撰文：Kyrian Alex

翻譯：白話區塊鏈

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話題。衆所周知，隨着區塊鏈網絡的擴展，每秒交易數（TPS）成爲一個關鍵問題。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…隨着越來越多的人同時使用區塊鏈，交易費用變得非常高昂，高峯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，我們如何解決這個問題呢？我們通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絡容量和效率的技術，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絡的吞吐量，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用戶體驗，阻礙新用戶的加入，並限制去中心化應用（DApps）的可用性。

爲了吸引和留住用戶，區塊鏈網絡必須提供無縫、快速和具有成本效益的交易，這可以通過有效的擴展解決方案實現。

今天，我們將探討不同網絡如何應對這些挑戰，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，但它們通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，通過將計算和狀態遷移到鏈下，同時將交易數據打包成批量存儲在鏈上，從而增加了區塊鏈的可擴展性。

它們利用稱爲零知識證明的密碼學證明來證明這些打包交易的有效性，而不泄露實際數據。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。

它們是如何工作的？

一個順序器將交易批量處理在鏈外。

Sequencer 生成 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數據進行鏈上結算，這利用了以太坊的強大安全性。Rollup 包括一個加密證明（具體來說是零知識證明），用於驗證捆綁交易的正確性。以太坊網絡只需驗證這個證明，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。 生成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 區塊鏈上用來減少數據存儲成本的技術，它僅在鏈上存儲壓縮數據的「指紋」（哈希），同時保持數據的隱私性。

ZK Compression 中的「ZK」代表零知識，表明壓縮數據的隱私性得到保護。這種方法幫助顯著減少了需要存儲在鏈上的數據量，從而降低了開發者的存儲成本。

ZK Compression 是如何完全發揮作用的？

ZK Compression 通過利用零知識（ZK）技術來降低 Solana 上的狀態成本，這指的是在區塊鏈上存儲和維護數據（如賬戶餘額和智能合約存儲）的成本。

以下是其工作原理的詳細分解：

每個賬戶的數據被壓縮爲一個唯一的哈希值。這個哈希值不僅包括賬戶的信息，還包括其在狀態樹中的位置，確保其唯一性。這個哈希值存儲在狀態樹的葉節點中。

狀態樹是一種類似於 Merkle 樹的數據結構，其中每個節點是其子節點的哈希。狀態樹彙總了所有賬戶信息和數據，將其壓縮成一個稱爲狀態根的頂級哈希值。

狀態根是狀態樹的頂級哈希值，存儲在區塊鏈上。這個根作爲整個狀態樹的指紋，確保了樹中所有數據的完整性和完整性。

詳細的賬戶數據不會直接存儲在區塊鏈上。相反，它作爲調用數據存儲在更便宜的 Solana 賬本空間中。只有狀態根和一些基本的元數據存儲在鏈上，大幅降低了存儲成本，同時保持數據安全性。

爲了確保壓縮數據的完整性和真實性，ZK Compression 使用零知識證明（ZK-proofs）。這些證明驗證數據的準確性和完整性，而不揭示其實際內容，確保即使是壓縮的數據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 上數據存儲的效率。

ZK Compression 不同於 L2 滾動解決方案，因爲在 ZK Compression 中，交易執行和狀態存儲直接在第一層（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，而不是在一個單獨的鏈上。

這種根本區別意味着，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，而不會爲執行創建單獨的層。

3、二者區別

zk Rollups 和 zk Compression 在以太坊和 Solana 上的關鍵區別根本上體現在它們增強區塊鏈可擴展性和優化數據存儲的方法上：

1）執行和狀態管理：

zk Rollups：交易執行和狀態存儲發生在一個輔助鏈上，與以太坊主網分開。該輔助鏈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存儲直接在第一層（L1）鏈上進行，即在 Solana 鏈上。這裏沒有涉及單獨的輔助鏈。

2）鏈上數據處理：

zk Rollups：僅將加密證明和最小的摘要數據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 區塊鏈上存儲壓縮數據的「指紋」（哈希）和相應的 ZK 證明。這顯著減少了鏈上存儲的數據量，從而降低了存儲成本。

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，同時不泄露詳細的交易數據。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：結合數據壓縮和 ZK 證明，優化區塊鏈存儲，同時數學上證明壓縮數據的完整性。它確保解壓後的數據與原始數據匹配，同時不揭示內容，從而保護隱私。

4）解決方案的性質：

zk Rollups：被視爲第二層（L2）擴展解決方案，因爲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：不被歸類爲第二層滾動解決方案，而是一種升級，直接在 Solana 的第一層鏈上提高數據存儲效率。它優化了存儲成本，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保持區塊鏈網絡核心原則的同時，確保網絡可持續增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，爲區塊鏈行業的廣泛採用和創新鋪平了道路。