热点丨如何用零知识密码学解决 DeFi 性能问题？

作者 | Brad Behrens

什么是 DeFi

去中心化金融（DeFi）是一个新兴的生态系统，主要是在上，由协议组成，旨在使传统的金融服务成为无许可和非托管的服务。很多人将 DeFi 协议称为 " 金 融 积木 "，因为每个协议都是模块化的金融基元，具有与其他协议互操作的能力，能够创造出新颖的金融服务。这些新兴的金融服务包括去中心化交易所 (DEX)，如 Uniswap，它用自动做市商 (AMM) 取代了传统的订单簿模式，以非托管方式匹配交易，通过 Synthetix 协议提供的合成资产在链上暴露于真实世界的资产，以及借贷协议，如 Aave 和 Compound 等。

DeFi 的需求与收费市场的竞争力

DeFi 已经找到了明显的产品与市场的契合点，通过赚取收益率和使用 DEX 来促进代币交换，让加密资产产生效益的需求并没有减少的迹象。需求的不减反增对网络造成了很大的影响，用户通过增加加 gas 费来激励矿工优先打包交易。

按项目划分的每月 DEX 量：https://www.duneanalytics.com/

提高交易费用以利用市场机会（如新推出的治理代币或提供流动性以赚取池化资产的收益率）的动机将永远存在，因为这是任何市场中遵循货币激励的自然行为。然而，当协议还没有迁移到 2.0 架构时，问题就出现了， 2.0 架构会通过分片来大幅提高主链的吞吐量。2017 年通过推出非同质代币的（NFT） CryptoKitties 而导致网络拥堵的这一交易 / 秒级瓶颈，现在与 DeFi 应用中的实体经济活动比以往任何时候都更加相关。

YAM 协议启动

似乎每个星期都会有一个新的 DeFi 项目推出，提出一个新颖的货币实验，为早期参与者提供有吸引力的收益机会。最近推出的项目是 Yam 协议，它结合了受 Ampleforth 启发的弹性供应机制，以维持美元挂钩，在供应扩张时存储 yCRV 的金库，从部署开始的链上治理，以及受 YFI 启发的公平代币分配模式，其中不存在前矿或 VC 利益。

YAM 项目启动期间的 Gas 价格：https://ethgasstation.info/

在最高峰时，由 YFI、COMP 和 MKR 等几种治理代币组成的 YAM farming 池锁仓的总价值（TVL）在不到 24 小时内就累积了 相当于 6.063 亿美元 的数字资产。虽然这些合约是由 Synthetix 的奖励 /Staking 协议合约和 Compound 的链上治理合约组合而成；但该协议没有经过正式的审计，可能会对多个 DeFi 协议的参与者和链上治理造成不可预见的安全风险。因此，可以说基于一个未经审计的合约中，仅仅为了追求高收益的机会而快速积累 TVL。

对 Yam 协议锁定的总价值 (USD): https://yam.zippo.io/

DeFi 愿景

DeFi 的价值主张一直是创造无 许可 、非托管的金融服务，并以较低的进入门槛实现 " 为无银行账户的人提供银行服务 " 的 目标。由于市场的竞争性和目前网络的可扩展性限制，小型市场参与者的进入门槛提高，这一愿景正在慢慢被削弱。由于在 2.0 第一阶段推出之前，这些可扩展性限制仍将存在，因此 DeFi 领域将被迫通过实施第 2 层可扩展性解决方案来适应，否则就有可能牺牲其愿景，即创建一个无许可的低准入门槛金融系统。

DeFi 利用零知识密码学的技术

Layer2 可扩展性解决方案旨在减少链上交易量，即通过采用确保与链上交易相同的安全性和最终性的加密方案来减少链上计算量。DeFi 生态系统的中心需求点是 DEX，它促进了代币交换，并允许选择存入加密资产的参与者作为提供流动性的手段，以促进低滑点交易，从而以交易费、治理代币或加密资产收益率的形式赚取奖励。因此，要想充分扩大规模以降低区块空间的需求压力，首要关注的就是这个中心基础设施。

ZK-Rollup

一个突出的 L ayer 2 可扩展性解决方案是 ZK-Rollup，其中一组交易可以通过 zk-snark 加密 打包 在一起成为一个单一的交易。这种结构的基本前提是承认交易数据包含 13 个字节（to, from, value, fee, nonce）的事实，因为数字签名包含 32-96 个字节，这需要更多的 gas 来验证每个交易。

ZK-Rollup 结构涉及到一个 Relayer 节点收集一组交易 t[1]，t[2]，...，t[n]，他验证每个交易数字签名是否正确。然后构造一个 zk-snark 证明，以证明交易集的每个从前状态到后状态的状态转换是有效的，这使得状态转换可以以更低的成本在链外执行。

这种 L ayer 2 构造对于需要高吞吐量、快速结算时间和廉价交易费用的平台来说 非常重要。现代 DEX 符合所有这些要求，并且由于对区块空间的高需求，以及在等待交易确认时依赖于分配的交易费用和交换 ERC20 代币所需的多笔交易方面，受到收费市场竞争的影响。

Loopring 协议 v3.0 已经实现了以主链作为交易数据的单一真实来源的 zk-rollup 构造，俗称 Layer2 扩展性中的数据可用性，并实现了 2025 tx/s 的显著吞吐量和 0.0002 美元 / 交易或 150 美元 / 百万交易的结算成本。然而，关于 Loopring 的 DEX 的分析并没有意识到 zk-rollup 构造所提供的潜力，因为大多数 DEX 交易量是由 Uniswap 和 Curve 主导的，因为他们的激励措施是吸引和保持低滑点交易的流动性。

每天处理的循环交易：https://www.duneanalytics.com/

Optimistic Rollup

Optimistic Rollup 是另一种 Layer2 可扩展性解决方案，它不使用零知识密码学来产生简洁的证明，以此来减少链上计算量，而是依靠一种叫做欺诈证明的机制来对抗状态根对主链的恶意承诺。欺诈证明是指证明聚合器（负责链外交易 Rollup 的实体）所进行的状态转换是欺诈的机制，并导致 Rollup 侧链的回滚。

聚合器通过在链上卷起智能合约中被绑定的事实，激励他们提供正确的承诺，如果做出了欺诈性承诺，可以通过欺诈证明，那么聚合器将收到恶意行为的经济处罚。

Synthetix OVM 交易所演示

Optimism 已经开发了一个 Optimistic Rollup 解决方案，它采用了 Optimistic 的虚拟机（OVM），作为智能合约的 Layer2 运行环境，可以在虚拟机（EVM）上执行。Synthetix 协议在一个 Layer2 交易所上发起了一个试验性的交易竞赛，利用 OVM 来利用增加的可扩展性，表现在交易执行的 gas 成本降低了 143 倍，以及快速交易确认和减少预言机更新延迟的用户体验优势。

使用 OVM 的 SNX Layer2 交换统计：https://medium.com/ethereum-optimism/synthetix-exchange-meets-the-ovm-2de3a572d6df

Fuel Optimistic Rollup

Fuel Labs 已经开发了一个高度优化的基于 UTXO 的 Optimistic Rollup，用于快速、安全和低成本的 ERC20 交换。Layer2 协议是无许可和非托管的，这意味着为 ERC20 设计的 DEX 可以使用 Fuel 的优化 rollup 作为其基础层。Fuel v1 在 Ropsten 基准上包括 10 万笔转账，在 150gwei 的情况下，成本约为 8343 美元。BLS 签名的集成改进了比特币 ECDSA，其中每个数字签名必须独立验证，BIP 0340 Schnorr 签名将交易中的所有数字签名和公钥梳理成一个单一的密钥和签名；BLS 签名结合了一个区块内的所有签名。将这种签名实施到 UTXO optimistic 展期时的可扩展性优势将降低成本约（4-8 倍），并将吞吐量提高到约 2-2.5k 个交易 / 秒。

Fuel v1 Ropsten 结果：https://docs.fuel.sh/v1.0.0/Introduction/Benchmarks.html

总结

DeFi 生态系统的现状受到 Ethereum 主链固有的可扩展性问题的影响，并正在牺牲其建立一个更具包容性的金融体系的愿景。通过提高交易费用来提高区块空间的竞争市场，正在增加小型市场参与者的进入门槛，这正是 DeFi 协议所要渗透的人群。

DeFi 协议可以通过 L ayer 2 Rollup 解决方案利用零知识密码学，通过代替验证链外执行的状态转换的 zk-snark 证明，可以聚合交易并显著减少 gas 费。Layer2 Rollup 解决方案不仅具有显著的可扩展性优势，还能通过即时交易改善用户体验。未来的 DEX 将是快如闪电、无 gas 的。

Brad Behrens 作者

李翰博 翻译

lily 编辑

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