及Alpha测试网阶段,Lumoz都成功吸引了加密社区的广泛参与,但是近期开启的Node Sale才真正需要用户掏出真金白银买后入场的,如果此次节点出售运营不善,可能对Lumoz的生态发展不利。而且,注意到Lumoz尚未公布更新的代币分配方案,不排除参与者购买了节点后获取收益太少的情况,需要DYOR。不过,由于zkVerifier节点允许退款、委托以及转让,即使确实亏损,参与者也可以将损失控制在一定范围内。

九、结论

Lumoz凭借模块化计算层、ZK RaaS以及NCRC原生跨链桥协议有效地解决了ZK Rollup赛道面临的三大痛点,使其脱颖而出成为ZK Rollup行业的先行者和领导者。有信心认为,Lumoz 在未来将继续展现其领导力,推动 ZK-Rollup 技术的大规模应用与普及。

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