Lumoz研报：模块化发链技术如何大幅降低ZKP计算成本

摘要

自诞生以来，以太坊始终面临着可扩展性挑战。作为实现Web3大规模采用的关键技术，扩容方案的发展备受关注。在众多Layer2解决方案中，Rollup凭借其独特的设计理念脱颖而出。该技术通过将”打包”后的交易数据区块发布在链上，显著降低了交易验证的复杂度。根据数据验证方式的不同，Rollup可细分为Optimistic Rollups和ZK Rollups两大类型。

当前ZK Rollups领域面临多重挑战。首当其冲的是高昂的ZKP计算成本，加之多数项目仍依赖中心化的Prover验证机制。零知识证明技术的复杂性也使得构建与EVM兼容的ZK-rollup困难重重。此外，许多ZK Rollups项目在跨链交互时不得不借助第三方桥接方案，这无疑增加了安全隐患。

Lumoz由清华大学毕业生NanFeng创立，其核心团队自2018年起便深耕ZK技术领域。作为专注于提升零知识计算效率的先行者，Lumoz已完成两轮激励测试网，累计吸引28.2万参与者，其中包括28,137名验证者和145名PoW矿工。平台已部署60余个生态项目，并在2024年5月完成新一轮战略融资，估值达到3亿美元。截至目前，Lumoz累计融资额已达1400万美元，获得OKX Venture、Hashkey Captial等知名投资机构的支持。

Lumoz创新性地为ZK Rollup提供模块化计算层，采用PoS与PoW混合共识机制。其ZK-PoW算法不仅大幅降低了ZKP计算成本，还解决了中心化Prover的问题。同时，平台引入zkVerifier验证机制，对zkProver生成的ZKPs进行验证。值得注意的是，zkVerifier节点对硬件配置要求较低，即将开启的Node Sale将进一步增强网络的去中心化程度和抗审查能力。

Lumoz RaaS Launch Base展现出卓越的兼容性，支持包括Polygon zkEVM、zkSync、Scroll、Starknet等主流ZK Rollups技术栈，成为市场上兼容性最广的项目之一。这一优势使其能够有效解决ZK技术与EVM兼容性的行业痛点，通过一键发链功能满足项目方的定制化需求。目前，ZKFair、Merlin Chain等知名项目已成为其客户。

在跨链解决方案方面，Lumoz提出的NCRC Protocol创新性地通过”原生桥”实现多个ZK Rollup间的无缝跨链。该方案确保用户资产无需经过任何第三方协议，整个过程既安全又无需信任。平台采用双代币经济模型，其中功能代币MOZ用于支付交易和资源使用费用，权益代币esMOZ则作为参与奖励，可用于委托zkVerifier节点。esMOZ支持根据不同赎回期限和赎回率兑换为MOZ代币。

展望未来，RaaS赛道发展前景广阔，ZK Rollup有望成为主流扩容方案。随着技术门槛的降低，社群运营和生态建设或将取代技术成为Rollup发展的主要挑战。凭借在ZK技术领域的深厚积累，Lumoz有望继续保持其在ZK RaaS领域的领先地位，推动ZK-Rollup技术的大规模应用与普及。

一、前情提要

1、Rollup扩容方案

以太坊自诞生之日起就面临着可扩展性这一根本性挑战。作为实现Web3大规模采用的关键技术，扩容方案的创新从未停止。在众多解决方案中，无需修改底层Layer 1协议的可扩展性方案被称为Layer 2。这些方案能够在独立处理交易的同时，通过智能合约将其安全性锚定在以太坊主网上，犹如在区块链之外构建了一个扩展层。

根据L2 Beat的数据显示，当前Layer2处理的交易量已达到以太坊主网的10倍之多，极大地缓解了主网的吞吐压力。作为一个高度去中心化的公共区块链，以太坊网络的拥堵导致gas费用居高不下。这种状况促使越来越多的DeFi、GameFi等去中心化应用选择迁移至Layer2，以优化用户体验并降低运营成本。

截至2024年6月16日，所有Layer2的总锁仓量已达到1244.18万ETH，约合443.63亿美元。这一数字接近以太坊主网锁仓量的70%，展现出Layer2生态的蓬勃发展态势。

在众多Layer2方案中，Rollup凭借其独特的设计理念成为主流选择。该技术通过将”打包”后的交易数据区块发布在链上，显著降低了交易验证的复杂度。Rollup不仅解决了早期Plasma方案暴露的问题，还提供了与以太坊主网相当的数据可用性和安全性，同时大幅提升了网络吞吐能力并降低了单笔交易成本。在模块化区块链架构中，Rollup实质上将执行层等关键功能外包出去，实现了更高效的资源利用。

2、两种Rollup方案：ZK Rollups vs. Optimistic Rollups

根据数据验证方式的不同，Rollups可细分为Optimistic Rollups和ZK Rollups两大类型。Optimistic Rollups采用”乐观”假设机制，默认认为大多数交易都是有效的，仅在发现欺诈行为时才启动挑战和回滚流程。相比之下，ZK Rollups运用零知识证明技术(Zero Knowledge, ZK)来确保链外处理的交易既有效又正确，在安全性和效率方面更具优势。

尽管Vitalik Buterin将ZK-Rollup视为以太坊长期扩容方案，但其面临的技术难题限制了当前阶段的大规模采用。Defilama数据显示，截至2024年6月16日，Arbitrum、Blast等Optimistic Rollups仍在Rollup赛道占据主导地位。

表 1 ZK Rollups vs. Optimistic Rollups

数据来源：作者根据现有文献整理

3、ZK Rollups赛道的痛点

深入分析ZK Rollups赛道，可以识别出几个关键痛点。首先，ZKP计算成本居高不下，在总成本中占比超过50%，远高于数据可用性(DA)的计算成本。更值得关注的是，多数ZK-Rollup项目尚未实现去中心化的证明机制。以Polygon zkEVM的beta主网为例，其仍依赖可信聚合器(Aggregator)提交ZKPs，zkSync era也采用类似方案。

其次，零知识技术的复杂性给构建EVM兼容的ZK-rollup带来巨大挑战。EVM设计之初并未考虑零知识证明技术的兼容性，这使得将Solidity智能合约代码转换为ZK Rollup特定虚拟机字节码的过程异常复杂。举例来说，要为EVM执行的每个操作码创建相应的数学表示和证明逻辑，不仅需要复杂的密码学转换，还对现有智能合约的兼容性提出了严峻考验。

最后，当前多数ZK Rollups在跨链交互时依赖第三方桥接项目，这带来了不容忽视的安全隐患。2023年7月，币安投资的跨链桥项目Multichain在CEO被警方控制后突然停运，据慢雾监测显示，该项目流失资金超过2.65亿美元。这一事件充分暴露了第三方跨链桥项目的中心化风险和信任危机。

二、Lumoz成立背景

Lumoz由清华大学毕业生NanFeng创立，他曾任职于字节跳动，作为核心开发者参与多个项目的底层架构搭建和迭代优化。同时，他也是Trustless Labs的创始人。Lumoz核心团队自2018年起便专注于ZK技术研发，积累了近五年的技术沉淀。基于这一深厚积累，Lumoz自创立之初就确立了”Making ZK-Rollup Within Reach”的使命，致力于提升零知识计算的可及性和效率。

在项目发展过程中，Lumoz团队敏锐地洞察到Rollup赛道面临的跨链桥安全和中心化问题，并着手开发解决方案。同时，团队准确把握RaaS赛道的发展趋势，顺势推出ZK RaaS Launch Base，成功拓展了商业版图。

Lumoz(原Opside)于2023年5月底正式上线测试网，在社区的大力支持下平稳运行五个月。Pre-alpha测试网吸引了超过45万参与者，完成了惊人的13,580,057笔交易。测试期间，平台汇聚了140多名矿工和28,000多个节点。在生态建设方面，超过100个优质项目申请参与，其中14个项目通过Opside ZK-Rollup LaunchBase成功部署了专属zkEVM应用链。预计Lumoz将在2024年第三季度上线主网。截至目前，平台已处理200万笔交易，提交超过479万份ZKP，拥有28,000多个节点。此外，16个项目已通过官方审核并在Lumoz平台上生成了定制化的zkEVM应用链。

2024年3月，作为模块化计算层和ZK-RaaS平台的Lumoz完成了首轮融资，估值达1.2亿美元。随后在5月29日，项目宣布完成新一轮战略融资，投资方包括IDG区块链、SevenUpDAO、Sweep Ventures等机构。此轮融资使Lumoz估值攀升至3亿美元，甚至超过了Altlayer当前2.53亿美元的市值，充分反映了市场对其发展前景的看好。若参照Altlayer当前市值与上市前估值的1.4倍乘数，Lumoz上市后市值有望突破4.2亿美元；若参考Gelato的3倍乘数，则市值可能超过9亿美元。

表 2 RaaS赛道项目融资信息

注：以上数据主要来自Rootdata以及ICO Analytics，*表示领投机构，时间戳为2024年6月16日

三、Lumoz为ZK Rollup提供模块化计算层

传统Rollup包含结算层、执行层、共识层和数据可用性层等核心模块。而对于ZK-Rollup而言，还需要一个额外的关键组件——证明层(Prover Layer)。目前，Lumoz是模块化Rollup领域中唯一提供模块化Prover网络的服务商。以Merlin链为例，其ZKP算力完全由Lumoz矿工提供。随着Lumoz主网上线，Merlin Chain将接入Lumoz的去中心化ZK计算网络。这个基于ZK-PoW算法的网络将向所有人开放，任何参与者都可以为Merlin链提供算力并获得Lumoz代币奖励。

Lumoz创新性地将强大计算资源与EigenLayer的再质押机制相结合，构建了一个高效安全的计算服务生态系统。其计算层架构是一个高度集成的协同系统，主要组成和功能如下：

在以太坊层面，Lumoz利用EigenLayer标准构建主动验证服务(AVS)，通过特征层的再质押增强安全性。EVM链(L2)支持与以太坊虚拟机兼容的多样化区块链环境，如Polygon zkEVM、Polygon CDK等，确保广泛的兼容性和可扩展性。Lumoz AVS Oracle负责从EVM兼容链中检索和存储数据，为计算层提供坚实的数据基础。作为核心管理层的Lumoz Chain，则负责任务调度、奖励分配以及zkProver和zkVerifier的管理工作。

Lumoz架构采用了PoS与PoW混合共识机制，其中PoW针对zkProver，PoS则主要面向zkVerifier(可能同时作为Rollup的sequencer)。下文将首先介绍Lumoz在PoW共识方面的ZK-PoW算法，解析其如何解决ZKP计算成本与中心化问题，然后再详细分析其在PoS共识机制方面的创新。

1、Lumoz的ZK-PoW算法网络极大降低ZKP计算成本

针对ZKP计算成本与中心化问题，Lumoz提出了创新的ZK-PoW算法。该算法具有以下显著特点：

PoW的奖励分配机制

Lumoz构建了一个统一的ZKP算力市场，激励矿工为各类zk-rollps生成ZKP。在Pre-Alpha测试网阶段，基于PoW算法，每个Rollup根据特定规则在Opside区块内提交一个序列。PoW奖励根据注册的Rollup slots数量和包含的batches数量进行分配。矿工可自由选择参与一个或多个Rollups的ZKP计算。未来，每个序列将根据ZK-Rollup