Lumoz研報:模塊化發鏈,極大降低ZKP計算成本

進階7/15/2024, 5:58:11 AM
Lumoz爲ZK Rollup提供模塊化計算層,採用了PoS和PoW的混合共識機制。ZK-PoW算法網路極大降低ZKP計算成本,同時解決了中心化Prover的問題。同時引入zkVerifier驗證由zkProver生成的ZKPs。

摘要

  1. 以太坊在誕生後就一直面臨可拓展性問題。擴容依然是實現 Web3 Mass Adoption 的關鍵技術。Rollup是Layer2主流擴容方案,其核心思想是將“打包”後的交易數據區塊發布在鏈上,從而降低交易有效性驗證的難度。根據其數據有效性驗證方式的不同,Rollups 可以進一步細分爲 Optimistic Rollups 和 ZK Rollups。

  2. 目前ZK Rollups賽道面臨的痛點主要包含三點:計算 ZKP 的成本高昂,並且目前大多數zk rollup依賴中心化的Prover;零知識技術的復雜性使得構建符合 EVM 的 ZK-rollup 變得困難;除此之外,目前許多ZK Rollups在交互時使用第三方橋接項目,存在一定的安全隱患。

  3. Lumoz的聯合創始人兼CEO NanFeng,畢業於清華大學,核心團隊團隊從 2018 年開始在 ZK 技術上投入了近五年的時間。從一開始,Lumoz就網路致力於使零知識計算更加高效和可獲取。

  4. Lumoz目前已結束兩輪激勵測試網,活動總參與人數達 282K、Validator 28,137 W、PoW 礦工145人、已部署生態項目60餘家。2024年5月,Lumoz 宣布完成新一輪戰略融資,估值達 3 億美元。截至目前,Lumoz 累積融資高達1400萬美元,投資機構包括OKX Venture、Hashkey Captial、Polygon、Kucoin Ventures、IDG Blockchain、Gate Ventures、SevenUpDAO、Sweep Ventures 等

  5. Lumoz爲ZK Rollup提供模塊化計算層,採用了PoS和PoW的混合共識機制。ZK-PoW算法網路極大降低ZKP計算成本,同時解決了中心化Prover的問題。同時引入zkVerifier驗證由zkProver生成的ZKPs。zkVerifier節點硬件配置方面要求相對較低,而且近期即將開啓的Node Sale,讓驗證網路具有更好的去中心化程度和抗審查性。

  6. Lumoz RaaS Launch Base高度兼容主流的ZK Rollups技術棧,包括Polygon zkEVM、zkSync、Scroll、Starknet等,是目前市面上兼容ZK Rollups技術棧最廣的項目,能夠針對性解決ZK Rollup賽道存在的ZK技術與EVM之間兼容性痛點問題,一鍵發鏈滿足項目方定制化的ZK Rollup需求。目前的客戶包括:ZKFair, Merlin Chain, Coin98, Ultiverse, Mari1x, Fortnite(Efuse), Viction等。

  7. Lumoz提出的NCRC Protocol,通過“原生橋”(Native Bridge)在多個ZK Rollup間實現無縫跨鏈,同時用戶的資產不通過任何第三方協議,整個過程是安全和無需信任的。

  8. Lumoz採用的是雙代幣經濟模型,功能代幣MOZ可以用作交易費用、資源使用費,而權益代幣esMOZ是給予參與者的回報,也可以用於委托zkVerifier節點,esMOZ代幣可以按照不同的贖回期限和贖回率兌換爲MOZ代幣。目前,Lumoz在其項目白皮書中並未公布最新的代幣分配情況。

  9. 展望未來,RaaS賽道發展前景可觀,ZK Rollup也將成爲Rollup主流方案,同時社群運營、生態打造或將取代技術成爲構建 Rollup的主要挑戰。Lumoz憑藉在ZK技術層面的深耕,有望繼續成爲ZK RaaS的領導者,繼續推動 ZK-Rollup 技術的大規模應用與普及。

一、前情提要

1、Rollup擴容方案

以太坊在誕生後就一直面臨可拓展性問題。擴容依然是實現 Web3 Mass Adoption 的關鍵技術。

構建在以太坊上且無需對底層 Layer 1 協議進行任何修改的可擴展性方案被稱爲 Layer 方案。這些方案無需與以太坊網路交互即可處理交易,並通過智能合約將其安全性錨定在以太坊的 Layer 1 上,好像鏈下多出來一層網路,故稱Layer2。根據L2 Beat的數據,當前L2處理的交易數量已經達到以太坊主網處理的交易數量的10倍,極大地擴展了以太坊有限的交易處理能力。


圖 1 Layer2處理的交易數量 https://l2beat.com/scaling/activity

作爲一個高度去中心化的公共區塊鏈,以太坊已經變得非常擁擠,gas變得極其昂貴。因此,越來越多包括Defi,Gamefi等在內的去中心化應用將協議遷移至這些Layer2上以優化用戶體驗,降低運營成本。L2 Beat的數據顯示,截至2024年6月16日,所有L2的鎖倉量已經達到了1244.18萬ETH,折合約443.63億美元。作爲對比,以太坊主網上的鎖倉量爲1788萬ETH,折合約656.34億美金,即所有L2的鎖倉量接近以太坊主網鎖倉量的70%。


圖 2 Layer2鎖倉量總和https://l2beat.com/scaling/summary


圖 3 以太坊主網鎖倉量
https://defillama.com/chain/Ethereum?currency=USD

Rollup是Layer2主流擴容方案,其核心思想是將“打包”後的交易數據區塊發布在鏈上,從而降低交易有效性驗證的難度。Rollup技術解決了之前Plasma暴露出的問題,提供了和以太坊Layer 1(也就是以太坊自己)相同的數據可用性和安全性,而且還能極大提高網路的吞吐能力,同時降低單筆交易成本。在模塊化區塊鏈的架構中,Rollup方案實際上就是將鏈的執行層(等其他層)外包出去。


圖 4 模塊化技術棧Modular Stacks
https://members.delphidigital.io/reports/the-complete-guide-to-rollups

2、兩種Rollup方案:ZK Rollups vs. Optimistic Rollups

根據其數據有效性驗證方式的不同,Rollups 可以進一步細分爲 Optimistic Rollups 和 ZK Rollups。

Optimistic Rollups 依賴於一種“樂觀”假設,即大部分交易都是有效的,並允許在發現欺詐行爲時進行挑戰和回滾。ZK Rollups 則使用零知識證明技術(Zero Knowledge, ZK)來確保鏈外處理的交易是有效且正確的,提供更高的安全性和效率。兩種Rollup方案的主要優缺點參見下表:

表 1 ZK Rollups vs. Optimistic Rollups

數據來源:作者根據現有文獻整理

雖然 ZK-Rollup 具有諸多優點,並被 Vitalik 看作長期的以太坊擴容方案,但其面臨的諸多技術難題限制了現階段的大規模採用。根據Defilama數據,截至2024年6月16日,Rollups中仍然是以Arbitrum,Blast,Base,Optimism這樣的Optimistic Rollups佔據主導地位。


圖 5 Rollup賽道的TVL餅圖 https://defillama.com/chains/Rollup

3、ZK Rollups賽道的痛點

具體來看,目前ZK Rollups賽道面臨的痛點主要是

  1. 計算 ZKP 的成本高昂,並且目前大多數zk rollup依賴中心化的Prover。

目前,有多個zk - rollup在以太坊主網上運行,包括Polygon zkEVM和zkSync時代。對於一個ZK-Rollup, ZKP的計算成本遠遠超過數據可用性(DA)的計算成本,甚至佔總成本的50%以上。而且,這些ZK-Rollup項目中的大多數都沒有實現去中心化的證明程序。例如,在Polygon zkEVM的beta主網中,依賴於可信聚合器(Aggregator)提交ZKPs, zkSync era遵循類似的方法。


圖 6 主流ZK Rollups的計算成本佔比很高(圖中粉色)
https://l2beat.com/scaling/costs

  1. 零知識技術的復雜性使得構建符合 EVM 的 ZK-rollup 變得困難。

EVM兼容性(compatibility)是指將Solidity中的智能合約代碼翻譯成 ZK Rollup 的特定虛擬機字節碼。EVM 設計之初並未考慮兼容零知識證明技術。舉例而言,爲了使 EVM 執行的任意程序都能通過 zk-SNARKs 生成有效證明,需要對EVM 的每個操作碼都創建相應的數學表示和證明邏輯。這不僅需要復雜的密碼學轉換,而且對現有智能合約的兼容性提出了挑戰。

  1. 除此之外,目前許多ZK Rollups在交互時使用第三方橋接項目,存在一定的安全隱患。

在這個多重Rollups的時代,各種Rollups的共存將越來越多,這使得不同的第2層解決方案之間的無縫互操作性變得至關重要。現有的跨Rollup橋接解決方案通常涉及在Rollup鏈上部署新的鏈間合約集,並利用多鏈流動性激勵來實現資產跨鏈功能。然而,這些解決方案並不是普遍適用於基於消息的跨鏈交互,並且存在中心化和信任的風險。2023年7月幣安投資跨鏈橋項目Multichain在CEO被警方控制後停止運營,據慢霧監測從 Multichain 流出的資金總額超 2.65 億美元。跨鏈橋項目龍頭的頃刻之間轟然倒塌,說明了使用第三方跨鏈橋項目的中心化和信任的風險不容小覷。

二、Lumoz成立背景


圖 7 Lumoz https://lumoz.org/

Lumoz的聯合創始人兼CEO NanFeng,畢業於清華大學,曾就職於字節跳動,作爲核心開發者深度參與多個項目的底層搭建和後期迭代。他也是 Trustless Labs 的創始人。核心團隊團隊從 2018 年開始在 ZK 技術上投入了近五年的時間。因此,從一開始,Lumoz就網路致力於使零知識計算更加高效和可獲取:“Making ZK-Rollup Within Reach”

在Lumoz的發展歷程中,團隊也逐漸意識到目前Rollup賽道的跨鏈橋安全與中心化問題並着手解決,同時把握住了RaaS賽道發展的趨勢,順勢而爲推出ZK RaaS Launch Base,成功拓展商業版圖。


圖 8 Lumoz生態相關數據 https://lumoz.org/compute-layer

Lumoz(原Opside)於2023年5月底正式上線測試網,並在全球社區的持續大力參與下平穩運行了五個月。超過45萬參與者加入了Pre-alpha測試網,促成了驚人的13,580,057筆交易。測試網顯示有超過140家礦工以及28000多個節點參與測試。在生態方面,超過100個優質項目申請參與,其中14個項目通過Opside ZK-Rollup LaunchBase成功推出了專屬的zkEVM應用鏈,並保持穩定運行。預計Lumoz在Q3上線主網。截至目前,Lumoz已經處理了200萬筆的交易,提交了超479萬的ZKP,有28,000+節點。此外,超過16個項目已通過官方審核並在Lumoz平台上生成定制的zkEVM應用鏈。


圖 9 Lumoz進行戰略輪融資,SevenUPDAO參投
https://mirror.xyz/lumozorg.eth/Fz0dF5HVMdbbI--9lzst60KuKOp5YGbb75Z0RmxiB24

2024年3月,模塊化計算層和ZK-RaaS平台Lumoz進行了首輪融資,估值爲1.2億美元。2024年5月29日,Lumoz正式宣布完成新一輪戰略融資。參與投資者包括IDG區塊鏈、SevenUpDAO、Sweep Ventures等。具體的資金數額尚未披露。戰略輪Lumoz估值達3億美元,甚至超過了Altlayer目前的2.53億美元的市值,足見各方對Lumoz的發展前景的看好程度。此外,如果對照Altlayer當前市值/上市前輪融資估值的1.4倍乘數,Lumoz上市後有望達到至少超4.2億美元;如果對照Gelato的3倍乘數,則Lumoz上市後市值能夠超9億美金。


表 2 RaaS賽道項目融資信息

注:以上數據主要來自Rootdata以及ICO Analytics,*表示領投機構,時間戳爲2024年6月16日

三、Lumoz爲ZK Rollup提供模塊化計算層


圖 10 Lumoz作爲去中心化的模塊化計算層
https://lumoz.org/compute-layer

Rollup通常包括結算層、執行層、共識層、數據可用性層。然而,對於ZK-Rollup,需要一個額外的核心模塊,即證明層(Prover Layer)。目前,Lumoz是模塊化Rollup領域唯一一家模塊化Prover網路的提供商。目前Merlin鏈的ZKP算力是由Lumoz礦工提供。未來隨着Lumoz主網的上線,Merlin Chain將連接到Lumoz的去中心化ZK計算網路。這將是一個ZK-PoW算法網路,任何人都可以向梅林鏈提供算力並獲得Lumoz代幣獎勵。

Lumoz通過將強大的計算資源與EigenLayer的再質押機制相結合,創建了一個高效安全的計算服務生態系統。Lumoz計算層架構是一個高度集成和協同的系統,其主要組成和功能如下:


圖 11 Lumoz計算層架構
https://docs.lumoz.org/understand-lumoz/the-avs-computing-layer-based-on-eigenlayer

  • 在以太坊上,利用EigenLayer標準構建主動驗證服務(AVS)提供信任背書,並通過特徵層的再質押增強AVS安全性。
  • EVM鏈(L2)支持與以太坊虛擬機(EVM)兼容的多樣化區塊鏈環境,如Polygon zkEVM、Polygon CDK、ZKStack和Scroll,以確保廣泛的兼容性和可擴展性。
  • Lumoz AVS Oracle負責從EVM兼容鏈中檢索和存儲數據,以確保高數據可用性和完整性,爲計算層提供堅實的數據基礎。
  • Lumoz Chain作爲整個計算層的核心管理層,負責任務調度、獎勵分配以及zkProver和zkVerifier的管理,包括節點添加和刪除的過程。zkProver是執行特定計算任務的節點,而zkVerifier則負責驗證執行結果的驗證節點。

在Lumoz的架構中採用了PoS和PoW的混合共識機制。其中PoW是針對zkProver而言,而PoS主要針對zkVerifier(可能同時作爲Rollup的sequencer)。本文接下來首先介紹Lumoz在PoW共識方面的ZK-PoW算法,講解其如何解決目前ZK Rollup面臨的ZKP的計算成本與中心化問題。然後,本文再詳細分析其在PoS共識機制方面的進展。

1、Lumoz的ZK-PoW算法網路極大降低ZKP計算成本

爲了解決ZKP的計算成本與中心化問題,Lumoz提出了ZK-PoW算法。其主要特點包括:

PoW的獎勵分配機制

Lumoz提供了一個統一的ZKP計算能力市場,鼓勵礦工爲這些zk - rollps生成ZKP。在Pre-Alpha測試網階段,基於PoW算法,Opside區塊內的每個Rollup將根據一定的規則提交一個序列。當前區塊的PoW獎勵是根據註冊的Rollup slots的數量和包含的batches的數量在序列中分配的。礦工可以自由選擇參與一個或多個Rollups的ZKP計算。將來,每個序列將根據相應的ZK-Rollup類型、包含的Rollup交易數量、gas使用和其他估算工作負載的因素進行不同的定價。

礦工必須在系統合約中爲Rollup質押相應數量的代幣才能夠爲該Rollup提交ZKP。礦工提交ZKPs獲得的獎勵也會根據其質押比例進行分配,從而避免礦工多次提交ZKPs的惡意行爲。

ZKP的兩步提交算法

首先提交Proofhash。在給定序列的特定時間窗口內,允許多個礦工參與ZKP的計算。每個礦工不直接提交原始證明,而是計算(證明/地址)的證明哈希並將其提交給合約。

然後提交ZKP。在時間窗口之後,礦工提交原始證明,並根據先前提交的證明進行驗證。證明通過驗證程序的礦工有資格獲得PoW獎勵,獎勵是根據他們所參與質押的金額按比例分配的。


圖 12 ZKP的兩步提交算法
https://lumoz.org/compute-layer

Lumoz針對ZKPs的兩步提交算法巧妙地採用了先提交後驗證的模型,消除了不必要的證明和地址聚合計算。而且,兩步提交算法實現了並行ZKP計算和順序提交,允許礦工並發執行多個ZKP生成任務,顯著加快了ZKP的生成效率。Lumoz團隊還對ZKP遞歸聚合算法進行了一系列優化,最大化地利用了集羣資源,進一步提高了ZKP的計算速度。

在真實的壓力測試環境中,礦工擁有一個由20臺機器組成的集羣,包括128核cpu和1TB RAM。在大約40分鍾內,測試的交易速率穩定在27.8 TPS左右。在相同的條件下,Lumoz將交易的平均確認時間從大約5-6分鍾減少到大約3分鍾,從而使ZKP生成效率提高了大約80%。未來,隨着更多的ZK- rollup和礦工加入ZK算力市場,Lumoz的PoW算法帶來的效率提升將更加明顯。

ZK-PoW V2.0版本進一步優化了計算過程

相比 V1.0,2.0版本:

  • 把原來的服務拆分成三個子模塊,分別負責證明生成、證明管理和證明提交,這樣結構更清晰、耦合更低、健壯性更強。
  • 證明生成模塊proof Generator添加了startBatch參數,使新礦工更容易跟上挖礦進度。
  • 證明管理模塊proof Manager與舊版本相比進行了改進。當礦工服務重啓或其他原因導致證明提交失敗時,及時重新發送證明,保證礦工利益。重發機制不僅解決了提交證明失敗的情況,還處理了所有提交證明失敗或未提交的情況,確保了Rollup鏈的安全性。
  • 證明提交模塊Proof Sender使用三個線程安全的優先級緩存實現了兩步事務提交。與以前的版本相比,它減少了全局鎖(global locks)的使用,確保較低高度的證明及時提交,並保護礦工的利益。此外,整體服務流程更加清晰,減少了程序執行過程中的線程數量和資源消耗。


圖 13 ZK-PoW V2.0 Architecture

https://mirror.xyz/lumozorg.eth/zZy2munlvNY7D4DG6lpcccrx1IZTJ7yb3jXOwd1O9Hg

壓力測試結果:在2.0版本中,使用10臺64核的機器,566批證明在7小時38分40秒內完成,平均每張證明耗時48.62秒。在多礦工場景下,與1.0版本相比,2.0版本的zk證明生成效率整體提升了50%。

2、引入zkVerifier節點驗證機制,建立去中心化和抗審查的驗證網路

Lumoz網路承擔着管理整個網路數據輸入輸出的關鍵責任。爲保證數據處理過程及其結果的安全性、準確性和分散性,Lumoz網路引入了節點驗證機制,由zkVerifier驗證由zkProver生成的ZKPs。其具體的工作流程如下:


圖 14 zkVerifier節點驗證機制
https://docs.lumoz.org/zkVerifier-node-explained/how-do-zkverifier-node-work

首先,在zkProver生成的證明提交到Lumoz鏈以後,Lumoz鏈將驗證任務發送到多個zkVerifier節點,由多個節點獨立執行分布式驗證。其次,由至少有三分之二的zkVerifier節點確認證明的有效性,保證驗證結果的權威性和一致性。最後,有效的證明及其結果由Lumoz AVS Oracle傳輸回區塊鏈上的Lumoz證明合約,任務結果通過任務管理器合約記錄並響應到Lumoz鏈。

zkVerifier節點硬件配置方面要求相對較低,也讓更多用戶能夠參與到Lumoz生態中,進一步提升Lumoz網路的去中心化程度。


圖 15 zkProver節點硬件配置要求
https://docs.lumoz.org/purchase-zkverifier-node-and-set-up/set-up-node

zkVerifier Node Sale將於近期開啓

在zkVerifier節點的準入機制方面,Lumoz引入了許可證(License)制度:許可證是zkVerifier節點身分的官方認可,是設置zkVerifier節點時的必要綁定條件。這些許可證以NFT的形式存在,確保每個許可證的唯一性和不可復制性。如果不想要親自運行節點,可以通過委托(Delegation)機制,將ezMOZ代幣或許可證委托給其他節點運營,同時繼續獲取獎勵。如果需要退出,許可證也可以在用戶之間自由轉移。

圖 16 zkVerifier Node Sale https://node.lumoz.org/

zkVerifier節點的許可證出售將於2024年6月17日正式開啓。據了解,zkVerifier節點將獲得在TGE前能夠獲得4000萬的Lumoz積分,從6月25日至8月4日每天線性解鎖100萬積分。這些積分可以在TGE之後兌換成主網代幣。而在TGE後項目也會持續給zkVerifier節點賦能,在36個月中會持續線性解鎖25%比例的Lumoz代幣,並有機會持續參與Lumoz生態項目的潛在空投機會。

根據Lumoz的最新政策,許可證總數爲10萬,分爲10個不同的等級價位,將按照先到先得的方式發售,越往後購買價格越高,因此越早購買收益越高。本次發售分爲三個階段:預售階段( 2024-06-17 15:00 UTC+8開啓)、獲得白名單階段(2024-06-17 15:00 UTC+8開啓)、白名單售賣階段(2024-06-25 15:00 UTC+8開啓)以及公開發售階段(2024-07-03 15:00 UTC+8開啓)。公開發售階段,所有用戶都可以購買許可證。


圖 17 Lumoz License Tiers
https://docs.lumoz.org/purchase-zkverifier-node-and-set-up/license-tiers

節點積分活動的團隊加成制度


圖 18 zkVerifier節點積分活動的團隊參與機制
https://docs.lumoz.org/zkverifier-lumoz-points-campaign

用戶在質押許可證時,可以選擇加入一個團隊或創建一個團隊。每隊最多50人。一個團隊持有的許可證越多,它的級別就越高。當分配Lumoz點數時,團隊會根據他們的水平獲得更大的權重。Lumoz採用此種裂變設計旨在來吸引更多的用戶和投資者。

退款機制保證用戶利益

此外,爲了最大限度地保障全球社區用戶的權益,Lumoz還建立了退款機制。退款窗口將在TGE(代幣生成事件)開始後6個月打開。窗口的持續時間是待定的。如果用戶因任何原因不滿意,可以申請退款。Lumoz將無條件退還購買節點付款金額的80%。用戶必須返回所有生成的代幣和nft(不可替代的代幣)。

TGE前的重要收入來源

Lumoz的zkVerifer節點銷售成爲了其一個重要的收入來源。在區塊鏈項目中,早期獲得收入對於項目的持續發展和成功至關重要。這不僅有助於爲項目提供必要的資金支持,還可以增強投資者和社區成員對項目的信心。值得注意的是,區塊鏈項目不能完全依賴IEO(Initial Exchange Offering,即首次交易所發行)來創收。雖然IEO是一種有效的融資方式,但它並不是唯一的途徑。過度依賴IEO可能會導致項目在後續發展中缺乏資金支持的靈活性,同時也可能增加項目的風險。

具體來說,Lumoz的zkVerifer節點銷售對於項目預期的影響在於,它展示了Lumoz項目對於未來發展的信心和承諾。通過銷售節點,項目向外界傳遞了一個積極的信號,即項目有足夠的資金和資源來推動其長期發展。這有助於吸引更多的投資者和合作夥伴加入項目,共同推動項目的成功。

同時,節點銷售也是社區價值和社區粘性的體現。通過購買節點,用戶成爲了項目社區的一部分,與項目建立了更緊密的聯系。這種聯系不僅增強了用戶對項目的歸屬感和忠誠度,還促進了社區成員之間的交流和合作。一個活躍的、有價值的社區對於項目的長期發展至關重要。

四、Lumoz RaaS Launch Base高度兼容主流的ZK Rollups技術棧

Rollup as a Service (RaaS) 就是一款用於推出新的區塊鏈應用程序定制的 Rollup 的產品。該產品類似於software-as-a-service(SaaS)產品,用戶不需要維護或托管服務產品的任何部分,因此無需復雜的軟件和硬件管理。

從是否需要編寫代碼角度,RaaS 項目可分爲 2 類:SDK 和無代碼 (No-Code) 方案。SDK 方案即爲開發者提供一整套通用的軟件開發套件,讓部署 Rollup 和部署智能合約一樣簡單;無代碼方案,顧名思義,即無需編寫一行代碼部署 Rollup( 一鍵發鏈 )。OP Stack, Rollkit, Dymension, Sovereign, Stackr 等均屬於 SDK 方案。無代碼部署 Rollup 的項目包括 Lumoz,AltLayer,Eclipse 和 Caldera等。


圖 19 RaaS 項目可分爲 2 類
https://foresightnews.pro/article/detail/27089

RaaS賽道中早已有如Altlayer,Gelato等各類其他項目能夠做到無代碼發鏈,而Lumoz RaaS Launch Base的亮點在於, Lumoz集成了Polygon zkEVM、zkSync、Scroll、Starknet等區塊鏈行業主流Rollup解決方案,是目前市面上兼容ZK Rollups技術棧最廣的項目,能夠針對性解決ZK Rollup賽道存在的ZK技術與EVM之間兼容性痛點問題。


表 3 各個主流RaaS項目支持的技術棧

注:數據主要來自各項目官網與白皮書,同時參考了網路上的文章進行整理

同時從上表還可以看出,Lumoz在Rollup的各個模塊層都與許多項目達成了合作。舉例來看,Lumoz除了Layer1以外還集成了第三方Celestia, Eigenlayer, Ethstorage, Avail, Espresso等DA層項目,而且也通過與Espresso Systems, Radius, Metis, Astria合作,能夠爲客戶提供去中心化的排序器選項。

根據 Vitalik的標準,zkEVM可以分爲如下幾種類型:


圖 20 Vitalik“不同類型的 zkEVM”
https://learnblockchain.cn/article/6369

  • Type1類zkEVM:完全等效於以太坊
  • Type2類zkEVM:完全兼容EVM以太坊虛擬機(曾經還有Type2.5類,如今看來基本與Type2類融合了)
  • Type3類zkEVM:幾乎兼容EVM以太坊虛擬機
  • Type4類zkEVM:兼容高級語言

而Lumoz所支持的框架中恰恰就包含這幾種類型的zkEVM,給客戶提供了更多樣的選擇。


圖 21 各家主流 ZK Rollup 項目分類
https://learnblockchain.cn/article/6369


圖 22 各類 zkEVM 主流項目
https://learnblockchain.cn/article/6369

1、一鍵發鏈滿足項目方定制化的ZK Rollup需求

用戶可以自主在其Launch Base中選擇各種Layer2所需的組件,包括SDK,結算層,數據可用性層,排序器等等,操作過程中無需任何代碼,極大地降低了發行ZK Rollup的難度,讓團隊專注於生態運營等非技術層面。


圖 23 Lumoz ZK-RaaS Launch Base一鍵發鏈
https://lumoz.org/launchbase

舉例來看,目前使用Lumoz RaaS服務的一些客戶包括:

  • ZKFair是基於Polygon CDK和Celestia DA的首個社區ZK-L2,由ZK-RaaS提供商Lumoz提供技術支持。ZKFair使用穩定幣USDC作爲Gas代幣。ZKFair確保100%的EVM兼容性、卓越的性能、最低的費用和強大的安全性。ZKFair是一個100%由社區擁有、社區驅動的實驗性L2網路。
  • Merlin Chain 是集成了 ZK-Rollup 網路、去中心化預言機網路、數據可用性和鏈上 BTC 防欺詐模塊的比特幣 Layer,致力於通過其 Layer 網路在 Layer1 上賦能比特幣的原生資產、協議和產品,爲比特幣生態注入活力。

2、支持Op Stack + ZK Fraud Proof Layer架構

而且,2024年4月18日,Lumoz宣布其模塊化計算層將支持Op Stack + ZK Fraud Proof Layer架構。

OP Stack是一個用於構建L2區塊鏈生態系統的通用開發棧。


圖 24 Op Stack + ZK Fraud Proof Layer架構
https://mirror.xyz/lumozorg.eth/eFpFnP40loyL3idRitTT_MNB3kW8R_6arZ7bgtmoRlc

類似於Steven Li and AltLayer提出的ZK Optimistic Rollup模型,Op Stack+ZK欺詐證明架構是一種將基於零知識證明的有效性證明集成到樂觀Rollup技術中的新設計。當挑戰者指出排序器提交了不正確的數據時,他們向L1提交挑戰。Sequencer必須在有限的質疑期內生成相應的ZK證明,並將其提交給第一層合約進行驗證。如果驗證結果表明數據有效,則挑戰無效;否則,挑戰成功。該方案結合了Optimistic Rollup和ZK Rollup的優點,既保持了低成本的特點,又有效減少了等待時間。

五、NCRC Protocol實現ZK-Rollup的無需信任的

原生跨鏈橋

正如前文所述,第三方橋可能提供更便宜和更快的跨鏈體驗,但它們引入了額外的信任成本和安全風險。實際上,每個ZK-Rollup都自帶一個L1<>L2橋,Lumoz將其稱爲原生橋(Native Bridge)。與利用基於流動性的方案的第三方橋梁不同,原生橋作爲獨特的“mint-burn”跨鏈機制運行。它通過零知識證明保證了安全性,同時保持了可信性。要在多個Rollups之間實現NCRC,需要滿足以下兩個前提條件:

  • 這些Rollups必須屬於ZK-Rollup類型。
  • 這些Rollups必須位於相同的L1上。

滿足這兩個條件的Rollups理論上具有與底層L1相同的安全級別。類似地,這些Rollups之間的原生橋的安全級別是相同的,它們之間不需要信任。所有的NCRC交易都通過有效性證明進行驗證,這是NCRC安全保障的基本來源。

1、RRC合約提供數據檢索服務

ZK Rollup之間無法通信,根本原因在於他們在L1(以太坊主網)上的合約是不相關的。它們仍然不知道彼此的存在,並且無法通過原生Rollup橋直接通信。爲此,Lumoz將在每個L1層部署RRC合約(Rollup Recognition Contract),以使Rollups能夠發現和識別彼此。RRC負責管理NCRC中所有參與的zk - rollup,包括Rollups的添加、暫停和退出。RRC中的每個Rollup都分配了一個專用的Rollup ID。

2、原生橋跨Rollup交易的過程隱藏了底層復雜性,優化用戶體驗

對於用戶來說,NCRC的操作與Rollup的原生網橋完全一致。在整個跨鏈過程中,用戶的資產流經以下路徑:Rollup1 -> Rollup1的L1橋合約-> Rollup2的L1橋合約-> Rollup2。換句話說,用戶的資產不通過任何第三方協議,僅需要通過Rollup的原生橋。整個過程是安全和無需信任的。


圖 25 原生橋跨Rollup交易的過程
https://mirror.xyz/lumozorg.eth/0P5S75pYf4GtjYG4tka4whLHI7a1YC-YVS0uzgaSlzI

當用戶在Rollup1上執行跨鏈操作並選擇Rollup2作爲目標時,技術過程實際上涉及三個實體:Rollup1、L1和Rollup2。但用戶無需意識到L1在此過程中的存在;他們的體驗只是直接從Rollup1跨到Rollup2。背後的現實是,跨鏈資產在L1上進行了兩次橋接操作,從而在用戶感知中創建了從Rollup1到Rollup2的無縫連接。在此過程中,L1上的操作是自動處理的,用戶無需執行任何額外操作。從用戶的角度來看,他們當前的Rollup可以執行跨鏈操作到L1和任何其他Rollup。這種設計增強了用戶體驗的流暢性,同時隱藏了底層復雜性。

六、Lumoz的雙代幣經濟模型

如果不考慮zkVerfier的License,可以視Lumoz採用的是雙代幣經濟模型。

1、功能代幣MOZ

  • 交易費用(Gas):Lumoz網路內的所有交易都需要MOZ代幣作爲交易費用,確保了網路的安全運行和交易的順利進行。
  • 資源使用費:用戶在使用Lumoz網路提供的零知識證明(ZKP)計算和人工智能(AI)服務時,需要支付MOZ代幣作爲資源使用費,爲網路提供了必要的經濟激勵。

2、權益代幣esMOZ

  • 激勵參與:esMOZ代幣作爲對爲Lumoz網路提供計算能力、安全性和穩定性的節點的獎勵,起到了激勵和吸引參與者加入網路的作用。這種激勵機制有助於增強網路的安全性和穩定性。
  • 委托zkVerifier節點:用戶可以使用esMOZ代幣參與委托,選擇信任的節點進行委托投票,在促進網路的去中心化治理的同時,也能獲得網路的獎勵
  • 贖回機制:esMOZ代幣可以按照不同的贖回期限和贖回率兌換爲MOZ代幣,爲用戶提供了靈活的贖回選擇。這種贖回機制爲用戶提供了更多的靈活性和選擇權。

七、行業展望

1、RaaS賽道發展前景可觀

未來加密行業的一個顯著趨勢是多鏈與多Rollup的應用。伴隨着項目的逐漸增多,這些項目會傾向於尋找性能更出色、成本更低,甚至能提供定制化服務的公鏈。而RaaS的興起,恰恰爲這一需求奠定了基石。

首先,從定制化角度來看,RaaS通過模塊化的Rollup,使得開發者能更靈活地構建和運用基於Rollup的應用程序,這樣的靈活性能夠滿足項目特定的業務需求,進而爲整個生態系統注入更多的創新活力。

其次,從性能層面分析,Rollup技術,作爲一種Layer解決方案,本身便能顯著提升以太坊網路的吞吐量並降低成本。在這一背景下,RaaS能夠確保開發者在降低成本的同時,安全地部署其應用程序。坎昆升級的實施爲以太坊L2帶來了重大的改變,特別是引入了“blob交易”類型,使得L2交易可以存儲在更便宜、空間更大的blob中,從而降低了每筆L2交易的成本,進一步提高了交易速度和吞吐量。

最後,從商業模式的角度審視,RaaS展現出了極爲廣闊的發展前景。隨着鏈上應用的不斷增多,以太坊主網絡的擁堵問題將愈發嚴重,而這無疑將推動對Rollup以及RaaS需求的持續增長。

2、ZK Rollup將成爲Rollup主流方案

Vitalik 曾多次表示ZK Rollup將取代Optimistic Rollup,成爲長期的以太坊擴容方案。前文已經描述過ZK Rollup相較於Optimistic Rollup的優缺點,而隨着ZK技術的不斷完善,與EVM的兼容性做得更好,可以預見ZK Rollup將成爲Rollup主流方案。當然,也有可能出現更多如OP Stack+ZK Fraud Proof這種兼顧了Optimistic Rollup和ZK Rollup優點的擴容方案。

3、社群運營、生態打造或將取代技術成爲構建 Rollup的主要挑戰

RaaS的興起使得開發者能夠更輕鬆、更快速地構建和使用Rollup,技術不再是構建Rollup的主要障礙(技術仍然是Rollup構建過程中不可忽視的重要因素)。此外,Base、Manta Pacific、Blast等新興Rollup通過採用現有工具低成本構建Rollup,並將項目重點轉向生態建設,成功獲得了市場的快速認可。有分析指出,這些新興Rollup的崛起,不僅爲市場樹立了標杆性的打法,也爲傳統應用向L2轉型提供了可借鑑的範例。

八、面臨風險

首先,盡管在Pre-Alpha以及Alpha測試網階段,Lumoz都成功吸引了加密社區的廣泛參與,但是近期開啓的Node Sale才真正需要用戶掏出真金白銀買後入場的,如果此次節點出售運營不善,可能對Lumoz的生態發展不利。而且,注意到Lumoz尚未公布更新的代幣分配方案,不排除參與者購買了節點後獲取收益太少的情況,需要DYOR。不過,由於zkVerifier節點允許退款、委托以及轉讓,即使確實虧損,參與者也可以將損失控制在一定範圍內。

九、結論

Lumoz憑藉模塊化計算層、ZK RaaS以及NCRC原生跨鏈橋協議有效地解決了ZK Rollup賽道面臨的三大痛點,使其脫穎而出成爲ZK Rollup行業的先行者和領導者。有信心認爲,Lumoz 在未來將繼續展現其領導力,推動 ZK-Rollup 技術的大規模應用與普及。

聲明:

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  2. 免責聲明:本文所表達的觀點和意見僅代表作者個人觀點,不構成任何投資建議。
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Lumoz研報:模塊化發鏈,極大降低ZKP計算成本

進階7/15/2024, 5:58:11 AM
Lumoz爲ZK Rollup提供模塊化計算層,採用了PoS和PoW的混合共識機制。ZK-PoW算法網路極大降低ZKP計算成本,同時解決了中心化Prover的問題。同時引入zkVerifier驗證由zkProver生成的ZKPs。

摘要

  1. 以太坊在誕生後就一直面臨可拓展性問題。擴容依然是實現 Web3 Mass Adoption 的關鍵技術。Rollup是Layer2主流擴容方案,其核心思想是將“打包”後的交易數據區塊發布在鏈上,從而降低交易有效性驗證的難度。根據其數據有效性驗證方式的不同,Rollups 可以進一步細分爲 Optimistic Rollups 和 ZK Rollups。

  2. 目前ZK Rollups賽道面臨的痛點主要包含三點:計算 ZKP 的成本高昂,並且目前大多數zk rollup依賴中心化的Prover;零知識技術的復雜性使得構建符合 EVM 的 ZK-rollup 變得困難;除此之外,目前許多ZK Rollups在交互時使用第三方橋接項目,存在一定的安全隱患。

  3. Lumoz的聯合創始人兼CEO NanFeng,畢業於清華大學,核心團隊團隊從 2018 年開始在 ZK 技術上投入了近五年的時間。從一開始,Lumoz就網路致力於使零知識計算更加高效和可獲取。

  4. Lumoz目前已結束兩輪激勵測試網,活動總參與人數達 282K、Validator 28,137 W、PoW 礦工145人、已部署生態項目60餘家。2024年5月,Lumoz 宣布完成新一輪戰略融資,估值達 3 億美元。截至目前,Lumoz 累積融資高達1400萬美元,投資機構包括OKX Venture、Hashkey Captial、Polygon、Kucoin Ventures、IDG Blockchain、Gate Ventures、SevenUpDAO、Sweep Ventures 等

  5. Lumoz爲ZK Rollup提供模塊化計算層,採用了PoS和PoW的混合共識機制。ZK-PoW算法網路極大降低ZKP計算成本,同時解決了中心化Prover的問題。同時引入zkVerifier驗證由zkProver生成的ZKPs。zkVerifier節點硬件配置方面要求相對較低,而且近期即將開啓的Node Sale,讓驗證網路具有更好的去中心化程度和抗審查性。

  6. Lumoz RaaS Launch Base高度兼容主流的ZK Rollups技術棧,包括Polygon zkEVM、zkSync、Scroll、Starknet等,是目前市面上兼容ZK Rollups技術棧最廣的項目,能夠針對性解決ZK Rollup賽道存在的ZK技術與EVM之間兼容性痛點問題,一鍵發鏈滿足項目方定制化的ZK Rollup需求。目前的客戶包括:ZKFair, Merlin Chain, Coin98, Ultiverse, Mari1x, Fortnite(Efuse), Viction等。

  7. Lumoz提出的NCRC Protocol,通過“原生橋”(Native Bridge)在多個ZK Rollup間實現無縫跨鏈,同時用戶的資產不通過任何第三方協議,整個過程是安全和無需信任的。

  8. Lumoz採用的是雙代幣經濟模型,功能代幣MOZ可以用作交易費用、資源使用費,而權益代幣esMOZ是給予參與者的回報,也可以用於委托zkVerifier節點,esMOZ代幣可以按照不同的贖回期限和贖回率兌換爲MOZ代幣。目前,Lumoz在其項目白皮書中並未公布最新的代幣分配情況。

  9. 展望未來,RaaS賽道發展前景可觀,ZK Rollup也將成爲Rollup主流方案,同時社群運營、生態打造或將取代技術成爲構建 Rollup的主要挑戰。Lumoz憑藉在ZK技術層面的深耕,有望繼續成爲ZK RaaS的領導者,繼續推動 ZK-Rollup 技術的大規模應用與普及。

一、前情提要

1、Rollup擴容方案

以太坊在誕生後就一直面臨可拓展性問題。擴容依然是實現 Web3 Mass Adoption 的關鍵技術。

構建在以太坊上且無需對底層 Layer 1 協議進行任何修改的可擴展性方案被稱爲 Layer 方案。這些方案無需與以太坊網路交互即可處理交易,並通過智能合約將其安全性錨定在以太坊的 Layer 1 上,好像鏈下多出來一層網路,故稱Layer2。根據L2 Beat的數據,當前L2處理的交易數量已經達到以太坊主網處理的交易數量的10倍,極大地擴展了以太坊有限的交易處理能力。


圖 1 Layer2處理的交易數量 https://l2beat.com/scaling/activity

作爲一個高度去中心化的公共區塊鏈,以太坊已經變得非常擁擠,gas變得極其昂貴。因此,越來越多包括Defi,Gamefi等在內的去中心化應用將協議遷移至這些Layer2上以優化用戶體驗,降低運營成本。L2 Beat的數據顯示,截至2024年6月16日,所有L2的鎖倉量已經達到了1244.18萬ETH,折合約443.63億美元。作爲對比,以太坊主網上的鎖倉量爲1788萬ETH,折合約656.34億美金,即所有L2的鎖倉量接近以太坊主網鎖倉量的70%。


圖 2 Layer2鎖倉量總和https://l2beat.com/scaling/summary


圖 3 以太坊主網鎖倉量
https://defillama.com/chain/Ethereum?currency=USD

Rollup是Layer2主流擴容方案,其核心思想是將“打包”後的交易數據區塊發布在鏈上,從而降低交易有效性驗證的難度。Rollup技術解決了之前Plasma暴露出的問題,提供了和以太坊Layer 1(也就是以太坊自己)相同的數據可用性和安全性,而且還能極大提高網路的吞吐能力,同時降低單筆交易成本。在模塊化區塊鏈的架構中,Rollup方案實際上就是將鏈的執行層(等其他層)外包出去。


圖 4 模塊化技術棧Modular Stacks
https://members.delphidigital.io/reports/the-complete-guide-to-rollups

2、兩種Rollup方案:ZK Rollups vs. Optimistic Rollups

根據其數據有效性驗證方式的不同,Rollups 可以進一步細分爲 Optimistic Rollups 和 ZK Rollups。

Optimistic Rollups 依賴於一種“樂觀”假設,即大部分交易都是有效的,並允許在發現欺詐行爲時進行挑戰和回滾。ZK Rollups 則使用零知識證明技術(Zero Knowledge, ZK)來確保鏈外處理的交易是有效且正確的,提供更高的安全性和效率。兩種Rollup方案的主要優缺點參見下表:

表 1 ZK Rollups vs. Optimistic Rollups

數據來源:作者根據現有文獻整理

雖然 ZK-Rollup 具有諸多優點,並被 Vitalik 看作長期的以太坊擴容方案,但其面臨的諸多技術難題限制了現階段的大規模採用。根據Defilama數據,截至2024年6月16日,Rollups中仍然是以Arbitrum,Blast,Base,Optimism這樣的Optimistic Rollups佔據主導地位。


圖 5 Rollup賽道的TVL餅圖 https://defillama.com/chains/Rollup

3、ZK Rollups賽道的痛點

具體來看,目前ZK Rollups賽道面臨的痛點主要是

  1. 計算 ZKP 的成本高昂,並且目前大多數zk rollup依賴中心化的Prover。

目前,有多個zk - rollup在以太坊主網上運行,包括Polygon zkEVM和zkSync時代。對於一個ZK-Rollup, ZKP的計算成本遠遠超過數據可用性(DA)的計算成本,甚至佔總成本的50%以上。而且,這些ZK-Rollup項目中的大多數都沒有實現去中心化的證明程序。例如,在Polygon zkEVM的beta主網中,依賴於可信聚合器(Aggregator)提交ZKPs, zkSync era遵循類似的方法。


圖 6 主流ZK Rollups的計算成本佔比很高(圖中粉色)
https://l2beat.com/scaling/costs

  1. 零知識技術的復雜性使得構建符合 EVM 的 ZK-rollup 變得困難。

EVM兼容性(compatibility)是指將Solidity中的智能合約代碼翻譯成 ZK Rollup 的特定虛擬機字節碼。EVM 設計之初並未考慮兼容零知識證明技術。舉例而言,爲了使 EVM 執行的任意程序都能通過 zk-SNARKs 生成有效證明,需要對EVM 的每個操作碼都創建相應的數學表示和證明邏輯。這不僅需要復雜的密碼學轉換,而且對現有智能合約的兼容性提出了挑戰。

  1. 除此之外,目前許多ZK Rollups在交互時使用第三方橋接項目,存在一定的安全隱患。

在這個多重Rollups的時代,各種Rollups的共存將越來越多,這使得不同的第2層解決方案之間的無縫互操作性變得至關重要。現有的跨Rollup橋接解決方案通常涉及在Rollup鏈上部署新的鏈間合約集,並利用多鏈流動性激勵來實現資產跨鏈功能。然而,這些解決方案並不是普遍適用於基於消息的跨鏈交互,並且存在中心化和信任的風險。2023年7月幣安投資跨鏈橋項目Multichain在CEO被警方控制後停止運營,據慢霧監測從 Multichain 流出的資金總額超 2.65 億美元。跨鏈橋項目龍頭的頃刻之間轟然倒塌,說明了使用第三方跨鏈橋項目的中心化和信任的風險不容小覷。

二、Lumoz成立背景


圖 7 Lumoz https://lumoz.org/

Lumoz的聯合創始人兼CEO NanFeng,畢業於清華大學,曾就職於字節跳動,作爲核心開發者深度參與多個項目的底層搭建和後期迭代。他也是 Trustless Labs 的創始人。核心團隊團隊從 2018 年開始在 ZK 技術上投入了近五年的時間。因此,從一開始,Lumoz就網路致力於使零知識計算更加高效和可獲取:“Making ZK-Rollup Within Reach”

在Lumoz的發展歷程中,團隊也逐漸意識到目前Rollup賽道的跨鏈橋安全與中心化問題並着手解決,同時把握住了RaaS賽道發展的趨勢,順勢而爲推出ZK RaaS Launch Base,成功拓展商業版圖。


圖 8 Lumoz生態相關數據 https://lumoz.org/compute-layer

Lumoz(原Opside)於2023年5月底正式上線測試網,並在全球社區的持續大力參與下平穩運行了五個月。超過45萬參與者加入了Pre-alpha測試網,促成了驚人的13,580,057筆交易。測試網顯示有超過140家礦工以及28000多個節點參與測試。在生態方面,超過100個優質項目申請參與,其中14個項目通過Opside ZK-Rollup LaunchBase成功推出了專屬的zkEVM應用鏈,並保持穩定運行。預計Lumoz在Q3上線主網。截至目前,Lumoz已經處理了200萬筆的交易,提交了超479萬的ZKP,有28,000+節點。此外,超過16個項目已通過官方審核並在Lumoz平台上生成定制的zkEVM應用鏈。


圖 9 Lumoz進行戰略輪融資,SevenUPDAO參投
https://mirror.xyz/lumozorg.eth/Fz0dF5HVMdbbI--9lzst60KuKOp5YGbb75Z0RmxiB24

2024年3月,模塊化計算層和ZK-RaaS平台Lumoz進行了首輪融資,估值爲1.2億美元。2024年5月29日,Lumoz正式宣布完成新一輪戰略融資。參與投資者包括IDG區塊鏈、SevenUpDAO、Sweep Ventures等。具體的資金數額尚未披露。戰略輪Lumoz估值達3億美元,甚至超過了Altlayer目前的2.53億美元的市值,足見各方對Lumoz的發展前景的看好程度。此外,如果對照Altlayer當前市值/上市前輪融資估值的1.4倍乘數,Lumoz上市後有望達到至少超4.2億美元;如果對照Gelato的3倍乘數,則Lumoz上市後市值能夠超9億美金。


表 2 RaaS賽道項目融資信息

注:以上數據主要來自Rootdata以及ICO Analytics,*表示領投機構,時間戳爲2024年6月16日

三、Lumoz爲ZK Rollup提供模塊化計算層


圖 10 Lumoz作爲去中心化的模塊化計算層
https://lumoz.org/compute-layer

Rollup通常包括結算層、執行層、共識層、數據可用性層。然而,對於ZK-Rollup,需要一個額外的核心模塊,即證明層(Prover Layer)。目前,Lumoz是模塊化Rollup領域唯一一家模塊化Prover網路的提供商。目前Merlin鏈的ZKP算力是由Lumoz礦工提供。未來隨着Lumoz主網的上線,Merlin Chain將連接到Lumoz的去中心化ZK計算網路。這將是一個ZK-PoW算法網路,任何人都可以向梅林鏈提供算力並獲得Lumoz代幣獎勵。

Lumoz通過將強大的計算資源與EigenLayer的再質押機制相結合,創建了一個高效安全的計算服務生態系統。Lumoz計算層架構是一個高度集成和協同的系統,其主要組成和功能如下:


圖 11 Lumoz計算層架構
https://docs.lumoz.org/understand-lumoz/the-avs-computing-layer-based-on-eigenlayer

  • 在以太坊上,利用EigenLayer標準構建主動驗證服務(AVS)提供信任背書,並通過特徵層的再質押增強AVS安全性。
  • EVM鏈(L2)支持與以太坊虛擬機(EVM)兼容的多樣化區塊鏈環境,如Polygon zkEVM、Polygon CDK、ZKStack和Scroll,以確保廣泛的兼容性和可擴展性。
  • Lumoz AVS Oracle負責從EVM兼容鏈中檢索和存儲數據,以確保高數據可用性和完整性,爲計算層提供堅實的數據基礎。
  • Lumoz Chain作爲整個計算層的核心管理層,負責任務調度、獎勵分配以及zkProver和zkVerifier的管理,包括節點添加和刪除的過程。zkProver是執行特定計算任務的節點,而zkVerifier則負責驗證執行結果的驗證節點。

在Lumoz的架構中採用了PoS和PoW的混合共識機制。其中PoW是針對zkProver而言,而PoS主要針對zkVerifier(可能同時作爲Rollup的sequencer)。本文接下來首先介紹Lumoz在PoW共識方面的ZK-PoW算法,講解其如何解決目前ZK Rollup面臨的ZKP的計算成本與中心化問題。然後,本文再詳細分析其在PoS共識機制方面的進展。

1、Lumoz的ZK-PoW算法網路極大降低ZKP計算成本

爲了解決ZKP的計算成本與中心化問題,Lumoz提出了ZK-PoW算法。其主要特點包括:

PoW的獎勵分配機制

Lumoz提供了一個統一的ZKP計算能力市場,鼓勵礦工爲這些zk - rollps生成ZKP。在Pre-Alpha測試網階段,基於PoW算法,Opside區塊內的每個Rollup將根據一定的規則提交一個序列。當前區塊的PoW獎勵是根據註冊的Rollup slots的數量和包含的batches的數量在序列中分配的。礦工可以自由選擇參與一個或多個Rollups的ZKP計算。將來,每個序列將根據相應的ZK-Rollup類型、包含的Rollup交易數量、gas使用和其他估算工作負載的因素進行不同的定價。

礦工必須在系統合約中爲Rollup質押相應數量的代幣才能夠爲該Rollup提交ZKP。礦工提交ZKPs獲得的獎勵也會根據其質押比例進行分配,從而避免礦工多次提交ZKPs的惡意行爲。

ZKP的兩步提交算法

首先提交Proofhash。在給定序列的特定時間窗口內,允許多個礦工參與ZKP的計算。每個礦工不直接提交原始證明,而是計算(證明/地址)的證明哈希並將其提交給合約。

然後提交ZKP。在時間窗口之後,礦工提交原始證明,並根據先前提交的證明進行驗證。證明通過驗證程序的礦工有資格獲得PoW獎勵,獎勵是根據他們所參與質押的金額按比例分配的。


圖 12 ZKP的兩步提交算法
https://lumoz.org/compute-layer

Lumoz針對ZKPs的兩步提交算法巧妙地採用了先提交後驗證的模型,消除了不必要的證明和地址聚合計算。而且,兩步提交算法實現了並行ZKP計算和順序提交,允許礦工並發執行多個ZKP生成任務,顯著加快了ZKP的生成效率。Lumoz團隊還對ZKP遞歸聚合算法進行了一系列優化,最大化地利用了集羣資源,進一步提高了ZKP的計算速度。

在真實的壓力測試環境中,礦工擁有一個由20臺機器組成的集羣,包括128核cpu和1TB RAM。在大約40分鍾內,測試的交易速率穩定在27.8 TPS左右。在相同的條件下,Lumoz將交易的平均確認時間從大約5-6分鍾減少到大約3分鍾,從而使ZKP生成效率提高了大約80%。未來,隨着更多的ZK- rollup和礦工加入ZK算力市場,Lumoz的PoW算法帶來的效率提升將更加明顯。

ZK-PoW V2.0版本進一步優化了計算過程

相比 V1.0,2.0版本:

  • 把原來的服務拆分成三個子模塊,分別負責證明生成、證明管理和證明提交,這樣結構更清晰、耦合更低、健壯性更強。
  • 證明生成模塊proof Generator添加了startBatch參數,使新礦工更容易跟上挖礦進度。
  • 證明管理模塊proof Manager與舊版本相比進行了改進。當礦工服務重啓或其他原因導致證明提交失敗時,及時重新發送證明,保證礦工利益。重發機制不僅解決了提交證明失敗的情況,還處理了所有提交證明失敗或未提交的情況,確保了Rollup鏈的安全性。
  • 證明提交模塊Proof Sender使用三個線程安全的優先級緩存實現了兩步事務提交。與以前的版本相比,它減少了全局鎖(global locks)的使用,確保較低高度的證明及時提交,並保護礦工的利益。此外,整體服務流程更加清晰,減少了程序執行過程中的線程數量和資源消耗。


圖 13 ZK-PoW V2.0 Architecture

https://mirror.xyz/lumozorg.eth/zZy2munlvNY7D4DG6lpcccrx1IZTJ7yb3jXOwd1O9Hg

壓力測試結果:在2.0版本中,使用10臺64核的機器,566批證明在7小時38分40秒內完成,平均每張證明耗時48.62秒。在多礦工場景下,與1.0版本相比,2.0版本的zk證明生成效率整體提升了50%。

2、引入zkVerifier節點驗證機制,建立去中心化和抗審查的驗證網路

Lumoz網路承擔着管理整個網路數據輸入輸出的關鍵責任。爲保證數據處理過程及其結果的安全性、準確性和分散性,Lumoz網路引入了節點驗證機制,由zkVerifier驗證由zkProver生成的ZKPs。其具體的工作流程如下:


圖 14 zkVerifier節點驗證機制
https://docs.lumoz.org/zkVerifier-node-explained/how-do-zkverifier-node-work

首先,在zkProver生成的證明提交到Lumoz鏈以後,Lumoz鏈將驗證任務發送到多個zkVerifier節點,由多個節點獨立執行分布式驗證。其次,由至少有三分之二的zkVerifier節點確認證明的有效性,保證驗證結果的權威性和一致性。最後,有效的證明及其結果由Lumoz AVS Oracle傳輸回區塊鏈上的Lumoz證明合約,任務結果通過任務管理器合約記錄並響應到Lumoz鏈。

zkVerifier節點硬件配置方面要求相對較低,也讓更多用戶能夠參與到Lumoz生態中,進一步提升Lumoz網路的去中心化程度。


圖 15 zkProver節點硬件配置要求
https://docs.lumoz.org/purchase-zkverifier-node-and-set-up/set-up-node

zkVerifier Node Sale將於近期開啓

在zkVerifier節點的準入機制方面,Lumoz引入了許可證(License)制度:許可證是zkVerifier節點身分的官方認可,是設置zkVerifier節點時的必要綁定條件。這些許可證以NFT的形式存在,確保每個許可證的唯一性和不可復制性。如果不想要親自運行節點,可以通過委托(Delegation)機制,將ezMOZ代幣或許可證委托給其他節點運營,同時繼續獲取獎勵。如果需要退出,許可證也可以在用戶之間自由轉移。

圖 16 zkVerifier Node Sale https://node.lumoz.org/

zkVerifier節點的許可證出售將於2024年6月17日正式開啓。據了解,zkVerifier節點將獲得在TGE前能夠獲得4000萬的Lumoz積分,從6月25日至8月4日每天線性解鎖100萬積分。這些積分可以在TGE之後兌換成主網代幣。而在TGE後項目也會持續給zkVerifier節點賦能,在36個月中會持續線性解鎖25%比例的Lumoz代幣,並有機會持續參與Lumoz生態項目的潛在空投機會。

根據Lumoz的最新政策,許可證總數爲10萬,分爲10個不同的等級價位,將按照先到先得的方式發售,越往後購買價格越高,因此越早購買收益越高。本次發售分爲三個階段:預售階段( 2024-06-17 15:00 UTC+8開啓)、獲得白名單階段(2024-06-17 15:00 UTC+8開啓)、白名單售賣階段(2024-06-25 15:00 UTC+8開啓)以及公開發售階段(2024-07-03 15:00 UTC+8開啓)。公開發售階段,所有用戶都可以購買許可證。


圖 17 Lumoz License Tiers
https://docs.lumoz.org/purchase-zkverifier-node-and-set-up/license-tiers

節點積分活動的團隊加成制度


圖 18 zkVerifier節點積分活動的團隊參與機制
https://docs.lumoz.org/zkverifier-lumoz-points-campaign

用戶在質押許可證時,可以選擇加入一個團隊或創建一個團隊。每隊最多50人。一個團隊持有的許可證越多,它的級別就越高。當分配Lumoz點數時,團隊會根據他們的水平獲得更大的權重。Lumoz採用此種裂變設計旨在來吸引更多的用戶和投資者。

退款機制保證用戶利益

此外,爲了最大限度地保障全球社區用戶的權益,Lumoz還建立了退款機制。退款窗口將在TGE(代幣生成事件)開始後6個月打開。窗口的持續時間是待定的。如果用戶因任何原因不滿意,可以申請退款。Lumoz將無條件退還購買節點付款金額的80%。用戶必須返回所有生成的代幣和nft(不可替代的代幣)。

TGE前的重要收入來源

Lumoz的zkVerifer節點銷售成爲了其一個重要的收入來源。在區塊鏈項目中,早期獲得收入對於項目的持續發展和成功至關重要。這不僅有助於爲項目提供必要的資金支持,還可以增強投資者和社區成員對項目的信心。值得注意的是,區塊鏈項目不能完全依賴IEO(Initial Exchange Offering,即首次交易所發行)來創收。雖然IEO是一種有效的融資方式,但它並不是唯一的途徑。過度依賴IEO可能會導致項目在後續發展中缺乏資金支持的靈活性,同時也可能增加項目的風險。

具體來說,Lumoz的zkVerifer節點銷售對於項目預期的影響在於,它展示了Lumoz項目對於未來發展的信心和承諾。通過銷售節點,項目向外界傳遞了一個積極的信號,即項目有足夠的資金和資源來推動其長期發展。這有助於吸引更多的投資者和合作夥伴加入項目,共同推動項目的成功。

同時,節點銷售也是社區價值和社區粘性的體現。通過購買節點,用戶成爲了項目社區的一部分,與項目建立了更緊密的聯系。這種聯系不僅增強了用戶對項目的歸屬感和忠誠度,還促進了社區成員之間的交流和合作。一個活躍的、有價值的社區對於項目的長期發展至關重要。

四、Lumoz RaaS Launch Base高度兼容主流的ZK Rollups技術棧

Rollup as a Service (RaaS) 就是一款用於推出新的區塊鏈應用程序定制的 Rollup 的產品。該產品類似於software-as-a-service(SaaS)產品,用戶不需要維護或托管服務產品的任何部分,因此無需復雜的軟件和硬件管理。

從是否需要編寫代碼角度,RaaS 項目可分爲 2 類:SDK 和無代碼 (No-Code) 方案。SDK 方案即爲開發者提供一整套通用的軟件開發套件,讓部署 Rollup 和部署智能合約一樣簡單;無代碼方案,顧名思義,即無需編寫一行代碼部署 Rollup( 一鍵發鏈 )。OP Stack, Rollkit, Dymension, Sovereign, Stackr 等均屬於 SDK 方案。無代碼部署 Rollup 的項目包括 Lumoz,AltLayer,Eclipse 和 Caldera等。


圖 19 RaaS 項目可分爲 2 類
https://foresightnews.pro/article/detail/27089

RaaS賽道中早已有如Altlayer,Gelato等各類其他項目能夠做到無代碼發鏈,而Lumoz RaaS Launch Base的亮點在於, Lumoz集成了Polygon zkEVM、zkSync、Scroll、Starknet等區塊鏈行業主流Rollup解決方案,是目前市面上兼容ZK Rollups技術棧最廣的項目,能夠針對性解決ZK Rollup賽道存在的ZK技術與EVM之間兼容性痛點問題。


表 3 各個主流RaaS項目支持的技術棧

注:數據主要來自各項目官網與白皮書,同時參考了網路上的文章進行整理

同時從上表還可以看出,Lumoz在Rollup的各個模塊層都與許多項目達成了合作。舉例來看,Lumoz除了Layer1以外還集成了第三方Celestia, Eigenlayer, Ethstorage, Avail, Espresso等DA層項目,而且也通過與Espresso Systems, Radius, Metis, Astria合作,能夠爲客戶提供去中心化的排序器選項。

根據 Vitalik的標準,zkEVM可以分爲如下幾種類型:


圖 20 Vitalik“不同類型的 zkEVM”
https://learnblockchain.cn/article/6369

  • Type1類zkEVM:完全等效於以太坊
  • Type2類zkEVM:完全兼容EVM以太坊虛擬機(曾經還有Type2.5類,如今看來基本與Type2類融合了)
  • Type3類zkEVM:幾乎兼容EVM以太坊虛擬機
  • Type4類zkEVM:兼容高級語言

而Lumoz所支持的框架中恰恰就包含這幾種類型的zkEVM,給客戶提供了更多樣的選擇。


圖 21 各家主流 ZK Rollup 項目分類
https://learnblockchain.cn/article/6369


圖 22 各類 zkEVM 主流項目
https://learnblockchain.cn/article/6369

1、一鍵發鏈滿足項目方定制化的ZK Rollup需求

用戶可以自主在其Launch Base中選擇各種Layer2所需的組件,包括SDK,結算層,數據可用性層,排序器等等,操作過程中無需任何代碼,極大地降低了發行ZK Rollup的難度,讓團隊專注於生態運營等非技術層面。


圖 23 Lumoz ZK-RaaS Launch Base一鍵發鏈
https://lumoz.org/launchbase

舉例來看,目前使用Lumoz RaaS服務的一些客戶包括:

  • ZKFair是基於Polygon CDK和Celestia DA的首個社區ZK-L2,由ZK-RaaS提供商Lumoz提供技術支持。ZKFair使用穩定幣USDC作爲Gas代幣。ZKFair確保100%的EVM兼容性、卓越的性能、最低的費用和強大的安全性。ZKFair是一個100%由社區擁有、社區驅動的實驗性L2網路。
  • Merlin Chain 是集成了 ZK-Rollup 網路、去中心化預言機網路、數據可用性和鏈上 BTC 防欺詐模塊的比特幣 Layer,致力於通過其 Layer 網路在 Layer1 上賦能比特幣的原生資產、協議和產品,爲比特幣生態注入活力。

2、支持Op Stack + ZK Fraud Proof Layer架構

而且,2024年4月18日,Lumoz宣布其模塊化計算層將支持Op Stack + ZK Fraud Proof Layer架構。

OP Stack是一個用於構建L2區塊鏈生態系統的通用開發棧。


圖 24 Op Stack + ZK Fraud Proof Layer架構
https://mirror.xyz/lumozorg.eth/eFpFnP40loyL3idRitTT_MNB3kW8R_6arZ7bgtmoRlc

類似於Steven Li and AltLayer提出的ZK Optimistic Rollup模型,Op Stack+ZK欺詐證明架構是一種將基於零知識證明的有效性證明集成到樂觀Rollup技術中的新設計。當挑戰者指出排序器提交了不正確的數據時,他們向L1提交挑戰。Sequencer必須在有限的質疑期內生成相應的ZK證明,並將其提交給第一層合約進行驗證。如果驗證結果表明數據有效,則挑戰無效;否則,挑戰成功。該方案結合了Optimistic Rollup和ZK Rollup的優點,既保持了低成本的特點,又有效減少了等待時間。

五、NCRC Protocol實現ZK-Rollup的無需信任的

原生跨鏈橋

正如前文所述,第三方橋可能提供更便宜和更快的跨鏈體驗,但它們引入了額外的信任成本和安全風險。實際上,每個ZK-Rollup都自帶一個L1<>L2橋,Lumoz將其稱爲原生橋(Native Bridge)。與利用基於流動性的方案的第三方橋梁不同,原生橋作爲獨特的“mint-burn”跨鏈機制運行。它通過零知識證明保證了安全性,同時保持了可信性。要在多個Rollups之間實現NCRC,需要滿足以下兩個前提條件:

  • 這些Rollups必須屬於ZK-Rollup類型。
  • 這些Rollups必須位於相同的L1上。

滿足這兩個條件的Rollups理論上具有與底層L1相同的安全級別。類似地,這些Rollups之間的原生橋的安全級別是相同的,它們之間不需要信任。所有的NCRC交易都通過有效性證明進行驗證,這是NCRC安全保障的基本來源。

1、RRC合約提供數據檢索服務

ZK Rollup之間無法通信,根本原因在於他們在L1(以太坊主網)上的合約是不相關的。它們仍然不知道彼此的存在,並且無法通過原生Rollup橋直接通信。爲此,Lumoz將在每個L1層部署RRC合約(Rollup Recognition Contract),以使Rollups能夠發現和識別彼此。RRC負責管理NCRC中所有參與的zk - rollup,包括Rollups的添加、暫停和退出。RRC中的每個Rollup都分配了一個專用的Rollup ID。

2、原生橋跨Rollup交易的過程隱藏了底層復雜性,優化用戶體驗

對於用戶來說,NCRC的操作與Rollup的原生網橋完全一致。在整個跨鏈過程中,用戶的資產流經以下路徑:Rollup1 -> Rollup1的L1橋合約-> Rollup2的L1橋合約-> Rollup2。換句話說,用戶的資產不通過任何第三方協議,僅需要通過Rollup的原生橋。整個過程是安全和無需信任的。


圖 25 原生橋跨Rollup交易的過程
https://mirror.xyz/lumozorg.eth/0P5S75pYf4GtjYG4tka4whLHI7a1YC-YVS0uzgaSlzI

當用戶在Rollup1上執行跨鏈操作並選擇Rollup2作爲目標時,技術過程實際上涉及三個實體:Rollup1、L1和Rollup2。但用戶無需意識到L1在此過程中的存在;他們的體驗只是直接從Rollup1跨到Rollup2。背後的現實是,跨鏈資產在L1上進行了兩次橋接操作,從而在用戶感知中創建了從Rollup1到Rollup2的無縫連接。在此過程中,L1上的操作是自動處理的,用戶無需執行任何額外操作。從用戶的角度來看,他們當前的Rollup可以執行跨鏈操作到L1和任何其他Rollup。這種設計增強了用戶體驗的流暢性,同時隱藏了底層復雜性。

六、Lumoz的雙代幣經濟模型

如果不考慮zkVerfier的License,可以視Lumoz採用的是雙代幣經濟模型。

1、功能代幣MOZ

  • 交易費用(Gas):Lumoz網路內的所有交易都需要MOZ代幣作爲交易費用,確保了網路的安全運行和交易的順利進行。
  • 資源使用費:用戶在使用Lumoz網路提供的零知識證明(ZKP)計算和人工智能(AI)服務時,需要支付MOZ代幣作爲資源使用費,爲網路提供了必要的經濟激勵。

2、權益代幣esMOZ

  • 激勵參與:esMOZ代幣作爲對爲Lumoz網路提供計算能力、安全性和穩定性的節點的獎勵,起到了激勵和吸引參與者加入網路的作用。這種激勵機制有助於增強網路的安全性和穩定性。
  • 委托zkVerifier節點:用戶可以使用esMOZ代幣參與委托,選擇信任的節點進行委托投票,在促進網路的去中心化治理的同時,也能獲得網路的獎勵
  • 贖回機制:esMOZ代幣可以按照不同的贖回期限和贖回率兌換爲MOZ代幣,爲用戶提供了靈活的贖回選擇。這種贖回機制爲用戶提供了更多的靈活性和選擇權。

七、行業展望

1、RaaS賽道發展前景可觀

未來加密行業的一個顯著趨勢是多鏈與多Rollup的應用。伴隨着項目的逐漸增多,這些項目會傾向於尋找性能更出色、成本更低,甚至能提供定制化服務的公鏈。而RaaS的興起,恰恰爲這一需求奠定了基石。

首先,從定制化角度來看,RaaS通過模塊化的Rollup,使得開發者能更靈活地構建和運用基於Rollup的應用程序,這樣的靈活性能夠滿足項目特定的業務需求,進而爲整個生態系統注入更多的創新活力。

其次,從性能層面分析,Rollup技術,作爲一種Layer解決方案,本身便能顯著提升以太坊網路的吞吐量並降低成本。在這一背景下,RaaS能夠確保開發者在降低成本的同時,安全地部署其應用程序。坎昆升級的實施爲以太坊L2帶來了重大的改變,特別是引入了“blob交易”類型,使得L2交易可以存儲在更便宜、空間更大的blob中,從而降低了每筆L2交易的成本,進一步提高了交易速度和吞吐量。

最後,從商業模式的角度審視,RaaS展現出了極爲廣闊的發展前景。隨着鏈上應用的不斷增多,以太坊主網絡的擁堵問題將愈發嚴重,而這無疑將推動對Rollup以及RaaS需求的持續增長。

2、ZK Rollup將成爲Rollup主流方案

Vitalik 曾多次表示ZK Rollup將取代Optimistic Rollup,成爲長期的以太坊擴容方案。前文已經描述過ZK Rollup相較於Optimistic Rollup的優缺點,而隨着ZK技術的不斷完善,與EVM的兼容性做得更好,可以預見ZK Rollup將成爲Rollup主流方案。當然,也有可能出現更多如OP Stack+ZK Fraud Proof這種兼顧了Optimistic Rollup和ZK Rollup優點的擴容方案。

3、社群運營、生態打造或將取代技術成爲構建 Rollup的主要挑戰

RaaS的興起使得開發者能夠更輕鬆、更快速地構建和使用Rollup,技術不再是構建Rollup的主要障礙(技術仍然是Rollup構建過程中不可忽視的重要因素)。此外,Base、Manta Pacific、Blast等新興Rollup通過採用現有工具低成本構建Rollup,並將項目重點轉向生態建設,成功獲得了市場的快速認可。有分析指出,這些新興Rollup的崛起,不僅爲市場樹立了標杆性的打法,也爲傳統應用向L2轉型提供了可借鑑的範例。

八、面臨風險

首先,盡管在Pre-Alpha以及Alpha測試網階段,Lumoz都成功吸引了加密社區的廣泛參與,但是近期開啓的Node Sale才真正需要用戶掏出真金白銀買後入場的,如果此次節點出售運營不善,可能對Lumoz的生態發展不利。而且,注意到Lumoz尚未公布更新的代幣分配方案,不排除參與者購買了節點後獲取收益太少的情況,需要DYOR。不過,由於zkVerifier節點允許退款、委托以及轉讓,即使確實虧損,參與者也可以將損失控制在一定範圍內。

九、結論

Lumoz憑藉模塊化計算層、ZK RaaS以及NCRC原生跨鏈橋協議有效地解決了ZK Rollup賽道面臨的三大痛點,使其脫穎而出成爲ZK Rollup行業的先行者和領導者。有信心認爲,Lumoz 在未來將繼續展現其領導力,推動 ZK-Rollup 技術的大規模應用與普及。

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