ZK-Rollup（零知识汇总）是一种基于零知识证明（ZKPs）的以太坊Layer 2扩容解决方案，旨在通过将大量交易“打包”并压缩后提交到主链（Layer 1），显著提升吞吐量并降低交易成本，同时保持与以太坊同等级别的安全性。
核心原理
交易批量处理：
用户交易在链下（Layer 2）被聚合，由运营者（或排序器）打包成批次。
链下执行交易并生成新的状态根（State Root），代表交易后的账户状态。
零知识证明（ZK-SNARKs/STARKs）：
为每个批次生成一个有效性证明（如ZK-SNARK），证明交易执行过程正确且状态更新有效。
该证明无需透露交易细节，只需提交到主链验证。
主链锚定：
仅将状态根和零知识证明提交到以太坊主链，由智能合约验证。
主链验证通过后，状态更新被最终确认。
关键优势
高吞吐量：
通过压缩交易数据（如签名合并、状态差异存储），单批次可处理数千笔交易，显著提升TPS（如2,000-20,000 TPS）。
低成本：
分摊到批次中每笔交易的Gas费极低（仅为链上交易的几分之一）。
即时终局性：
状态更新在证明验证通过后立即生效（无需等待挑战期，如Optimistic Rollup需7天）。
数据可用性：
交易数据通常以Calldata形式发布到主链，确保任何人都能重建状态（依赖以太坊的安全性）。
隐私性：
ZKPs可隐藏交易细节（如金额、参与者），但多数ZK-Rollup项目（如zkSync、StarkNet）默认不启用隐私功能。
与Optimistic Rollup的区别
| 特性 | ZK-Rollup | Optimistic Rollup |
|---|---|---|
| 验证机制 | 零知识证明即时验证 | 欺诈证明，依赖7天挑战期 |
| 终局时间 | 几分钟（证明验证后） | 7天（等待期） |
| 计算开销 | 高（生成证明复杂） | 低（无需复杂证明） |
| 隐私性 | 可选 | 无 |
代表项目
通用型：zkSync Era、StarkNet、Polygon zkEVM、Scroll。
支付/DeFi专用：Loopring（DEX）、Immutable X（NFT）。
挑战
证明生成复杂度：
生成ZKPs需要高性能硬件，可能导致中心化风险（如专业证明者节点）。
EVM兼容性：
早期ZK-Rollup难以支持完整的EVM（如zkSync 2.0通过自定义虚拟机解决）。
开发门槛：
零知识证明的密码学技术对开发者学习曲线较陡。
总结
ZK-Rollup通过密码学证明将计算移至链下，在保证安全性的同时实现高性能扩容，是以太坊迈向“模块化区块链”的关键技术之一。随着ZK硬件加速（如FPGA）和算法优化（如递归证明）的进步，ZK-Rollup有望成为Layer 2的主流方案。
