Rollup SDKs 对比及项目选型分析

Rollup SDK 赛道深度分析。

本文首次发布时间为 2024 年 1 月 10 日。

当前有两种类型的 Rollup SDK：ZK 和 OP，主要基于 Arbitrum Orbit、OP Stack、ZK Stack 和 Polygon CDK。本文针对这四种方案进行了全面的介绍和比较分析。其中，由于其可扩展性、安全灵活性和成本优势，Polygon CDK 显示出巨大的潜力。

无论是 Manta 从 OP Stack 到 Polygon CDK 的转变，还是 ZKFair 的公平启动，Polygon CDK 都为项目处理庞大的总锁定价值（TVL）和生态系统进行了赋能。我们相信，ZK Rollup 是 Rollup 可扩展性的终极解决方案。Polygon CDK 通过利用其优势，如模块化、可定制性、多种数据可用性解决方案和低进入门槛，逐渐主导市场。结合旗舰项目 ZKFair 的卓越表现，我们认为 Polygon CDK 是当前 ZK Rollup SDK 中最具潜力的最优解。

1.Rollup SDK 概述

从底层技术实现的角度来看，Rollup SDK 可分为两类：一类是基于 Optimistic 欺诈证明来维护安全的 OP-Rollup SDK，另一类则依赖零知识证明来建立链上信任的 ZK-Rollup SDK。OP-R SDK 最初由 Optimism 提出，引入了 OP Stack 的概念。2023 年 3 月，Arbitrum 推出了 Orbit 解决方案。紧接着，ZK-R SDK 出现了，代表性的解决方案包括来自 zkSync 的 ZK Stack 和 Polygon 提出的 Polygon CDK。

1.1 Arbitrum Orbit

Arbitrum Orbit 旨在允许对 Arbitrum Nitro 代码库进行修改。它具有永久且递归的许可，允许创建可以在相同许可条件下托管其他链的 Orbit 链。Orbit 链可以结算到各种 Arbitrum 网络，但不支持部署后的网络切换。它支持 AnyTrust 和 Rollup 链类型，以满足不同的安全性和成本要求。

图源：https://koreablockchainweek.com/blogs/kbw-blog/arbitrum-101

如图所示，Arbitrum Orbit 的目标是让开发者能够构建 Arbitrum 的二层甚至是三层网络。开发者可以在 Arbitrum Rollup（所有交易数据发布在结算层）和 AnyTrust Chain（交易数据由 DAC 数据可用性委员会维护，并向结算层发布 DACerts 数据可用性证明，类似于 Validium）之间进行选择。他们可以自定义 Gas Token 和经济模型等。同时，Arbitrum 还在推广 Stylus，使开发者能够利用 Orbit 同时基于 EVM 和 WASM VM 构建 Rollup。Arbitrum Orbit 用户可以灵活选择基于 Arbitrum One 或 Arbitrum Nova 构建他们的三层网络，其结算层定位在 Arbitrum 二层网络。这意味着三层网络上的交易费用将回归到 Arbitrum 协议的二层网络。如果要基于以太坊作为结算层构建第二层网络，则需要获得 Offchain Labs 或 Arbitrum DAO 的代码许可授权。

1.2 OP Stack

OP Stack 由构成 Optimism 主网基础设施的软件组件组成。OP Stack 进行了 Bedrock 迭代，帮助构建 Optimistic Rollup 网络，并支持 Optimism Superchain（互联的二层网络）。其架构包括用于执行层的以太坊虚拟机（EVM）、用于处理交易的单个排序器模块，以及用于数据格式化、结算和治理的多层网络。

在最近将 OP Stack 升级到 Bedrock 版本后，通过优化的交易压缩策略，单个交易的成本降低了超过 70%。同时，实现了在同一个二层区块内处理多笔交易，减少了状态数据的大小。这些各个组件的细化，使开发更加便利。这正是 OP Stack 竞争优势所在。

图源：https://docs.optimism.io/stack/explainer

在其 SuperChain 规划中，所有使用 OP Stack 的 Rollup 将被整合成标准化的 OP 链。这些链可以通过跨链消息协议直接进行通信，共享一个通用的以太坊跨链桥。此外，这些链上的交易排序将由同一个排序器网络处理。

1.3 ZK Stack

ZK Stack 是一个模块化、开源的框架，专为构建基于 zkSync Era 代码的自定义 ZK 驱动的第二层和第三层网络（Hyperchains）而设计。ZK Stack 在开源许可下开发，免费可用，提升了易用性和社区参与度。使用这一框架构建的 Hyperchains 在无需信任的网络中无缝连接，确保了低延迟和共享流动性，以增强互操作性。ZK Stack 利用 zkSync Era 的可靠性提供了一个安全的基础，同时其对社区贡献和所有权的重视为去中心化生态系统提供了一定的支持。这一框架的主权性质赋予开发者对其 Hyperchains 的一定程度的自主权，有助于构建一个在某种程度上去中心化且可持续的系统。此外，ZK Stack 适用于各种用例，包括游戏、社交网络和企业应用，为特定需求提供了一些量身定制的解决方案。通过其异步连接选项，ZK Stack 成为构建在某种程度上安全、可定制且互操作的去中心化区块链的工具之一。

图源：https://x.com/zerokn0wledge_/status/1673436051199922176?s=20

zkSync Era 克服了跨网络流动性的碎片化问题。作为先驱，Hyperchain 引领了这一超可扩展的统一流动性网络，并为其他网络树立了榜样。

然而，尽管 ZK Stack 功能强大，但它并非适用于所有情况的万能解决方案。对于传统的去中心化金融（DeFi）应用或非同质化代币（NFT）项目来说，在现有的 Hyperchain 上部署，如 zkSync，可能更为高效，并能提供与其他协议的同步结合。

1.4 Polygon CDK

Polygon CDK 是一个开源且模块化的代码库，旨在简化构建和启动以太坊上的 ZK 驱动第二层（L2）链的复杂过程。这个工具包使开发者能够根据他们的具体需求设计网络，提供了增强灵活性的核心模块化。使用零知识证明确保了交易的加密安全性和近乎即时的最终确定性。通过使用 CDK 部署链，开发者可以启动自动互操作的 ZK 驱动 L2 网络，这些网络连接到共享的 ZK 桥，形成了互联网的价值层。

图源：https://polygon.technology/blog/introducing-polygon-chain-development-kit-launch-zk-l2s-on-demand-to-unlock-unified-liquidity]

开发者可以定制链的执行环境，选择 zkEVM，选择“validium”模式，并选择一个中心化的排序器。定制功能还扩展到具有本地 DAC 的数据可用性，调整 ZK 证明的发布时间，以及指定用于 Gas 的代币。值得注意的是，尽管有这些定制功能，NFT Chain 仍能无缝地与其他 Polygon 链互操作并共享流动性。CDK 的模块化确保了在不牺牲可扩展性或破坏流动性的情况下保持灵活性。作为 Polygon 2.0 的核心技术组件之一，Interop Layer 发挥着关键作用，它接受 ZK 证明，将它们聚合起来，并将证明和更新后的链状态发布到以太坊，确保了近乎即时的最终确定性和跨链执行。Polygon 的前沿 ZK 技术，如 zkEVM，确保使用 CDK 开发的链保持未来可靠性，能够从持续的技术进步中受益。CDK 部署的链上安全性依赖于加密学，提供了一个更加安全、互联和无限可扩展的价值层，无需复杂的激励。

2.深度解析 Polygon CDK：Rollup SDK 赛道的佼佼者

2.1 可扩展性与兼容性

使用 Polygon CDK，开发者可以直接部署完全等同于 EVM 的 Rollup，为 EVM 开发者无缝迁移到生态系统提供便利。同时，Polygon CDK 通过将 Rollup 的各个组件分解为独立服务，实现了高度的模块化。例如，同步器负责在第一层和第二层之间同步区块，证明器生成证明，序列器验证交易并打包区块，RPC 服务提供外部访问。Rollup 创建者可以根据需求扩展特定服务。

使用 Polygon CDK，可以创建第零阶段的 Rollup，其中第二层的状态根提交到第一层。同时，可以根据第一层上的所有数据重建 Rollup 的状态。此外，第一层合约将验证 ZK 证明的合法性，确保第二层中所有状态变化都是完全合法的。

Polygon CDK 支持专用的数据可用性层和数据可用性委员会，即使在选择 Validium 时也确保了可靠的数据可用性。Polygon CDK 支持各种参数自定义，允许开发者在 zk-Rollup 和 Validium 模式之间选择，构建自己的第二层。它还支持参数的自定义，如 Gas Token、Gas 费用、证明提交频率、批次大小等。

2.2 性能和成本

Polygon CDK 通过递归 STARK 和 Polygon Zero 实现快速零知识证明生成。通过优化的硬件设置，它可以达到超过 2000 TPS，远远超过以太坊主网的吞吐量。同时，它允许配置更频繁的有效性证明，使第一层能够快速验证第二层的状态，为第二层提供快速的最终确定性。

Rollup 允许自定义 Gas Token 和 Gas 费用收集规则，赋予开发者自由降低 Rollup 用户的成本。此外，Rollup 的维护成本取决于提交到第一层的数据大小，而 zkSNARK 证明较小，因此维护成本较低。根据官方数据，Polygon Zkevm 上每笔交易的平均 Gas 费用仅为 0.000294 ETH。

3.Polygon CDK 案例分析

3.1 ZKFair

Polygon 的 ZK 证明系统基于数学证明，与 OP Stack 以社会经济激励为导向的欺诈证明相比，提供了更强的安全模型。此外，Polygon CDK 的模块化和主权框架为开发提供了无与伦比的灵活性，这是 ZKFair 为其量身定制的区块链解决方案所利用的特点。同时，Polygon CDK 对互操作性和共享流动性的关注对区块链网络的繁荣至关重要。它允许与以太坊和其他 Polygon 链的无缝整合，吸引了庞大的用户基础和流动性池。虽然每个 SDK 都有其优势，但 Polygon CDK 凭借其模块化、先进的安全性、互操作性和灵活的成本性能平衡，成为 Rollup SDK 领域的一个引人注目的方案。

ZKFair 选择使用 Polygon CDK，符合其可扩展性、性能和经济灵活性的目标，这对于区块链技术中的创新项目至关重要。利用 Polygon CDK 提供的可定制参数，ZKFair 部署了以稳定币 USDC 作为 Gas Token 的 Rollup。利用 CDK 可配置的 Gas 费用，ZKFair 实施了可定制的 Gas 调整解决方案，实现了治理代币的公平分配。这标志着基于 Polygon CDK 的第一个第二层的成功启动，其总锁定价值（TVL）在三天内从 0 增长到 1.6 亿美元。在上线的前两周内，第二层拥有超过 45 万个活跃地址，并处理了超过 500 万笔交易。

使用 Polygon CDK 的模块化设计，ZKFair 计划将其数据可用性（DA）层从数据可用性委员会（DAC）迁移到 Celestia。与 Celestia 的模块化数据可用性（DA）层整合，用于数据扩展，大大降低了 ZKFair 生态系统中的 Gas 成本，与其他解决方案相比，提供了更经济高效和用户友好的区块链体验。

3.2 Manta 从 OP Stack 到 Polygon CDK 的转变

Manta 从 OP Stack 到 Polygon CDK 的转变体现了其对提升用户体验的追求，特别是在加快提现结算方面。Polygon CDK 中的 zkEVM 技术，通过 ZK 证明提供快速结算和强大的安全性，明显优于 OP Stack 的 Optimistic Rollup。Manta 转变的另一个重要原因是与更广泛的 Polygon 生态系统的整合。这一转变使 Manta 能够利用 Polygon 网络的共享流动性，通过无需信任的 ZK 桥梁，增强了生态系统整合。

结论

本报告对各种 Rollup SDK 的探索强调了区块链技术的动态多样性。虽然每个 SDK — — Arbitrum Orbit、OP Stack、ZK Stack，特别是 Polygon CDK — — 都对区块链生态系统做出了重大贡献，但越来越多的项目选择使用 Polygon CDK，以寻求可扩展性、安全性和效率。这一偏好在 Manta 转向 Polygon CDK 以获得更好的用户体验和 ZKFair 为其强大的安全性和灵活性选择 Polygon CDK 的战略中得到了体现。

Polygon CDK 凭借其 ZK 技术、互操作性和经济高效的解决方案，不仅作为一种创新工具，而且作为一种应对现代区块链挑战的综合解决方案而崭露头角。它弥合了理想与实际之间的鸿沟，提供了一个与区块链社区日益增长的需求相一致的平台。这使 Polygon CDK 不仅是一个 SDK，而且是区块链创新的下一个浪潮的催化剂，将像 ZKFair 这样的项目推向性能和可扩展性的新领域。在不断演变的区块链技术图景中，Polygon CDK 是一条突出的路径，将效率、安全性和可访问性结合在一起，绘制了一个不仅技术先进，而且包容性进步的未来。