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title: "什麼是 zero-knowledge rollups(ZK-rollups)？"
description: "了解 ZK-rollups，一種快速成長的 L2 設計。了解它們如何降低成本、實現即時最終性，並提升安全性。"
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# 什麼是 zero-knowledge rollups(ZK-rollups)？

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  alt="零知識 rollup 示意圖"
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區塊鏈的可用空間有限，隨著越來越多使用者上鏈，企業開始尋求降低交易成本與鏈上足跡的方法。有些企業選擇在 L1 上優化業務，有些則乾脆推出自己的 L1（沒錯，說的就是 Stripe）。有些企業建構在 L2 上以降低 L1 成本，也有些企業推出自己的 L2（沒錯，說的就是 [World](https://www.alchemy.com/case-studies/world-onchain-performance)）。

在 L2 的領域中，目前流行著多種不同設計，各有其取捨。其中一種日益普及的設計是 Rollups，主要分為兩種類型：[optimistic rollups](https://www.alchemy.com/overviews/optimistic-rollups) 與 zero-knowledge rollups。本文將說明關於後者你需要了解的一切。

無論你是正在為應用程式挑選合適擴容方案的開發者，還是單純想了解市場現況，本指南都會用淺顯易懂的方式，說明關於 ZK-rollups 你需要知道的一切。

## 重點摘要：2025 年的 ZK-rollups

- **ZK-rollups** 在鏈下打包交易，並使用零知識證明來證明其有效性。這些打包後的交易接著會廣播上鏈。
- **市場動向**：目前 Rollups 市場由 optimistic 設計（如 Optimism 與 Arbitrum）主導，但隨著 ZK 技術成熟，這個平衡可能開始轉變。
- **關鍵優勢**：ZK-rollups 提供即時最終性（不像 optimistic rollups 有 7 天的提領延遲）。
- **主要參與者**：Matter Labs（[zkSync](https://www.alchemy.com/overviews/what-is-zksync-era) 框架的創建者）、Starknet、Polygon Labs（Polygon zkEVM 的營運方）與 Scroll（營運 Scroll zkEVM）正在 zkEVM 競賽中領先。此外，像 RISC Zero 與 OP Succinct 這樣的團隊正透過建構與現有框架（如 Optimism 的 OP Stack）的整合，來擴大 ZK 證明的應用範圍。
- **適用場景**：ZK-rollups 非常適合遊戲、DeFi 以及其他需要快速結算與隱私的應用。

## ZK-rollups 究竟是什麼？

**zero-knowledge rollup（ZK-rollup）**是一種 Layer 2 擴容方案，它在主要的 layer 1 鏈（例如 Ethereum）之外執行交易，然後將一份加密證明（而非原始交易資料）提交回 L1 進行驗證。

可以這樣理解：與其向老師展示你整份數學作業來證明答案正確，你提供一個數學證明，展示你正確解出問題，但不揭露解題過程。這就是「zero-knowledge（零知識）」的部分：在不揭露細節的情況下，證明答案／資料的有效性。

### ZK-rollup 的核心組成

每個 ZK-rollup 系統都有幾個核心部分：

1. **鏈上合約**（在 Ethereum 上）：L1 上有兩個合約。一個是**主合約**，用來儲存 rollup 區塊並追蹤狀態更新；另一個是**驗證合約**，用來驗證零知識證明。
1. **鏈下虛擬機**：這台機器管理 rollup 的狀態並執行交易，同時為批次交易產生有效性證明。這台機器有稱為「sequencers」的運算者，負責排序並處理使用者交易。
1. **有效性證明**：這些證明是證實鏈下運算正確的加密證據，分為兩種形式：zk-SNARKs 或 zk-STARKs。

## ZK-rollups 如何運作？

從宏觀角度來看，Rollups（無論是 optimistic 還是 ZK）都是透過將大量交易合併成一筆在 [Ethereum mainnet](https://www.alchemy.com/rpc/ethereum)（或 rollup 所建構的任一 L1）上被挖出的交易，來實現更便宜的交易成本與更好的鏈上擴展性。ZK-rollups 的特別之處在於加入了加密證明（零知識有效性證明），以保證這些交易的正確性，從而降低信任假設，並能比 optimistic rollups 更快達到最終性。

這筆單一交易的形式，就是一份有效性證明，也就是所謂的 succinct, non-interactive argument of knowledge（SNARK）或 succinct, transparent argument of knowledge（STARK）。

[SNARKs 與 STARKs](https://github.com/matter-labs/awesome-zero-knowledge-proofs) 與加密交易雜湊是同樣的概念。儘管一筆典型的 Ethereum 交易包含許多組成部分，但它們都可以在不揭露交易資料的情況下，表示為一個獨一無二的交易雜湊，如下方範例所示。

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  alt="Etherscan 中 Ethereum 交易及其唯一雜湊值的截圖"
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一筆來自 [Etherscan](https://etherscan.io/tx/0x40a453611aea7f3ff915210ab691a3a9ba7dc4170ff372d4eb48f6f0f824801b) 的交易截圖。

最終，挖出這一筆交易而非數百筆 Ethereum 交易，正是 ZK-rollups 比直接使用 Ethereum 的 Layer 1 鏈便宜得多的原因。

讓我們透過一個典型的 ZK-rollup 交易流程，來更了解這些 rollups 如何運作：

### 步驟 1：提交交易

使用者將交易提交給 ZK-rollup 的運算者（稱為 sequencer）。該交易的執行是在 Layer 2 網路上以鏈下方式進行。

### 步驟 2：批次處理

運算者收集數百或數千筆交易，依序執行後打包成一個批次，也就是 rollup 狀態的最新版本。

### 步驟 3：產生證明

接著，運算者會產生一份有效性證明——一種數學上的保證，證明：

- 批次中的所有交易都是有效的
- 新的 state root 是正確的
- 該批次的任何交易中都沒有發生雙重支付或其他詐欺行為

### 步驟 4：鏈上驗證

Rollup 目前的最終狀態（截至最新批次交易為止）以及對應的有效性證明會被提交到 Ethereum，或該 rollup 所建構的任一 L1 鏈。驗證合約會在幾毫秒內檢查證明，並接受或拒絕整個批次。

### 步驟 5：最終性

一旦 Ethereum 接受該證明，該批次中的所有交易即成為最終交易。沒有等待期，沒有詐欺挑戰期，只有即時結算。

## ZK-rollups 與 optimistic rollups：真正的差異

正如我們在前言中提到的，目前市場上主要有兩種 Rollups。那麼上述的 ZK-rollup 與 optimistic rollups 到底有什麼不同？

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### 為什麼 ZK-rollups 正在崛起

**即時最終性**是最大的亮點。在 Arbitrum 或 Optimism 等 optimistic rollups 中，將資金提領回 Ethereum 需要經過 7 天的挑戰期。ZK-rollups 完全省去了這個環節——一旦證明在 Ethereum 上通過驗證，資金就立即可用。

**更強的安全性**——依靠數學而非經濟誘因。Optimistic rollups 依賴驗證者與經濟誘因來抓出詐欺行為，而 ZK-rollups 則讓詐欺在數學上變得不可能發生。

**隱私潛力**：雖然目前大多數 ZK-rollups 尚未完全發揮其設計所承諾的隱私特性（zk 技術仍屬前沿領域，仍在持續發展中），但其底層技術具備實現私密交易的能力——這是 optimistic rollups 無法提供的。

## 不斷演進的 ZK 擴容格局

早期的討論多半聚焦在 ZK-rollup 採用的最大障礙在於開發者體驗。早期實作要求開發者學習新的程式語言（例如 Starknet 的 Cairo），或是應付有限的智慧合約功能。

**zkEVM 解決了這個問題**，方法是在零知識環境中重現 Ethereum 虛擬機，讓開發者能以最少甚至不需修改，直接部署既有的 [Solidity](https://www.alchemy.com/overviews/solidity) 合約。隨著時間演進，像 **RISC Zero** 與 **OP Succinct** 這樣的團隊正將 zk 證明直接整合進既有的技術棧中，例如已具備強大 EVM 相容性的 Optimism 的 OP Stack。最後，zkEVM 本身也已取得顯著進展，各專案持續提升 EVM 等效性。

## zkEVM 相容性光譜

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大多數專案都在朝 Type 2 靠攏，因為它在相容性與效能之間取得最佳平衡。

## 2025 年主要的 ZK-rollup 參與者

### Polygon zkEVM——知名 L2 的 ZK rollup

- **TVL**：$330M\+
- **方式**：Type-2 zkEVM（近乎完美的 EVM 等效性）
- **證明系統**：PLONK
- **突出特色**：從 Ethereum 遷移最容易
- **應用場景**：尋求熟悉開發環境的 DeFi 協議

### Linea——ConsenSys 的企業級 zkEVM

- **TVL**：$840M\+
- **方式**：以企業應用為重點的 Type-2 zkEVM
- **證明系統**：結合格基密碼學的 PLONK
- **突出特色**：ConsenSys 生態系整合，與 [MetaMask](https://www.alchemy.com/dapps/metamask) 無縫整合
- **應用場景**：企業級 DeFi、機構應用

### zkSync Era——ZK 領域的先驅

- **TVL**：$280M\+
- **方式**：使用客製化 zkEVM，具備 EVM 相容性
- **證明系統**：PLONK（zk-SNARKs）
- **突出特色**：原生帳戶抽象化與免 gas 交易
- **應用場景**：像 [Yearn Finance](https://www.alchemy.com/dapps/yearn)、FRAX 這類 DeFi 協議

### StarkNet——以 Cairo 為核心的體驗

- **TVL**：$275M\+
- **方式**：使用 Cairo 程式語言的客製化 VM
- **證明系統**：zk-STARKs（抗量子）
- **突出特色**：最高的潛在吞吐量
- **應用場景**：[dYdX](https://www.alchemy.com/dapps/dydx)（永續合約交易）、ImmutableX（NFT 遊戲）

### Scroll——與 Ethereum Foundation 合作的專案

- **TVL：**$180M\+
- **狀態**：主網剛上線不久
- **方式**：以安全性為重點的 Type-2 zkEVM
- **證明系統**：PLONK
- **突出特色**：與 Ethereum Foundation 的隱私團隊共同打造
- **應用場景**：以安全為優先的應用

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## 在 ZK-rollups 上開發：開發者考量

### 何時該選擇 ZK-rollups

✅ **你的應用需要即時最終性**（交易、遊戲、即時應用）
✅ **交易量大，但單筆金額小**（微支付、社群應用）
✅ **安全性至關重要**（金融應用、高價值資產）
✅ **未來的隱私功能很重要**（合規 DeFi、企業應用）

### 何時該堅持使用 optimistic rollups

✅ **你現在就需要完美的 EVM 相容性**（複雜的 DeFi 協議）
✅ **開發速度比最佳效能更重要**（快速原型開發）
✅ **使用者主要是存入資產，很少提領**（長期質押、流動性提供）

### 開始上手：部署指南

大多數 zkEVM 都支援 Hardhat、Foundry、MetaMask 等標準工具，只需做少量設定調整。

## 接下來會發生什麼：ZK-rollup 路線圖

### 2025 年值得關注的發展

- **zkEVM 成熟**：Type-1 zkEVM 達到可用於正式環境的成熟度
- **共享 sequencer**：跨多條 ZK 鏈的去中心化區塊生產
- **ZK 橋接**：不同 ZK-rollup 網路之間的原生互通性
- **隱私功能**：符合合規需求的真正零知識交易

### 彈性鏈的未來

zkSync 所提出的「彈性鏈（elastic chain）」願景——一個由相互連結的 ZK rollups 組成的網路——很可能代表著區塊鏈擴容的未來走向。與其各自競爭、彼此孤立的鏈，我們正邁向一個統一的生態系，其中：

- **原生互通性**消除了跨鏈所帶來的橋接風險
- **共享流動性**遍及整個網路
- **模組化擴展**讓新鏈可依需求隨時加入

## 為什麼 ZK-rollups 對你的專案很重要

ZK-rollups 不只是另一種擴容方案——它們有可能成為下一代區塊鏈應用的基礎。雖然 optimistic rollups 憑藉其簡潔性，在早期的 Layer 2 時代佔據主導地位，但 ZK-rollups 正快速縮小在開發者體驗上的差距，同時在許多應用場景中提供更優異的特性。

如果你正在建構需要即時最終性、高交易吞吐量或潛在隱私功能的應用，ZK-rollups 應該列入你評估清單的首位。如今開發工具已足夠成熟，可用於正式環境，生態系的誘因也正朝向以 ZK 為優先的開發方向靠攏。

**準備好開始建構了嗎？**ZK-rollup 生態系正快速演進，但核心技術已可用於正式環境。無論你選擇哪一種 zk 技術棧，Alchemy 都能為其中大多數提供產品支援。如需完整支援鏈列表，請參閱我們的[鏈目錄](https://www.alchemy.com/rpc)。

## 想推出自己的 rollup？

Alchemy 的 Rollup as a Service 平台讓你能輕鬆部署具備企業級基礎設施與開發者工具的客製化 ZK-rollup 網路。[進一步了解](https://www.alchemy.com/rollups)。

## 常見問題

### 什麼是 zero-knowledge rollups（ZK-rollups）？

ZK-rollups 是一種 Layer 2 擴容方案，在鏈下執行交易，然後將加密證明提交回 Layer 1 進行驗證，在不揭露交易細節的情況下，實現更便宜的交易成本與更好的擴展性。

### ZK-rollups 與 optimistic rollups 有何不同？

ZK-rollups 使用有效性證明來立即保證交易的正確性，而 optimistic rollups 則假設交易有效，並要求 7 天的挑戰期才能提領。ZK-rollups 提供即時最終性，而 optimistic rollups 則依賴經濟誘因來抓出詐欺行為。

### ZK-rollup 交易如何運作？

使用者將交易提交給 sequencer，後者將數百或數千筆交易打包成批次，產生有效性證明，並提交至 Ethereum。一旦該證明在鏈上通過驗證，該批次中的所有交易即立即成為最終交易。

### ZK-rollups 中的有效性證明是什麼？

有效性證明是一種加密證據（zk-SNARKs 或 zk-STARKs），用來確認鏈下運算是正確的。其運作方式類似交易雜湊，能在不揭露細節的情況下，以一份獨一無二的證明代表所有交易資料。

### 2025 年主要的 ZK-rollup 專案有哪些？

主要參與者包括 Polygon zkEVM（TVL $330M+）、Linea（TVL $840M+）、zkSync Era（TVL $280M+）、Starknet（TVL $275M+）與 Scroll（TVL $180M+），各自在 EVM 相容性與證明系統上採取不同做法。

### 什麼是 zkEVM？

zkEVM 是在零知識環境中重現 Ethereum 虛擬機，讓開發者能以最少甚至不需修改，部署既有的 Solidity 合約，解決了 ZK-rollups 早期在開發者體驗上面臨的挑戰。

### 什麼時候該選擇在 ZK-rollup 而非 optimistic rollup 上開發？

當你的應用需要即時最終性、處理小額但大量的交易、要求高度安全性，或未來可能需要隱私功能（例如交易、遊戲或即時應用）時，就該選擇 ZK-rollups。

### ZK-rollups 安全嗎？

是的，ZK-rollups 透過加密證明而非依賴經濟誘因，讓詐欺在數學上變得不可能發生，在繼承底層鏈共識安全性的同時，也提供了更強的安全保障。