什么是 ZK Rollups？

Chainlink
发布于 2023-12-01 14:11
阅读 54

本文介绍了 Zk-rollups 的概念，它是一种Layer2 扩展方案，通过将计算和状态转移到链下，同时将交易数据以批处理的形式存储在链上来提高区块链的可扩展性。文章还讨论了 Zk-rollups 的工作原理、与 Optimistic Rollups 的区别，以及 Zk-rollups 的优缺点。

定义

Zk-rollups 通过将计算和状态移至链下，同时将交易数据以捆绑的形式存储在链上，从而支持提升区块链的可扩展性。

**Zk-rollups 通过将计算和状态移至链下，同时将交易数据以捆绑的形式存储在链上，从而支持提升区块链的可扩展性。**

历史上，区块链在为需要高速和低成本的用例保持高度的[信任最小化](https://blog.chain.link/what-is-trust-minimization/)方面一直面临挑战。要实现将信任最小化的好处带给数十亿人的最终目标，需要区块链能够处理比目前多几个数量级的交易，同时保持交易成本足够低，以便普通用户能够无缝地进入 Web3 经济。

[区块链可扩展性](https://blog.chain.link/blockchain-scalability-approaches/)正处于区块链研究和开发的最前沿，其目标是使该技术具有可扩展性，以便智能合约能够构成金融、[保险](https://blog.chain.link/blockchain-insurance/)、物流、[游戏](https://blog.chain.link/blockchain-gaming/)等主要行业的支柱。

一种扩展区块链的方法涉及使用 rollups，它将计算和状态转移到链下网络，同时将交易数据存储在链上。在本文中，我们将讨论一种称为 zk-rollup 的 rollup 类型，概述它如何在降低交易成本的同时提高可扩展性，并将 zk-rollups 与其他扩展解决方案进行比较。

## 什么是 Zk-Rollups？

零知识rollup（zk-rollup）是一种layer-2扩展解决方案，它将计算和状态转移到链下网络，同时将交易数据存储在layer-1网络（例如，以太坊）的链上。 状态更改在链下计算，然后使用[零知识证明](https://blog.chain.link/what-is-a-zero-knowledge-proof-zkp/)在链上证明为有效。

Zk-rollups大大提高了交易吞吐量，并有助于降低交易成本，同时继承了与其连接进行结算的基础层（layer-1）网络的安全。Zk-rollups 不必将每笔交易都发布在链上，而只需定期发布从 layer-2 网络捆绑到 layer-1 的有效交易批次，从而有效地仅利用基础层的抗审查性和安全性进行交易结算。Rollups 通常还使用数据压缩机制来减少发布在 layer-1 上的数据量。

## Zk-Rollups 如何工作？

Zk-rollups 提高了可扩展性，因为它们不必将所有交易数据都发布在链上，而只需要定期提供使用[链下计算](https://learnblockchain.cn/article/18910)执行的有效捆绑交易批次。 然后，这些捆绑包被“rollup”成一个状态变更摘要，该摘要由基础层使用有效性证明进行验证，该证明使用零知识证明来证明变更的正确性，从而以数学方式证明 layer-2 提出的状态变更是正确的，并且是给定批次交易执行的结果。

Zk-rollups 通常依赖于基础层来实现数据可用性、结算和抗审查性。 Rollup 的状态由部署在 layer-1 网络上的[智能合约](https://learnblockchain.cn/article/18896)维护。 当用户在 rollup 上提交交易时，通常会将其提交给 layer-2 运营商，以便将其包含在下一个交易批次中。 这些运营商可以是称为排序器的中心化实体，该排序器执行交易，将它们捆绑成批次，然后将批次提交到 layer-1 网络。 Zk-rollups 还可以使用权益证明系统，其中执行和捆绑交易的角色在一组已将资金存入 rollup 质押合约的验证者之间轮换。

![Zk-rollup 交易捆绑](https://img.learnblockchain.cn/2025/07/18/30758c6_Zk-rollup-Transaction-Bundling-Diagram.png)

Zk-rollups 将交易捆绑成批次，这些批次在链下执行，并使用有效性证明在链上验证。

## Zk-Rollup vs. Optimistic Rollup

Optimistic rollups 是另一种 [layer-2](https://blog.chain.link/what-is-a-layer-2/) 扩展解决方案，与 zk-rollup 相比，它有一些关键差异。 Optimistic rollups 不使用有效性证明，而是使用欺诈证明机制，该机制允许任何用户在特定时间窗口内质疑 optimistic rollup 执行的结果。

对于 zk-rollups，状态更改的有效性已通过加密方式验证。 由于 optimistic rollups 不使用有效性证明进行操作，因此它们采用了一种不同的方法，即假定交易有效，直到其正确性受到质疑。 在 optimistic rollup 批次提交到基础层之后，会有一个称为挑战期的时间窗口，在此期间，任何人都可以通过计算欺诈证明来质疑 rollup 交易的结果。 如果欺诈证明成功，则 rollup 协议将再次执行该交易并更新 rollup 的状态。 如果 optimistic rollup 状态转换在挑战期结束之前未受到质疑，则该批次交易将被视为有效并在 layer-1 上接受。

使用带有挑战期的欺诈证明机制也意味着，使用原生桥将资金从 optimistic rollup 提取到 layer-1 涉及一个等待期（通常为 7 天），从提交资金以进行提取到在基础链上可用。 但是，为了避免长时间等待期导致的用户体验下降，optimistic rollups 可以使用流动性提供商，使支付少量溢价作为提款费用的用户能够更快地提款。 Optimistic rollups 还可以利用各种经济激励和博弈论机制来避免因虚假欺诈证明而造成的网络垃圾邮件。

由于零知识证明的复杂性和新兴性，由于该技术相对简单以及实现错误的几率略低，optimistic rollups 在采用方面取得了领先。 但是，zk-rollups 的支持者认为，由于使用了加密可验证的有效性证明，因此它们是更优化的长期可扩展性解决方案。

## Zk-Rollups 的优点和缺点

将交易执行和状态从有限的基础层卸载到更高吞吐量的计算环境，同时继承底层区块链的安全性，可以大大提高智能合约生态系统的整体交易吞吐量。 共识过程（其中验证执行层执行的交易的有效性）仍然由基础层区块链执行。 值得注意的是，这意味着 layer-1 区块链的计算带宽得到更有效地利用，因为完整节点不需要执行每笔交易，而只需要验证零知识证明并存储较少量的交易数据。

Rollups 还拥有重要的安全机制，使用户即使在 rollup 网络无法正常工作的情况下也能从 layer-2 中提取资金。 这与侧链或独立区块链形成对比，在侧链或独立区块链中，网络故障可能会导致资金的严重损失。 由于验证证明的固定成本，Zk-rollups 还降低了用户交易成本。 重要的是，这意味着随着使用量的增加，共识成本会降低，因为它们由更多的用户分摊。 这是传统区块链环境未提供的显着优势，在传统区块链环境中，用户成本会随着使用量的增加而增加。 此外，Rollups 具有 1-of-n 信任模型，只需要一个诚实的节点即可确保链下计算的有效性。

另一方面，Rollups 可能不如独立链那样快速或便宜，因为它们最终受到基础层的限制及其通常过高的区块空间成本的限制。 与存在于同一基础层上的应用程序相比，Zk-rollups 还会分散生态系统中的流动性，并对[无需许可的组合性](https://learnblockchain.cn/article/18909)提出挑战。 同样重要的是要注意，Rollups 是比独立区块链更新近的发明，并且可能存在可升级风险。

## 通过 Zk-Rollups 的力量扩展 Web3

Zk-rollups 是最有希望的技术之一，可以在有意义地扩展[区块链](https://learnblockchain.cn/article/18907)经济的同时，保持其抗审查性和信任最小化的关键特性。 通过 Rollups 进行扩展的另一个好处是，开发人员可以根据自己的特定要求定制 layer-2 网络，并创建仍然继承公共去中心化基础层安全性的高度专业化的计算环境。

一个完全实现的 Web3 生态系统将不得不处理非常大量的交易，并且随着通过 Rollups 的广泛采用而获得更多的区块空间，更多的活动将被释放，更多的行业可以利用区块链技术的好处。

要了解有关 Chainlink 的更多信息，请访问 [Chainlink 网站](https://chain.link/) 并关注官方 [Chainlink Twitter](https://twitter.com/chainlink) 以了解最新的 Chainlink 新闻和公告。

[什么是知识证明？](https://learnblockchain.cn/article/18952)

[安全多方计算](https://learnblockchain.cn/article/18962)

[同态加密](https://learnblockchain.cn/article/18953)

[什么是 Schnorr 签名？](https://learnblockchain.cn/article/18965)

[零知识证明：应用和用例](https://learnblockchain.cn/article/18961)

[零知识区块链项目概述](https://learnblockchain.cn/article/18966)

[什么是 zkEVM？](https://learnblockchain.cn/article/18963)

[什么是零知识加密？](https://learnblockchain.cn/article/18954)

[了解 zk-SNARKs 和 zk-STARKS 之间的区别](https://learnblockchain.cn/article/18967)

[同态加密](https://learnblockchain.cn/article/18953)

[零知识区块链项目概述](https://learnblockchain.cn/article/18966)

[安全多方计算](https://learnblockchain.cn/article/18962)

[了解 zk-SNARKs 和 zk-STARKS 之间的区别](https://learnblockchain.cn/article/18967)

[什么是 Zk-Rollups（零知识 Rollups）？](https://chain.link/education-hub/zero-knowledge-rollup)

[什么是知识证明？](https://learnblockchain.cn/article/18952)

[什么是零知识加密？](https://learnblockchain.cn/article/18954)

[什么是 Schnorr 签名？](https://learnblockchain.cn/article/18965)

[什么是 zkEVM？](https://learnblockchain.cn/article/18963)

[零知识证明：应用和用例](https://learnblockchain.cn/article/18961)

>- 原文链接： [chain.link/education-hub...](https://chain.link/education-hub/zero-knowledge-rollup)
>- 登链社区 AI 助手，为大家转译优秀英文文章，如有翻译不通的地方，还请包涵～

定义

Zk-rollups 通过将计算和状态移至链下，同时将交易数据以捆绑的形式存储在链上，从而支持提升区块链的可扩展性。

Zk-rollups 通过将计算和状态移至链下，同时将交易数据以捆绑的形式存储在链上，从而支持提升区块链的可扩展性。

历史上，区块链在为需要高速和低成本的用例保持高度的信任最小化方面一直面临挑战。要实现将信任最小化的好处带给数十亿人的最终目标，需要区块链能够处理比目前多几个数量级的交易，同时保持交易成本足够低，以便普通用户能够无缝地进入 Web3 经济。

区块链可扩展性正处于区块链研究和开发的最前沿，其目标是使该技术具有可扩展性，以便智能合约能够构成金融、保险、物流、游戏等主要行业的支柱。

什么是 Zk-Rollups？

零知识rollup（zk-rollup）是一种layer-2扩展解决方案，它将计算和状态转移到链下网络，同时将交易数据存储在layer-1网络（例如，以太坊）的链上。状态更改在链下计算，然后使用零知识证明在链上证明为有效。

Zk-Rollups 如何工作？

Zk-rollups 提高了可扩展性，因为它们不必将所有交易数据都发布在链上，而只需要定期提供使用链下计算执行的有效捆绑交易批次。然后，这些捆绑包被“rollup”成一个状态变更摘要，该摘要由基础层使用有效性证明进行验证，该证明使用零知识证明来证明变更的正确性，从而以数学方式证明 layer-2 提出的状态变更是正确的，并且是给定批次交易执行的结果。

Zk-rollups 通常依赖于基础层来实现数据可用性、结算和抗审查性。 Rollup 的状态由部署在 layer-1 网络上的智能合约维护。当用户在 rollup 上提交交易时，通常会将其提交给 layer-2 运营商，以便将其包含在下一个交易批次中。这些运营商可以是称为排序器的中心化实体，该排序器执行交易，将它们捆绑成批次，然后将批次提交到 layer-1 网络。 Zk-rollups 还可以使用权益证明系统，其中执行和捆绑交易的角色在一组已将资金存入 rollup 质押合约的验证者之间轮换。

Zk-rollups 将交易捆绑成批次，这些批次在链下执行，并使用有效性证明在链上验证。

Zk-Rollup vs. Optimistic Rollup

Optimistic rollups 是另一种 layer-2 扩展解决方案，与 zk-rollup 相比，它有一些关键差异。 Optimistic rollups 不使用有效性证明，而是使用欺诈证明机制，该机制允许任何用户在特定时间窗口内质疑 optimistic rollup 执行的结果。

对于 zk-rollups，状态更改的有效性已通过加密方式验证。由于 optimistic rollups 不使用有效性证明进行操作，因此它们采用了一种不同的方法，即假定交易有效，直到其正确性受到质疑。在 optimistic rollup 批次提交到基础层之后，会有一个称为挑战期的时间窗口，在此期间，任何人都可以通过计算欺诈证明来质疑 rollup 交易的结果。如果欺诈证明成功，则 rollup 协议将再次执行该交易并更新 rollup 的状态。如果 optimistic rollup 状态转换在挑战期结束之前未受到质疑，则该批次交易将被视为有效并在 layer-1 上接受。

使用带有挑战期的欺诈证明机制也意味着，使用原生桥将资金从 optimistic rollup 提取到 layer-1 涉及一个等待期（通常为 7 天），从提交资金以进行提取到在基础链上可用。但是，为了避免长时间等待期导致的用户体验下降，optimistic rollups 可以使用流动性提供商，使支付少量溢价作为提款费用的用户能够更快地提款。 Optimistic rollups 还可以利用各种经济激励和博弈论机制来避免因虚假欺诈证明而造成的网络垃圾邮件。

由于零知识证明的复杂性和新兴性，由于该技术相对简单以及实现错误的几率略低，optimistic rollups 在采用方面取得了领先。但是，zk-rollups 的支持者认为，由于使用了加密可验证的有效性证明，因此它们是更优化的长期可扩展性解决方案。

Zk-Rollups 的优点和缺点

将交易执行和状态从有限的基础层卸载到更高吞吐量的计算环境，同时继承底层区块链的安全性，可以大大提高智能合约生态系统的整体交易吞吐量。共识过程（其中验证执行层执行的交易的有效性）仍然由基础层区块链执行。值得注意的是，这意味着 layer-1 区块链的计算带宽得到更有效地利用，因为完整节点不需要执行每笔交易，而只需要验证零知识证明并存储较少量的交易数据。

Rollups 还拥有重要的安全机制，使用户即使在 rollup 网络无法正常工作的情况下也能从 layer-2 中提取资金。这与侧链或独立区块链形成对比，在侧链或独立区块链中，网络故障可能会导致资金的严重损失。由于验证证明的固定成本，Zk-rollups 还降低了用户交易成本。重要的是，这意味着随着使用量的增加，共识成本会降低，因为它们由更多的用户分摊。这是传统区块链环境未提供的显着优势，在传统区块链环境中，用户成本会随着使用量的增加而增加。此外，Rollups 具有 1-of-n 信任模型，只需要一个诚实的节点即可确保链下计算的有效性。

另一方面，Rollups 可能不如独立链那样快速或便宜，因为它们最终受到基础层的限制及其通常过高的区块空间成本的限制。与存在于同一基础层上的应用程序相比，Zk-rollups 还会分散生态系统中的流动性，并对无需许可的组合性提出挑战。同样重要的是要注意，Rollups 是比独立区块链更新近的发明，并且可能存在可升级风险。