怎样通过零知识证明去解决DeFi扩容问题？

什么是DeFi？

去中心化金融（DeFi）是一个新兴的生态系统，主要是在Ethereum区块链上，由协议组成，旨在使传统的金融服务成为无许可和非托管的服务。很多人将DeFi协议称为 "金钱积木"，因为每个协议都是模块化的金融基元，具有与其他协议互操作的能力，从而能够创造出新型的金融服务。这些新兴的金融服务包括去中心化交易所(DEX)，如Uniswap，它用自动做市商(AMM)取代了传统的订单模式，以非托管方式匹配交易，通过Synthetix协议提供的合成资产对真实世界的资产进行链上曝光，以及借贷协议，如Aave和Compound等。

DeFi的需求与收费市场的竞争力

DeFi已经找到了明显的产品与市场的契合点，通过赚取收益率和使用DEX促进代币交换来使加密资产产生效益的需求并没有减少的迹象。需求的不减反增对Ethereum网络造成了严重的影响，用户只能通过增加gas费来激励矿工优先打包交易。

按项目划分的每月DEX量：https://www.duneanalytics.com/提高交易费用以利用市场机会（如新推出的治理代币或提供流动性以赚取资金池资产的收益率）的动机将永远存在，因为这是任何市场中遵循货币激励的自然行为。然而，当Ethereum协议还没有迁移到Ethereum 2.0架构时，问题就出现了，这种架构会通过分片来大幅提高主链的吞吐量。2017年通过推出非同质化代币（NFT）的CryptoKitties而导致网络拥堵的瓶颈，现在与DeFi应用中的实体经济活动比以往任何时候都更加相关。

《YAM协议》启动

似乎每个星期都会有一个新的DeFi项目推出，提出一个新颖的货币实验，为早期参与者提供有吸引力的收益机会。最近推出的项目是Yam协议，它结合了受Ampleforth启发的弹性供应机制，以维持美元挂钩，在供应扩张时存储yCRV的金库，从部署开始的链上治理，以及受YFI启发的公平代币分配模式，其中不存在前矿或VC利益。

YAM发布会期间，gas在gwei价格：https://ethgasstation.info/

在最高峰时，由YFI、COMP和MKR等几种治理代币组成的Yam流动性池锁定的总价值（TVL）在不到24小时内就累积了相当于6.0亿美元的数字资产。虽然这些合约是由Synthetix的奖励/Staking协议合约和Compound的链上治理合约组合而成；但该协议没有经过正式的审计，可能会对多个DeFi协议的参与者和链上治理造成不可预见的安全风险。因此，可以说基于一个未经审计的合约中，仅仅为了追求高收益的机会而快速累积TVL，而没有有参与DeFi生态系统的需求。

Yam协议锁定的总价值(美元)：https://yam.zippo.io/

DeFi愿景

DeFi的价值主张一直是创造无许可、非托管的金融服务，并以较低的进入门槛实现 "为无银行账户的人提供银行服务 "的名言。由于市场的竞争性和目前ETHereum网络的可扩展性限制，小型市场参与者的进入门槛提高，这一愿景正在慢慢被削弱。由于在ETH 2.0第一阶段推出之前，这些可扩展性限制仍将存在，因此DeFi领域将被迫通过实施layer-2可扩展性解决方案进行调整，否则就有可能牺牲其创建一个无许可的低准入门槛金融系统的愿景。

Layer-2可扩展性解决方案旨在减少链上交易的数量，或者在Ethereum的情况下，通过采用确保与链上交易相同的安全性和最终性的加密方案来减少链上计算的数量。DeFi生态系统的中心需求点是DEX，它促进了代币交换，并允许选择存入加密资产的参与者作为提供流动性的手段，以促进低滑点交易，从而以交易费、治理代币或加密资产收益率的形式赚取奖励。因此，要想充分扩大规模以降低区块空间的需求压力，首要关注的就是这个中心基础设施。

ZK-Rollup

一个突出的Layer2可扩展性解决方案是ZK-Rollup，其中一组交易可以通过zk-snark加密技术压缩在一起成为一个单一的交易。这种结构的基本前提是承认交易数据包含13个字节（to, from, value, fee, nonce）的事实，因为数字签名包含32-96个字节，这需要更多的gas来验证每个交易。

ZK-Rollup结构涉及到一个Relayer节点收集一组交易t[1]，t[2]，...，t[n]，他验证每个交易数字签名是否正确。然后构造一个zk-snark证明，以证明交易集的每个从前状态到后状态的状态转换是有效的，这使得状态转换可以以更低的成本在链外执行。

这种Layer2构造对于需要高吞吐量、快速结算时间和廉价交易费用的平台来说，优势非常明显。现代DEX需要满足所有这些要求，并且还有对区块空间的高需求，以及在等待交易确认时依赖于分配的交易费用和交换ERC20代币所需的多笔交易方面，受到收费市场竞争的影响。

Loopring协议v3.0已经实现了以Ethereum主链作为交易数据的单一真实来源的zk-rollup构造，俗称Layer2扩展性中的数据可用性，并实现了2025 tx/s的显著吞吐量和0.0002美元/交易或150美元/百万笔交易的结算成本。然而，关于Loopring的DEX的分析并没有意识到zk-rollup构造所提供的潜力，因为大多数DEX交易量是由Uniswap和Curve主导的，因为他们的激励措施是吸引和保持低滑点交易的流动性。

每天处理的循环交易：https://www.duneanalytics.com/

Optimistic Rollup

Optimistic Rollup是另一种Layer2可扩展性解决方案，它不使用零知识密码学来产生简洁的证明，以此来减少链上计算量，而是依靠一种叫做欺诈证明的机制来对抗状态根对主链的恶意攻击。欺诈证明是证明聚合器(负责链外交易滚动的实体)执行的状态转换是欺诈性的机制，并导致rollup侧链的回滚。

使用OVM的NX Layer2交换统计数据：https://medium.com/ethereum-optimism/synthetix-exchange-meets-the-ovm-2de3a572d6df

Fuel Optimistic Rollup

Fuel Labs已经开发了一个高度优化的基于UTXO的optimistic rollup，用于快速、安全和低成本的ERC20交换。Layer2协议是完全无许可和非托管的，这意味着为ERC20设计的DEX可以使用Fuel的Optimistic Rollup作为其基础层。Fuel v1在Ropsten基准上包括10万笔转账，在150gwei的情况下，成本约为8343美元。BLS签名的集成改进了比特币ECDSA，其中每个数字签名必须独立验证，BIP 0340 Schnorr签名将交易中的所有数字签名和公钥梳理成一个单一的密钥和签名；BLS签名结合了一个区块内的所有签名。将这种签名实施到UTXO optimistic rollup时，其可扩展性优势将降低成本约（4-8倍），并将吞吐量提高到约2-2.5k个交易/秒。

Fuel v1 Ropsten结果：https://docs.fuel.sh/v1.0.0/Introduction/Benchmarks.html

总结

DeFi生态系统的现状受到Ethereum主链固有的可扩展性问题的影响，并正在牺牲其建立一个更具包容性的金融体系的愿景。通过提高交易费用来提高区块空间的竞争市场，正在增加小型市场参与者的进入门槛；这正是DeFi协议所要渗透的人群。

DeFi协议可以通过Layer2 Rollup解决方案利用零知识密码学，通过代替验证链外执行的状态转换的zk-snark证明，可以聚合交易并显著减少gas费用。Layer2 Rollup解决方案不仅具有显著的可扩展性优势，还能通过即时交易改善用户体验。未来的DEX将是快如闪电、低gas的。

作者：Brad Behrens