背景
最近，像Solana和BNB Chain這樣受歡迎的第1層(L1)，由於在各自的網絡上同時運行DeFi協議、NFT市場和Web3遊戲而導致了網絡中斷。與此類似，以太坊也因網絡擁塞和昂貴的gas費用而不斷受到批評。使得業界逐步意識到L2擴展性解決方案的重要性。
以太坊基金會表示，Rollup是目前解決可擴展性問題的首選的L2解決方案。除了Rollup，還有其他L2解決方案，如側鍊和子網，它們都試圖解決可擴展性三難困境。
特別是，隨著今年早些時候DeFi Kingdoms和Crabada子網的部署，Avalanche 的L2 可擴展性解決方案Subnets 最近獲得了相當高的人氣。在某些情況下，子網本質上是側鏈，但子網可以選擇使用來自主網的驗證者。目前，子網和側鏈似乎是Web3遊戲的首選的L2擴展解決方案。
在本文中，我們將深入討論Rollup的最新發展和痛點。我們還將分析與自定義鏈(子網或側鏈)相關的Rollup，並看看這些不同的L2解決方案是如何相互疊加的，特別是在GameFi領域。
ZK-Rollup的前景、近期發展和痛點
Rollup將壓縮的鏈下交易捆綁到L1網絡的單個訂單中，這樣可以降低gas費用，並擴大任何給定L1的交易能力。 L2執行計算，而L1只需要驗證它們。由此，gas費用被大量交易分攤，數千筆交易將可以被集體完成。
Rollup有兩種不同的變體：Optimistic Rollup和零知識Rollup (“ZK-Rollup”)。兩者的驗證方法不同。
Optimistic Rollup假設所有交易都是有效的，並且不經驗證就將它們發佈到基礎層。然後會在七天的質詢期內修改有爭議的交易。
另一方面，ZK-Rollup創建一個證明，並將其作為有效性證明的一種形式發佈到主網。目前，使用ZK-Rollup的交易可以在大約10分鐘內完成。
資料來源：preethikasireddy.com；ethereum.org
從上圖中可以看出，與Optimistic Rollup相比，ZK-Rollup似乎將賦予以太坊一個更快、更可擴展的生態系統。
然而，值得注意的是，ZK-Rollup仍然是一種新興的技術形式，缺乏EVM兼容性。儘管zkSync今年早些時候在他們的公共測試網上發布了一個兼容EVM的zkEVM，但是要實現ZK-Rollup的EVM兼容性，還有很長的路要走。如果不這樣做，ZK-Rollup將僅限於代幣轉賬和交換。
資料來源：l2beat.com（截至2022 年6 月7 日）
從上圖可以看出，目前Optimistic Rollup在TVL方面佔據了72%的市場份額。前面提到的缺乏EVM兼容性似乎讓ZK-Rollup處於次要地位，因為這個原因，很多DeFi玩家在擴展到Rollup時選擇退出ZK-Rollup。
隨著Optimistic Rollup的成熟，大多數大型DeFi項目已經根據自己的需要採用了這個解決方案。然而，一周的等待時間往往會讓新用戶感到失望。但當考慮到GameFi可擴展性、NFT市場和Web3應用時，ZK-Rollup可能會成為需要更高吞吐量和更低交易費用的網絡的可選解決方案。
ZK-Rollup的全景
資料來源：l2beat.com 和協議的網站（截至2022 年6 月7 日的數據）
截至撰寫本文時，該領域已有超過12個的ZK-Rollup解決方案，底層技術由StarkWare、Loopring、Matter Labs和Polygon Hermez開發。
ZK-Rollup中有兩種主要的加密證明方法。 Loopring和zkSync採用的技術創建了一個零知識、簡潔、非交互的知識論證(ZK-SNARK)證明，以驗證主網中的大量交易。 ZK-SNARK於2012年成為公眾關注的焦點，並被ZK-Rollup的先驅們廣泛採用。
另一方面，零知識、可擴展、透明的知識論證(ZK-STARK)技術相對較新，於2018年由StarkWare發布。 ZK-STARK被認為比ZK-SNARK更透明和可擴展。這項前景廣闊的技術最近推動StarkWare的估值達到80億美元，該輪融資由Tiger Global領投。
StarkWare
StarkWare提供兩種主要的ZK-STARK解決方案：StarkEx和StarkNet。
StarkEx是為特定應用程序ZK-Rollup設計的Validium解決方案，被衍生品交易平台dYdX、Web3遊戲和NFT市場Immutable X採用。
Validium是一種可擴展的解決方案，它採用與通用ZK-Rollup相同的有效性證明，但不將數據存儲在主網上。鏈下數據存儲繞過了主網上的交易處理，與通用ZK-Rollup相比，它顯著提高了可擴展性。但是，採用Validium的風險在於，數據可用性管理人員可能會控制用戶的資產，從而引發安全問題。
資料來源：l2beat.com（截至2022年6月8日）
StarkNet是由StarkWare推出的一個通用Rollup，於今年2月完成了發布。值得一提的是，Immutable X採用了一個Volition模型，允許用戶在Validium模型或通用ZK-Rollup之間進行選擇。隨著TVL的逐步提升，StarkWare一直致力於將StarkNet的TPS提升到優化水平。
Cairo是StarkNet的編程語言。 StarkNet並不支持EVM，在撰寫本文時，Nethermind的Warp團隊正在開發一個Solidity-to-Cairo的轉譯器。
StarkEx的Web3遊戲足跡
借助ZK-Rollup的力量，Web3遊戲可以顯著降低用戶的交易成本，並避免擁塞。因此，像Sorare, Immutation X等生態系統都採用了StarkWare的可擴展性解決方案來支持他們平台上的Web3遊戲。
Sorare 是一款著名的足球卡牌遊戲，在以太坊主網上很受歡迎，他們就是通過採用StarkEx來轉移到L2的。 Sorare選擇ZK-Rollup來擴大規模，同時又確保了安全性和去中心化。
Immutable X是基於以太坊的NFT市場的L2平台。它通過將計算轉移到鏈下來提供零gas費和即時交易。根據DappRadar，目前有4款活躍的Web3遊戲在Immutable X的幫助下進行NFT交易，Gods Unchained便是其中最突出的一款，它擁有大約5000名用戶和150萬美元的日交易量。
Illuvium是最新一款加入Immutable X平台的Web3遊戲，在其正式遊戲發布之前通過銷售價值超過7200 萬美元的數字土地而成為頭條新聞。
總之，在ZK-Rollup 中構建遊戲可以通過兩種方式完成。第一種方法是通過Immutable X這樣的解決方案，第二種方法是構建一個獨立的ZK-Rollup，就像Sorare。比較這兩種方法，Immutable X的解決方案被證明更具成本效益。然而，我們需要注意的是，Immutable X仍然缺乏採用，而ZK-Rollup到目前為止還沒有在Web3遊戲領域獲得吸引力。
Loopring
Loopring是內部開發的ZK-Rollup解決方案。截至撰寫本文時，該協議是TVL 最大的通用ZK-Rollup 鏈。他們的戰略重點是交易和支付，而它在支持Web3遊戲方面的努力只體現在與Gamestop合作建立Gamestop NFT市場上。目前該平台還沒有運行Web3遊戲。
Matter Labs (zkSync背後團隊)
Matter Labs是zkSync擴展解決方案背後的團隊。它使用ZK-SNARK，並提供鏈下Validium解決方案zkPorter和鏈上通用Rollup zkSync。
ZKSpace 是從zkSync分叉出來的，採用了同樣的ZK-SNARK技術來解決可擴展性問題。正如zkSync所指出的，ZKSpace自分叉以來一直是封閉狀態，因此可能存在安全風險。截至撰寫本文時，ZKSpace(以前稱為ZKSwap)擁有協議ZKSpace、ZKSwap和ZKSea(尚未上線)。
Matter Labs 於2022 年2 月在公共測試網上推出了zkEVM，這是第一個與EVM 兼容的ZK-Rollup。 zkEVM 仍在開發中，其旨在運行99%的Solidity合約。這意味著ZK-Rollup將與以太坊主網並行運行，並與Optimistic Rollup進行競爭，這是一個重要的里程碑。
Matter Labs目前也在設計一個Validium 解決方案—zkPorter。如果Matter Labs打算將Web3遊戲吸引到自己的平台上，zkPorter可能正是它所需要的。然而，Matter Labs似乎仍然專注於構建通用ZK-Rollup。
Polygon
Polygon一直在積極地創建自己的L2可擴展性解決方案。其ZK-Rollup產品包括Polygon Hermez (ZK-SNARK)、Polygon Zero (ZK-SNARK)和Polygon Miden (ZK-STARK)。 Polygon在2021年收購了ZK-Rollup規模化項目Hermez和初創公司Mir，並獲得了構建其ZK-Rollup的專業知識。
截至撰寫本文時，只有Polygon Hermez是活躍狀態。它可用作DeFi 項目的通用ZK-Rollup，TVL 僅為366,000 美元。 Polygon Hermez 尚未吸引很多項目，可能是由於缺乏EVM 兼容性。然而，Polygon可能已經通過其PoS側鍊或超級網絡戰略瞄準了Web3遊戲開發者，且尚未將其重點轉移到ZK-Rollup上。
痛點和簡要總結
對於通用ZK-Rollup來說，一個反復出現的問題在於它們的EVM兼容性。我們注意到，以太坊中的大多數DeFi玩家都選擇了Optimistic Rollup或Polygon PoS作為他們的L2擴展解決方案。例如，Curve選擇了Optimism；Aave V3的Polygon，Optimism和Arbitrum；Uniswap已經擴展到Optimism和Polygon。 zkEVM正在被Matter Labs測試，Nethermind正在為StarkNet開發一個轉譯器。 EVM兼容性方面的任何突破都有可能最終有助於將DeFi項目吸引到ZK-Rollup中。
另一個問題是ZK-Rollup中缺乏通信。這會導致流動性斷裂和可能引發安全問題的集中排序過程。然而，Immutable X最新推出的跨Rollup流動性解決方案可能預示著一個流動性更強的Rollup生態系統。
ZK-Rollup還沒有在NFT和Web3遊戲領域獲得吸引力，這是有原因的。 Gods Unchained在不斷地失去用戶，自從它採用了Immutable X的解決方案後，它的交易量急劇下降。 Sorare在轉入Rollup後也無法在以太坊主網重複其成功。儘管ZK-Rollup在上述例子中沒有取得成功，但相比之下，Avalanche的子網在NFT和Web3遊戲中都找到了更堅實的基礎。
Avalanche子網和Polygon
Avalanche子網簡介
Avalanche的主要網絡由三個區塊鏈組成——X、P和C鏈。每條鏈在維護Avalanche的完整性和創建新資產或區塊鏈方面都有不同的用途。
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Exchange鏈(X-chain)是Avalanche的默認資產區塊鏈，支持創建新資產、交換和跨子網轉賬。
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平台鏈(P-chain)是元數據區塊鏈，用於協調驗證者，跟踪活動子網並創建新的子網。
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合約鏈(C-chain)是智能合約區塊鏈。它支持創建與EVM兼容的智能合約。
Avalanche 使用擴展方法創建子網以進行水平擴展。子網不同於單個區塊鏈，它們之間的關係如下：
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子網是區塊鏈上的一組驗證者。
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每個區塊鏈只有一個子網(一組驗證者)，而每個子網可以同時維護多個區塊鏈。
每個子網一開始可以有5個驗證者，但是為了網絡健康和安全，建議最好有10個。在Avalanche上創建子網只需要一個AVAX。然而，子網的每個驗證者也需要驗證主網絡——需要2000個AVAX代幣，截至2022年6月9日，其價值約為5萬美元。
子網創建被設計為無需許可，並足夠靈活，這樣就可以滿足不同的用例。例如，私有區塊鏈可能要求只由子網驗證者查看交易；或驗證者必須先經過KYC/AML 驗證，然後才能進入子網。
子網上的Web3遊戲
子網一直是L2可擴展性的聖杯，尤其是在Web3遊戲領域。 Avalanche一直在支持和發展它的GameFi生態系統，並在子網中為它們找到一個歸宿。 Crabada和DeFi Kingdoms是他們的兩個先驅，Castle Crush目前正在開發其測試網。
資料來源：https ://cryptodaily.io/how-crabada-is-paving-the-way-for-p2e-games-on-avalanche/
從上表中可以看出，Crabada在Avalanche公司C鏈的gas費用中所佔份額最高，為38.93%。然而，與許多Web3遊戲類似，Crabada也面臨著主網網絡擁塞的問題，這促使它們轉向自己的鏈，如子網。最近，Crabada從Avalanche C 鏈轉移到了他們自己的子網Swimmer Network。隨著向Swimmer Network 的遷移，Crabada玩家的gas費降低了85%，交易時間也大大縮短。
除了較低的gas費用和較高的TPS，還有其他好處可以吸引web3 遊戲採用子網。通過擁有自己的子網，Web3遊戲基本上可以更好地控制區塊鏈的預定參數。他們可以用自己選擇的代幣支付gas費用。現在，Crabada使用$TUS而不是$AVAX作為gas代幣，在網絡擴展過程中燃燒高達80%的gas。銷毀代幣抑制了代幣通脹，提高了代幣效用。
需要注意的是，遊戲工作室一直在為整個遊戲生態系統構建子網，而不是Crabada或DeFi Kingdoms採用的典型的每個子網一個遊戲的模型。
Avalanche還表示支持在其子網上創建Web3遊戲。在最初計劃的1.9億美元的Avalanche Rush啟動了DeFi生態系統之後，接下來的2.9億美元的Multiverse計劃旨在加速生態系統的增長。
Polygon超級網絡和側鏈
來源：多邊形博客/超網
Avalanche子網的競爭對手是Polygon supernet，這是一種來自Polygon Edge和Polygon PoS的擴展解決方案。正如前面所提到的，Polygon已經在他們的擴展解決方案上非常積極，試圖讓ZK-Rollup與超網和側鏈共存。
Polygon supernet在Web3遊戲領域仍然是一個新事物，並且還沒有過很多的實際應用。然而，超級網絡解決方案被定位為具有更多功能的Avalanche子網的替代方案。 Polygon supernet提供採用權威證明(PoA)或權益證明(PoS)鏈；從一組專業的驗證者中進行選擇，來增強去中心化；以及與Polygon主網共享安全的可能性。
Polygon PoS是Web3遊戲的中心，Aavegotchi和Crypto Raiders等遊戲在2021年取得了巨大的成功。受歡迎的遊戲會帶來大量的交易量和交易問題。與Avalanche中的Crabada類似，Sunflower Land也引發了嚴重的網絡擁堵問題，在峰值時耗掉了Polygon 42%的gas。
簡單地說，Polygon的各種擴展解決方案(Rollup和supernets)都還為時過早。託管無數Web3遊戲的側鏈Polygon PoS是其中最優質的選擇。然而，Polygon PoS與第1層通用側鏈有更多的相似之處，它擁有自己的一組驗證者，也仍然受到網絡擁塞的困擾。我們認為它的超級網絡更類似於Avalanche的子網。
將自定義鏈與ZK-Rollup進行比較
本質上講，L2的ZK-Rollup和自定義鏈(Avalanche子網和Polygon超級網)都是它們各自L1區塊鏈上的可擴展性問題的解決方案。兩者都有非常不同的技術規範和好處，我們將嘗試分解它們以更好地理解這些差異。
如果我們只關注Web3遊戲的技術方面來決定是在L2或Avalanche子網上構建，有人可能會說L2提供了更好的解決方案。然而，L2解決方案仍在開發中，還沒有經過實戰檢驗。由於對自己的鏈的需求，子網似乎在Web3遊戲中越來越受歡迎。
一般來說，與DeFi項目相比，Web3遊戲不需要與更大的生態系統進行太多互動。他們通常有閉環生態系統，其中他們的代幣和NFT相互支持。
來源：https ://myria.com/games/
另一方面，頂級Web3遊戲工作室Gala Games或即將發布的Myria更喜歡建立自己的區塊鏈。這兩家工作室的多款遊戲在某種程度上相互影響；因此，他們更有可能在同一個區塊鏈上創建遊戲。
儘管如此，考慮到目前大多數遊戲都是由單個項目團隊製作，遊戲之間的合作很少，所以對於小型遊戲工作室來說，採用子網而不是建立自己的鏈可能看起來更合理。
除了技術規格之外，Avalanche子網和ZK-Rollup之間的核心區別是，Web3 遊戲在各個子網或側鏈上的隔離。在這個階段，Immutable X 仍然是一個生態系統，其中web3 遊戲和NFT 可以交互並相互構建，而Avalanche 子網被單獨隔離到模塊化區塊鏈中。
項目如何在ZK-Rollup和子網之間進行選擇?
由於缺乏與主網的可組合性，子網和超級網不是為DeFi項目設計的。與EVM 兼容的ZK-Rollup適合部署智能合約並同時需要高級別安全性的項目。然而，由於ZK-Rollup的EVM兼容性仍然處於萌芽狀態，對於DeFi項目來說，Optimistic Rollup似乎是唯一可用的選擇。
顯然，在Web3遊戲中，子網已經成為比ZK-Rollup更好的選擇。正如Avalanche子網的流行所表明的那樣，單遊戲/單鏈模型的單獨自定義鏈已經獲得了發展。
ZK-Rollup和Validium可能有比自定義鏈更好的技術規格，但它們仍在開發中。 ZK-Rollup可擴展性解決方案不提供單獨的自定義鏈。此外，創建一個單獨的Rollup(如Sorare)需要高昂的成本並體驗過渡痛苦。
另一方面，Immutable X最近為Web3遊戲發布了一個創新的第三層解決方案。有了這種方法，遊戲工作室將能夠在不犧牲安全性和可組合性的情況下享受第3 層中的超大規模解決方案。第2層和第3層的整合鞏固了跨Rollup解決方案的流動性，並加強了DeFi和Web3遊戲之間的交互。雖然它似乎仍處於開發的早期階段，但我們很期待看到Immutable X提供的其他功能。
綜上所述，StarkWare和Immutable X在風投中的高估值讓機構投資者在他們身上投入了大量資金。反過來這又增強了人們對ZK-Rollup能夠在以太坊生態系統中發揮作用的信心。此外，Polygon仍然在ZK-Rollup方面很積極。因此，我們可以很明顯的看出ZK-Rollup的潛力還沒有完全釋放出來——我們將密切關注ZK-Rollup在未來如何蓬勃發展。