zkOmnichain比zkRollup更值得關注

撰文：康水躍，Fox Tech與Way Network創始人，丹陽投資董事長

前言：zkRollup屬於Layer2賽道，旨在解決以太坊擁堵問題；zkOmnichain則屬於Layer0賽道，旨在建造整個Web3網絡。但由於Ethereum體系的聲量巨大，大家的注意力都集中在zkRollup上，而忽視了zkOmnichain。基於零知識證明的全鏈互操作性協議zkOmnichain是區塊鏈與Web3的聖杯，其重要性非同一般。

如果以太坊本身的市場佔有率能長年維持在70%以上，那么Omnichain本身就是一個僞概念。然而，以太坊不可能永遠維持在70%的市佔率。下圖是 2020年8月到2023年2月份以太坊TVL佔比走勢。以太坊最新的市場佔有率是59.24%。雖然Web3的鏈層基礎設施會長時間保持“一超多強”的格局，且以太坊本身技術升級不斷，但是隨着zkRollup、opRollup這類以太坊Layer2對Layer1的流量吸收，隨着BNB Chain、Polygon等挑战者的強勢增長，隨着Atpos、Sui等新公鏈的迅速崛起，隨着Cosmos體系的星火燎原，我們將會在2025年之後看到以太坊本身的市場份額長時間低於50%。

圖1: 2020年8月到2023年2月份以太坊TVL佔比，數據來源：https://defillama.com

2020年DeFi夏天之後的幾乎所有應用都是通過最原始的各鏈逐一單獨部署實現多鏈狀態。這種簡單粗暴的方式不僅給开發者在部署與運營上帶來不小的麻煩，而且還會造成流動性在各條鏈上嚴重割裂、相同Token的鏈間價格差異巨大兩大問題。

Application實現全鏈覆蓋的路徑除了上述原始方式之外，有以下三條主要路徑：第一條路徑也是第一代跨鏈產品的常見路徑，即Application經由一條居間共識協議與起始鏈、目標鏈進行互操作，Appplicatio通常不部署在這條居間鏈上，典型的代表是自成體系的Cosmos、Polkadot，以及Multichain、Celer、Wormhole、Thorchain、Axelar；第二條路徑是通過Optimistic機制來完成與其余各鏈的互操作。這類路徑細分下來的典型代表，有採用Optimistic Verification

& Fraud Proofs的Synapse、Nomad、Hyperlane，以及採用Optimistic Oracle & None Proofs的LayerZero、Across；第三條路徑是，Application通過基於零知識證明的全鏈互操作協議zkOmnichain與其余各鏈進行互操作，典型的代表是從Cosmos體系走出來的Electron、Polymer、Succinct，專注於NFT跨鏈的Overearlity，以及致力於提供通用解決方案的Way Network。

圖2: 歷代跨鏈協議的比較

最後還有一條路徑是，Application部署到一條全新的智能合約公鏈之後，通過這條鏈與其余各條鏈進行互操作，典型代表是ZetaChain和Map Protocol。這是一條开發與運營都很重的路徑。首先要解決與第一代產品一樣會面臨的EVM公鏈跨異構鏈時的账本對齊難題，其次因為與現有智能合約公鏈功能重疊，所以必然需要與它們直接競爭搶奪Application資源。但不管是走哪條路徑，都在做同樣一件事，即將單鏈應用轉化為全鏈應用。

第一代中間鏈（共識協議）模式，驗證節點多了則慢，少了則不安全，且節點運營特別重，難以成為擔當Web3 Network Fabric大任。這樣一來，我們就只能將注意力放在非中間鏈（共識協議）模式，重點考察第二代產品模式opOmnichain與第三代產品模式zkOmnichain。

圖3: OP與ZK全鏈互操作性協議的比較

全鏈互操作性協議Layer0賽道像以太坊擴容方案Layer2賽道一樣，形成了OP和ZK兩大類解決方案。我們首先來看OP方案裏頭的Optimistic Oracle子模式，該模式下的LayerZero使用Chainlink預言機，而Chainlink項目方也有自己的跨鏈互操作性協議 (Cross-Chain Interoperability Protocol, CCIP)，兩個項目方既合作又競爭。Across則使用UMA作為預言機，而UMA與Across是屬於同一個團隊的兩個項目。

這類方案無法實現真正意義上的去中心化，且不具備共享安全性Shared Security。Shared Securit是指在給定基礎設施上運行的特定Token或Application不能自由選擇其安全模型，而必須遵守基礎設施提供的任何安全需求。所有的Layer1、Layer2都具備Shared Security，Layer0也應當具備Shared Security，而不能是Isolated Security，因為只有這樣，才能為終端用戶提供統一的底層安全保障，而無論他們使用的是哪個應用程序，無論應用程序的內部安全策略是什么。基礎設施裏“基礎”二字即是這個意思。

此外，上述Optimistic Oracle有着嚴格的信任假設，終端用戶必須相信Oracle不會胡亂驗證。此時，Oracle即是該模式下的A Third Trusted Party。用戶必須相信Oracle與Relayer不會合謀做惡盜取用戶資產。而且，這類方案並不會產生任何欺詐證明Fraud Proofs或者有效性證明Validity Proofs也沒有鏈上驗證Proofs之說。種種弊端與問題，L2BEAT、Nomad、Way Network等團隊均曾撰文指出，這裏不再討論。

我們接下來看OP方案裏頭的Optimistic Verification子模式，這種模式比上述Optimistic Oracle更加嚴謹審慎，會產生Fraud Proofs。消息在源鏈上樂觀地籤名，由鏈下Validator組成的網絡負責在強制執的樂觀窗口期Optimistic Window (Timeout Period)內向目標鏈提交欺詐證明。在這個窗口期內，欺詐消息可能會受到挑战。如果注意到任何錯誤，Validator可以檢查和否決消息並禁止任何欺詐交易。相比於第一代產品的外部驗證網絡依賴於誠實多數假設而言，Optimistic Verification依賴於單一誠實驗證者假設。樂觀驗證只需要有一個發起Change的誠實Validator就能守衛系統的安全。但Tradeoff正是這個窗口期帶來的延遲。好在這個Latency不像opRollup那么長，不用等7天，而是等幾十分鐘，比如Nomad就設置了30分鐘的Timeout Period。

我們最後再來看最重要的zkOmnichain，該模式屬於Zero-Knowledge Verification，具備更好的魯棒性Robustness。zkOmnichain就像zkRollup一樣，也會產生有效性證明Validity Proofs。其中很重要的環節是調用Sum-Check Protocol模塊，在鏈下做證明(Sum)，在鏈上做驗證(Check)。經過這種非常嚴謹的數學與密碼學驗證，來實現完備性Completeness與公正性Soundness。至於簡潔性Succinctness，則可以採用Groth16來進一步壓縮Proof Size。例如，Way Network的zkSpark所產生的原始Proof Size大約是100KB，但經過Groth16壓縮之後可以降至130B。

圖4 : Way Network zkPark Sum-Check Protocol

正是有了zkOmnichain這種“強密碼學”的全鏈互操作性協議，我們終於能夠實現基礎設施產品的最高標准，即去掉任何第三方受信主體的去信任化Trustless，去掉任何中心特權主體的去中心化Decentralized。隨着zkOmnichain的出現，我們終於看到了從“鏈”變為“網”的可能性，看到了建造一個能支持大規模全鏈應用部署到各條智能合約公鏈的基礎設施Layer0的可行性。 

基於zkOmnichain的全鏈應用會帶來哪些變化？首先是去掉了第一代跨鏈產品裏頭的居間鏈Intermediate Chain，消減了昂貴驗證節點運營成本；其次是去掉了Intermediate Token居間代幣以及Wrapped/Pegged Token衍生代幣，用戶無需信這些代幣就可以完成Native Token跨鏈交易。最後是去掉了第三方受信主體Oracle預言機，這一舉措的意義有助於提高全鏈網絡的韌性。基於zkOmnichain的全鏈應用，既不依賴於居間鏈，又不依賴於預言機，同時也沒有居間代幣與衍生代幣。它以嚴密的數學、密碼學進行有效性證明，並在鏈上做驗證的方式來實現去中心化Decentralized和去信任化Trustless的目標，實現像比特幣網絡一樣的peer-to-peer全鏈通訊。

從Singlechain到Multichain再到Omnichain，這是Web3大浪潮的基本走向，屆時全鏈應用將不再像現在一樣稀稀疏疏，而是將普遍存在。基於zkOmnichain的應用有着更高的跨鏈安全性，更低的通訊成本，以及更快的通訊速度，因此也就更容易獲得成功。

圖5 : 基於zkOmnichain的全鏈應用

過去一段時間，旨在將各條區塊鏈連接成名副其實的Web3的全鏈互操作性協議層出不窮。對照Web2的語境， Cosmos 相當於構建了一個Local Area Network (LAN) ，Way Network則致力於構建Wide Area Network (WAN) 乃至Internet。判斷該類產品好壞的標准，不在於該協議能接入的鏈的多少或者其他東西，而在於接入方式是否具備中本聰共識，即Decentralized和Trustless，因為這是“1”，其他是“0”，沒有1，再多的0都沒有用。

結語：可以預見，全鏈應用將在未來三年裏逐步取代單鏈/多鏈應用成為Web3應用的主流部署模式，而zkOmnichain Interoperability Protocol是實現這一進程的關鍵技術手段和基礎設施。很快，我們將看到基於zkOmnichain的全鏈AMM應用、全鏈Lending應用、全鏈SocialFi，全鏈NFT等等如雨後春筍不斷冒出。

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