— ZK扩容方案全解析：Rollup、Validium、Volition —

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以太坊的扩容之路，零知识证明是关键。除了常见的 ZK-rollup，还有 Validium 和 Volition 这两种方案，它们各有千秋，共同为以太坊的未来添砖加瓦。

ZK-rollup：安全至上的扩容方案

ZK-rollup 的核心思想是将多笔交易打包，然后提交到以太坊主网（L1）。与此同时，还会附带一个“有效性证明”，证明这些交易是真实有效的。这个证明由零知识证明技术生成，一旦 L1 验证通过，ZK-rollup 的状态就会更新。

目前，ZK-rollup 主要采用两种证明机制：zkSNARK 和 zkSTARK。zkSNARK 应用最为广泛，而 zkSTARK 则是它的改进版，使用相对较少。

zkSNARK，全称“简洁非交互式零知识证明”，它最大的特点是证明文件很小，验证起来非常容易。而“简洁”的关键在于“非交互式”。

传统的证明方式需要证明者和验证者之间反复沟通确认，效率很低。而 SNARK 的解决方案是提前生成一个公共参考字符串（CRS），所有的证明者都可以直接访问它，就像批改试卷一样，效率大大提高。

但是，SNARK 提前生成公共参考字符串也带来了一个隐患：如果公共参考字符串泄露了怎么办？于是，STARK 应运而生。

STARK 是一种巧妙的交互式证明。它通过哈希函数碰撞（一种概率证明的方式）来保证安全性，虽然效率不如 SNARK，但安全性更高。

Validium：追求极致的扩容方案

ZK-rollup 是将交易分批发送到 L1 执行，是一种无需信任的“自定义安全性”。而 Validium 则更进一步，直接在链下执行交易，并通过零知识证明来维护数据。只有在需要时，才在主网上验证取款请求的有效性证明。

因此，Validium 的可扩展性要高于 ZK-rollup，目前最高的 TPS 可以达到 20000 以上。但它也存在一定的风险，因为它是把信任交给链外第三方的“弱信任扩容”，可能会被攻击导致数据不可用，或者用户无法取出资金。

为了解决安全问题，Validium 可以采用 PoS 机制，用经济激励来确保数据储存在各个节点之中，并且随时可用。

Immutable X 是目前采用 Validium 方案的代表项目，它专注于 NFT 的扩展解决方案。

Volition：兼顾安全与效率的扩容方案

StarkWare 团队结合 ZK-rollup 和 Validium，创造性地推出了 Volition 方案。Volition 的核心在于“决断能力”，它本质上是同时提供 ZK-rollup 和 Validium 这两种服务，它们共享同一个状态根（state root），用户可以自行选择每笔交易的模式。

这样一来，即使 Validium 那部分被攻破，ZK-rollup 上的资金仍然安全。用户可以在涉及重要资金往来时选择 ZK-rollup 模式，共享以太坊的安全性；如果是日常娱乐、社交或者小额交易，则可以选择 Validium 模式来提高速度并节省成本。

结语：以太坊扩容的未来

以太坊的扩容之战才刚刚开始。目前，Optimistic rollups 阵营占据优势，因为它们可以做到 EVM 兼容，甚至完全等效，而且社区运营能力也非常强劲。

ZK-rollup 暂时落后，很大程度上是因为一开始就要定制 VM，这意味着来自 EVM 的代码要从头开始编写。不过，随着技术的进步，这个难度已经越来越低了。

从长远来看，相比于 Optimistic rollups，ZK rollups 具有内置的隐私和安全优势。未来，随着 EVM 兼容性的实现，ZK rollups 很可能胜过 Optimistic rollups。

此外，Volition 方案也为我们提供了一种兼顾各种场景的解决方案，让用户可以根据自己的需求，在安全性和效率之间做出选择。

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