web3系列———5.layer2，零知识证明，Rollup，DeFi等(完结)

本篇作为系列结尾，让我们补充一下其他 web3/加密货币圈的知识点。

1.零知识证明：

我想先讲它是因为：任何自由意识形态之下，人人都有保护自己隐私的权利。在高度透明化的区块链技术中，利用零知识证明来保护隐私数据将是web3赛道的核心竞争点。

定义:

零知识证明（zero-knowledge proof）或零知识协议（zero-knowledge protocol）是一方（证明者）向另一方（检验者）证明某命题的方法，特点是过程中除"该命题为真"之事外，不泄露任何资讯。

通俗翻译：我如何才能在不泄露情报内容的情况下，向对方证明我拥有该情报？

特征:

零知识证明达成有三个基本特征，即：

完整性(完备)：若所要证之事为真，则诚实证明者必可以说服诚实验证者。
可靠性(健全)：若所要证之事为假，则作弊证明者仅得极小机会能说服诚实验证者该事为真。
零知识性：若所要证之事为真，则验证者除得知此事为真之外，不会得到其他任何资讯。并且验证者间必须相互独立，第三方不可根据这一次验证的过程判断是否为真。(即：验证只在证明者和验证者之间有效)

通俗翻译：我要如何证明才能让你相信我，但其他人看了我的证明过程却不相信，同时我还不能直接告诉你要证明的内容。

例子：

场景：有一环形山洞，左右两侧入口为A/B，尽头有一扇密码门，得知密码才能通过。 证明者 ：小红 验证者 ：小绿问题：小红向小绿证明自己知道密码，但要达成零知识证明（即不向小绿泄露密码，且此证明只对小绿有效）。

证明方法：

小绿在洞外，小红先进洞，自行选择A或B路径。
小绿进洞，根据自己意愿，随机说一个洞口名字，要求小红从这个洞口出来。
重复足够多的次数，若小红都能从指定洞口出来，则验证为真。

对外人来说，观看此验证过程，并不能判断出小红是否知道密码，因为在第三方视角，小红小绿可能事前串通好。

对小绿来说，只要重复次数够多，小红凭借运气从正确的方向返回的概率越小，最终可以相信。

==>成功达成零知识证明（好耶）。

2.layer2:

什么是一层网络(layer1)和二层网络(layer2)：

一层网络是底层区块链，以太坊和比特币都是一层网络区块链。二层网络是一个构建于一层网络之上的单独区块链，旨在解决一层网络无法做到的事情。二层网络项目的示例包括以太坊上的"卷叠"和基于比特币的闪电网络，所有这些二层网络项目上的用户交易活动最终都可以回到一层网络区块链。

可以用编程思想理解为layer2是基于layer1的上层应用，通过某种api与第一层交互。

为什么需要二层网络：

任何区块链网络都会面临不可能三角问题，即安全、去中心化、稳定快速。

达成三者之间的平衡是困难的，对以太坊来说，为满足足够的去中心化和安全，其每个区块所承载的内容量和交易写入的速度是远远不如中心化金融产品的。当使用者较多时，网络便会出现拥堵，由此导致汽油费逐渐上涨。

所以出现了 layer2，主要目标是在不牺牲去中心化和安全性的情况下提高交易吞吐量（每秒交易数量）。layer2的出现使底层区块链变的灵活，极大的扩展了功能和玩法。

Rollup(卷叠)：

以太坊的卷叠，它将数百笔交易打包到一层网络的一项交易中 ，这会将一层网络的交易费分散到整个卷叠中的所有用户，降低每个用户的费用。 卷叠交易在一层网络之外执行(运算)，但交易数据会提交到一层网络 ，这样可以继承以太坊的安全性。这是因为在数据上传到一层网络后，回滚卷叠交易需要回滚以太坊交易。卷叠有两种形式：乐观卷叠和零知识卷叠（不再解释）。

许多二层网络项目仍处于相对早期，仍需要用户相信一些运营者在实现网络的去中心化中诚信行事。你应始终进行自行研判，决定你是否可以接受相关的任何风险。

3.Merkle tree：

定义：Merkle 树，也称为二进制哈希树，是一种数据结构，用于在计算机科学应用中编码区块链数据，以更高效和安全地验证数据。 Merkle 树的结构类似于一棵树，其中底部的数据块被称为"叶子"，中间的哈希被称为"分支"，而顶部的哈希被称为"根"。

作用：是允许用户在不下载整个区块链的情况下验证特定交易。例如，如果您想验证某个交易是否包含在特定区块中，您只需查询网络获取这一交易所在路径需要的哈希值，自行计算与之对比判断即可。

所以以太坊区块就是一棵大的 Merkle 树，每一笔交易都是在修改 Merkle 树中的值，而下一个区块记录的只是上一个区块中树的根哈希值。上面提到的卷叠，就是将多笔交易在 layer2 中执行，修改完 Merkle 树后，统一提交。（即运算在 layer2，数据存到 layer1）

4.Validium、跨链桥、侧链：

Validium：

采用零知识证明的 layer2 层技术，属于以太坊扩容的解决方案。和 rollup 相比，运算和数据存储都搬离 layer1，rollup 只是搬离运算过程。Validium 链由部署在主网上的一系列智能合约管理，包括：

验证者合约：验证 Validium 运营商在进行状态更新时所提交证明的有效性，该合约包括证明链下交易正确性的有效性证明和验证链下交易数据存在的数据可用性证明。
主合约：负责存储区块生产者提交的状态承诺（Merkletree的根），并在链上验证有效性证明后更新 Validium 的状态。该合约还处理 Validium 链上的存款和提款。

作用：提高交易速度，降低交易成本，保护用户隐私(零知识证明)，提供快速提现。

优点	缺点
有效性证明强制验证链下交易的完整性，并阻止运营商最终定无效状态更新。	生成有效性证明需要使用专用硬件，这会带来中心化风险。
提高用户的资本效率（将资金提取回以太坊时不会出现延迟）	对通用计算/智能合约的支持有限；开发需要专门语言。
在高价值应用中，不容易受到基于欺诈证明的系统所面临的某些经济攻击。	生成零知识证明需要强大的算力；对于低吞吐量的应用不具有成本效益。
通过不将调用数据发布到以太坊主网来降低用户的燃料费用。	较慢的主观最终确定性时间（生成零知识证明需要 10-30 分钟），但完全最终确定性要快一些，因为没有争议时间延迟。
适用于特定用例，例如优先考虑交易隐私和可扩展性的交易或区块链游戏。	可以防止用户提取资金，因为生成所有权的默克尔证明需要链下数据始终可用。
链下数据可用性提升了吞吐量并增强了可扩展性。	安全模型依赖于信任假设和加密经济激励措施，与完全依赖加密安全机制的零知识卷叠不同。

跨链桥：

据DefiLlama报道，截止到2024年2月，跨链桥累计被盗资金超过28亿美元，几乎占整个Web3行业被盗资金总量的40%。

跨链桥是一种理论上去中心化区块链应用，能够将资产从一条区块链转移到另一条区块链。跨链桥的出现将不同的链连成一个整体，极大促进了资产流通性。跨链桥是危险的，因为将一条链上的资产转移到另一条链，其实和现实世界中的换汇是差不多的，一定需要借助第三方。常见的方式是你在这条区块链上将资产转账到某个智能合约账户，另外一条链上的智能合约账户会自动往你那条链上转移价值相同的资产。

私钥被盗、跨链智能合约漏洞、缺乏主动交易监控等等案例数不胜数，跨链桥一定是黑客攻击的要塞，出现问题大量资产可能清零。

总之，使用跨链桥在不同链之间转移资产，还是直接用中心化交易所app兑换不同货币，请依自身情况选择。

侧链(Side chain)：

侧链是独立的区块链，通过双向桥梁(跨链桥)与其他区块链(母链)相连，允许在两者之间转移资产。侧链有一定的自治性，因为它们使用自己的共识机制运行。这意味着即使侧链发生安全漏洞，母链也会保持安全。它的主要目的是帮助扩展母链。尽管这听起来很像第layer2，但本质是不同的两种东西。

作用：

提高可扩展性：侧链独立于主区块链运行，因此可以更快速、高效地处理区块链交易，从而使母链更快速、更便宜。
灵活性：相比主区块链，开发人员可以在侧链上尝试新的应用程序和功能，而不会影响母链的安全性或稳定性。
升级性：侧链非常易于升级。开发人员可以轻松修改和升级侧链的功能和功能，而不会影响主区块链。此外还可以在侧链上测试网络升级，以避免在主链中引入错误。

5.DeFi(去中心化金融)：

终于到 Decentralized Finance了，它是一种建立于区块链上的金融，它不依赖券商、交易所或银行等金融机构提供的金融工具，而是利用区块链上的智能合约进行金融活动。

DeFi可以说是当前最最火爆的赛道了，和传统金融一样，可以存储、借贷、投资、交易、购买保险等等.......

特点	DeFi	CeFi
实际示例	去中心化交易所 DEX、移动性挖矿项目等	银行、证券商、保险公司等
集权性	去中心化，无需中心化机构控制	中心化，依赖中心化机构提供服务
资金管理和控制	用户自己掌握私钥和资金控制	用户将资金委托给中心化机构
金融产品和服务	提供多种去中心化金融产品和服务	提供传统金融产品和服务
监管和合规性	非中心化，没有中心化机构负责监管	依赖中心化机构的监管和合规性
开放性和可访问性	开放参与，任何人都可以使用和访问	需要通过平台的审核和注册
隐私和安全性	用户控制自己的资金和数据	依赖中心化机构保护资金和数据
风险管理和保护	需要用户自行管理和控制风险	依赖中心化机构的风险管理和保护

闪电贷：

DeFi平台中的一种贷款方式，借款人无需提供任何抵押品，无需任何资质审核。闪电贷的还款必须在同一笔交易中完成。

在交易开始时，我们将借来的钱进行疯狂操作，获取利润，交易结束时返还借贷本金与利息，剩余为盈利。如果交易结束我们不返还本金与利息，或者我们没有足够的汽油费来支持合约的进行，则整个交易状态将会重置，恢复到执行前的状态，从而保证借贷方资金安全。

太多了讲不动了，此系列完结吧。