混合型卷积的未来发展前景

译者 | 刘涛

审校 | 重楼

卷积技术作为公链扩容的解决方案，具有巨大的发展潜力。然而，它目前在安全性、去中心化、用户体验和成本效益方面仍存在局限性和挑战。通过解决这些问题，构建更加完善的标准化工具和支撑生态，卷积技术可以得到更广泛的应用和发展，为公链的可扩展性提供持久支持。

混合型卷积技术是实现这个目标的一种有前景的方式。这是一种融合了多种体系结构优点的全新概念。混合型卷积技术能够更好地解决公链的可扩展性和性能挑战，同时提供更强的安全性和用户隐私保护。

本文将讨论卷积技术在扩展公链时面临的挑战，探索可能的解决方案，并评估卷积技术未来的发展前景。

现有卷积解决方案的局限性

乐观型卷积（Optimistic Rollups）和零知识型卷积（ZK-rollups）是目前两种主要的卷积架构。但是它们都存在自己的局限性。乐观型卷积由于可能存在舞弊嫌疑，需要一周时间才能最终确定。而零知识型卷积由于链上验证所需要付出的成本更加昂贵。前者给用户带来的体验并不尽如人意，而后者则因为成本效益低而难以维持。

此外，两种解决方案在安全性和去中心化之间都面临两难选择。例如，乐观型卷积存在不法运营商实施退出骗局的风险。零知识型卷积大多数是中心化的，这意味着只有特定运营商才能向L1层（主链层）提交交易批次和有效性证明，从而增加审查的风险。

混合型卷积结合了乐观型卷积与零知识型卷积的优点，能更好地兼顾安全性与去中心化，从而提高了系统的安全性。这种混合式解决途径也有可能为用户和开发者提供最佳的体验。

此外，推动卷积技术的广泛应用还需要一个更全面的生态系统。在这个生态系统中，开发者可以更容易地获得构建和实施卷积解决方案所需的工具和支持。制定相应的标准与指导方针也很有必要，以确保不同卷积方案间的互通性与兼容性。

混合型卷积的潜在优势

作为一种新兴的解决方案，混合型卷积可以在以下几个方面带来改善：

首先，混合型卷积实现了更大的灵活性和可扩展性。通过在L2层（该层为运行在主链L1层上的扩展协议）上为简单的机器构建零知识电路（ZK circuit），混合型卷积既允许发布乐观型卷积的有效性证明，又避免了频繁更新电路的问题，这是由于目标机器架构非常简单并且是静态的。这种灵活性使混合型卷积能够适应不同的应用场合和需求，并能够有效扩展直接处理大规模交易。

其次，混合型卷积结合了乐观型证明（optimistic proofs）和零知识型证明（ZKPs）的双重优点，使其安全性得到极大提升。乐观型卷积具有高性能和低成本的交易处理能力，但由于验证发生在交易处理提交之后，因此存在一定风险。同时，ZKPs确保了交易的有效性和隐私性，使攻击者难以篡改或窃取用户资产。通过组合这两种机制，混合型卷积能够提供更强的安全保障。

另外，混合型卷积还能降低信任度要求。通过采用ZKPs来证明交易执行的正确性，混合型卷积可以减少对验证节点可信性的依赖。用户只需信任ZK电路就可以了，无须信任验证节点。

执行方面的挑战

然而，实现混合型卷积也面临一些挑战。这里主要有两个：

首先，将执行层编译成简单的机器架构(一个简化的虚拟机)可能需要大量的工程和研究工作。经过编译后，需要确保代码能在简化的虚拟机上正确执行，并与原始的执行层保持一致。要实现这一点需要解决一些技术问题，包括优化编译器，找到合适的机器架构等等。只有充分解决这些问题，才能构建一个可以兼具灵活性和可扩展性的混合型卷积模型。

其次，实现零知识证明需要大量的数据处理和计算，这可能会影响混合型卷积的性能和扩展性。混合型卷积使用有效性证明来确认链下状态转换的正确性。这个过程涉及生成和验证大量的证明数据。因此，有必要优化证明的生成和验证算法，以确保在实际的网络条件下可以实时生成和验证这些证明，这样才能提高混合型卷积的效率性和可扩展性。鉴于这些困难，在当前的技术水平下，混合型卷积最适用于特定的使用场景。我们认为混合型卷积可以适用于以下两种使用场景：

一、需要处理大规模交易。通过将执行层编译成简化的机器架构，混合型卷积获得了灵活性和可扩展性，可以有效批量处理大量低延迟交易，并能满足大规模交易处理的需求。

二、对隐私保护要求高的应用。采用ZKPs来验证链下执行，使得混合型卷积具有对交易数据隐私性保护的能力。在不向任何第三方透露交易信息的情况下，依然保证交易的有效性。这使得混合型卷积非常适合于对隐私保护要求高的应用场景，如金融交易和身份验证。

综上所述，尽管在将执行层编译成简化虚拟机以及优化证明生成和验证算法等方面存在需要克服数据处理和计算负担的技术挑战，但是混合型卷积在满足处理大规模交易或对隐私要求高的特定应用方面具有独特优势。随着技术的进步和更多解决方案的涌现，混合型卷积的应用范围会更加广泛。

卷积的未来

混合型卷积被视为卷积的未来发展方向，但其成熟程度将取决于两种主流卷积方案的进一步发展。

• 乐观型卷积——需要改进交易确认和最终确定过程，以提高吞吐量和降低成本。包括在状态管理、交易提交和争议解决机制方面的创新，从而提高效率。这些改进可能使乐观型卷积在性能和成本效益方面超过混合型卷积。
• 零知识型卷积——随着零知识技术的发展，零知识型卷积的性能和可扩展性应通过更高效的证明架构、更紧凑的证明规模和更快速地验证算法等创新来提升。有了这些改进，零知识型卷积验证流程会更加高效和迅速，这使其成为混合型卷积在性能和验证效率方面的潜在竞争对手。

我们相信，混合型卷积的出现，将会推动更多项目和开发者加入构建卷积生态中来。凭借改进的灵活性和可扩展性，混合型卷积将为各种使用场景和行业提供更多的可能性。例如，在DeFi（去中心化金融）领域，混合型卷积的高性能和低成本优势可以被利用，以构建更加复杂的金融协议和智能合约。

以下是我们认为混合型卷积可能适用的一些领域。

1. 跨链互操作：混合型卷积可以实现不同公链之间的互操作。通过使用混合型卷积作为桥接层，可以在不同链之间实现安全高效的资产转移和信息交换。这将促进多个链之间的协作和价值流通，打破现有壁垒。通过混合型卷积，以太坊和其他公链之间可以实现无缝交互，提高资产的组合性，这可能是潜在的投资机遇。

2. 合规性和隐私保护：混合型卷积结合了两种卷积方案的优点。受益于所使用的零知识证明技术，混合型卷积能够保证交易数据的隐私并提供可验证的交易执行。因此，它们可以广泛应用于对合规性和隐私保护要求较高的领域，例如代币化的实体资产(RWAs)或机构用户。

3. 社区治理和共识机制创新：混合型卷积的发展将促进更多社区治理和共识机制的创新。通过应用混合型卷积技术，公链社区能够在保持高度去中心化和安全性的同时，获取更高的吞吐量和实现更低的成本，这最终可能导致社区治理和共识机制的改进和试验，以适应各种去中心化组织的需求。

4. 基础设施和开发者工具支持：随着混合型卷积的发展，预计会出现更多基础设施和开发者工具。开发者可以构建用于部署和管理混合型卷积的工具和平台，简化开发过程并提供更好的用户体验。这反过来将进一步推动混合型卷积的应用，并为开发者提供更多的机会和资源。

综上所述，混合型卷积有望在公链生态扩容、跨链互操作、合规性和隐私保护、社区治理和共识机制的创新以及基础设施和开发者工具的成熟方面发挥积极作用。随着这些领域的深入发展，混合型卷积技术有望成为推动L1层和L2层性能和可用性改进的一支重要力量。

译者介绍

刘涛，51CTO社区编辑，某大型央企系统上线检测管控负责人。

原文标题：What the Future of Hybrid Rollups Could Look Like，作者：Bing Ventures