Lumoz 白皮书 V2
什么是Lumoz？
Lumoz是一个去中心化的ZK-RaaS（ZK-Rollup作为服务）平台，同时也是一个PoW（工作量证明）网络，用于支持ZKP（零知识证明）挖矿。它采用了PoS和PoW的混合共识机制。该平台为Web3开发者提供了独特的功能，即能够通过单击一次按钮生成zkEVM应用链。众多的ZK-Rollup带来了对计算能力的巨大需求，为全球矿工创造了有利的挖矿环境。
L2的概念在可扩展性解决方案中被广泛认可。然而，L2无法充分管理不同类型的硬件资源，如数据可用性、ZKP计算能力或打包节点。此外，运行L2，特别是ZK-Rollup，需要大量的硬件维护成本和高水平的技术熟练度，这可能会让许多开发者望而却步。为了解决这些挑战，Lumoz引入了ZK-RaaS的概念。该服务使开发者能够在一分钟内启动他们的zkEVM链，无需详细了解ZK或链节点。Lumoz还引入了ZK-PoW的概念，邀请矿工参与维护zkEVM并计算ZKP。
Lumoz的目标是简化ZK-Rollup的使用，并促进其更广泛的采用，从而促进基于zkEVM的应用链的大规模部署。开发者可以通过单击一次按钮在多个链上部署他们的ZK-Rollup（zkEVM）。对于矿工来说，Lumoz作为一个多链PoW协议，支持在各种公链上进行ZK挖矿并为ZK-Rollup生成零知识证明。
ZK-RaaS
ZK-RaaS（ZK-Rollup作为服务）为所有用户提供一键式的ZK-Rollup生成服务。Lumoz提供了一个通用的ZK-Rollup发射台，使开发者能够轻松地将不同类型的ZK-Rollup部署到不同的基础链上。这些基础链包括以太坊、Lumoz链、BNB链、Polygon PoS和其他公链。ZK-Rollup（zkEVM）的类型包括zkSync、Polygon zkEVM、Scroll、StarkNet和其他zkEVM，以及其他各种ZK-Rollup。
Lumoz在每个基础链上部署了一个Rollup系统合约（RSC），用于管理该链上Rollup的生命周期，包括注册、暂停和撤销。通过使用一定数量的MOZ（Lumoz原生代币）租赁一个Rollup槽位，开发者可以拥有一个ZK-Rollup。
Rollup槽位的概念类似于Polkadot中的槽位或Cosmos中的应用链。然而，Cosmos的应用链需要维护自己的共识层和跨链桥接，存在较大的安全风险。相反，ZK-Rollup应用了ZK技术，通过数学方法确保Rollup与基础链之间的共识和数据可用性层的共享。这种方法更安全、更去中心化，并且维护成本更低。
租赁Rollup槽位后，开发者获得了一个独立的执行环境，可以拥有一个独特的ZK-Rollup链。开发者可以完全控制ZK-Rollup，并自定义其经济模型，包括选择gas代币。他们可以自由调整gas费用，甚至可以将其设置为零，从而使用户免费使用。
开发者无需承担任何硬件成本。所有硬件资源，如数据可用性、序列化器和ZKP计算能力，都由Lumoz ZK-PoW云提供并去中心化。
此外，不同基础链上的不同ZK-Rollup之间可以实现本地的跨Rollup通信。这是一种消息通信机制，使一个Rollup上的地址能够直接与另一个Rollup上的合约进行交互。这个功能极大地解决了用户资产的碎片化问题，并增强了应用之间的互操作性。
Lumoz ZK-PoW云
与OP-Rollup相比，ZK-Rollup具有诸多优势，包括增强的安全性、无需信任的操作和更快的提现速度。一个关键的技术区别在于，ZK-Rollup需要强大的ZKP计算能力来生成零知识证明。
Lumoz ZK-PoW云的多链ZK-PoW机制
Lumoz ZK-PoW云的多链ZK-PoW机制将部署在多个链上，包括但不限于以太坊、BNB链、Polygon PoS和Lumoz链本身。在Lumoz的设计下，开发者可以在这些不同的基础链上部署ZK-Rollup。随着ZK-Rollup技术的成熟，我们可能会看到数百甚至数千个ZK-Rollup，从而对ZKP计算能力产生巨大需求。
在从以太坊PoW过渡到PoS之后，许多以太坊挖矿机失去了应用场景。这些挖矿机的价值在资本规模上约为120亿美元，目前有很多处于闲置状态。随着ZK-Rollup的大规模实施，生成ZKP需要大量的硬件和挖矿机，如CPU、GPU和FPGA，提供计算能力。
Lumoz利用ZK-PoW机制激励矿工提供ZKP计算能力，为ZK-Rollup提供全面的硬件基础设施。这是Lumoz的核心理念之一。所有参与者，包括用户、开发者和矿工，都可以从Lumoz的经济模型中获益。
ZKP验证的两步提交机制
为了鼓励更多的矿工同时参与ZKP计算任务，Lumoz提出了ZKP验证的两步提交机制。将ZKP的PoW奖励份额按照一定规则分配给有效的ZKP提交者，即矿工。
提交proofhash：在一定的时间范围内，多个矿工可以参与零知识证明的计算。每个矿工计算出证明后，不直接提交原始证明，而是计算(proof/address)的proofhash，并将该proofhash提交给合约。
提交ZKP：时间范围结束后，矿工提交原始证明并与先前提交的proofhash进行验证。通过此验证的矿工将获得PoW奖励，奖励数量根据矿工的权益进行分配。详细信息请参阅ZKP的两步提交算法。
优化的ZKP生成算法
当Rollup智能合约验证ZKP时，如果提交原始证明，可能会引发链上攻击。为了避免此类攻击，ZK-Rollup经常执行额外的操作以模糊原始证明数据。Lumoz针对ZKP的创新的两步提交算法采用了“先提交，后验证”的方法，规避了对证明和地址进行不必要的聚合计算。
此外，在一些开源的zkEVM中，ZKP的计算和提交是顺序进行的。当ZK-Rollup提交大量序列时，这可能成为瓶颈，因为矿工无法并行计算多个ZKP。Lumoz的两步提交算法实现了ZKP的并行计算和顺序提交，使矿工能够同时执行多个ZKP生成任务，显著提高了ZKP生成效率。
Lumoz团队还改进了ZKP递归聚合算法，显著提高了集群中机器资源的利用率，进一一步加快了ZKP计算。在实际环境中进行的压力测试显示，使用一个由20台机器组成的机器集群（每台机器配备128核CPU和1TB内存），可以在约40分钟内维持27.8个交易每秒的速率。在类似条件下，Lumoz成功将平均交易确认时间从大约5-6分钟缩短到约3分钟，将ZKP生成效率提高了约80%。
随着越来越多的ZK-Rollup和矿工的参与，ZKP计算能力市场的需求和供应规模将继续扩大，使Lumoz的PoW算法所提供的效率改进越发显著。
Lumoz链
Lumoz链是作为基础链之一，不仅支持Lumoz ZK-PoW云，还为ZK-Rollup提供进一步的优化。这些优化包括使用预编译合约加速ZKP验证、数据分片支持以及基于ETH 2.0的PoS共识。未来还将扩展支持EIP-4844、DankSharding和其他完全分片解决方案，可能将Rollup的燃气成本降低到接近零。
以太坊目前是全球最大的去中心化网络，拥有超过50万个节点。这些节点提供了重要的分散性，并且展望未来，由于数据分片技术的支持，它们将提供极高的数据可用性。受以太坊的启发，Lumoz链选择增强从ETH 2.0衍生出的PoS共识。我们预测，Lumoz链将拥有超过10万个节点的强大网络。
在考虑Rollup时，一个问题是如何进一步实现序列化的去中心化，而不是依赖于一个中心化的节点进行打包。一种实际的方法是允许Lumoz链的区块提议者同时为Rollup层提议区块，从而有效地分离了构建者和提议者的角色。构建者通过无许可的P2P网络获得支持，而提议者则依赖于Lumoz链的区块提议者。这种方法消除了单个节点的可用性风险，同时保持对Miner Extractable Value（MEV）和审查制度的抵抗力。
因此，Lumoz链提供了一个标准化的去中心化序列化机制，其中区块提议者还为Rollup提议区块。通过这种方式，ZK-Rollup不仅继承了来自更高层的安全性，还继承了其分散化程度。
Lumoz链引入了一种混合共识模型，包括PoS和PoW：
在Lumoz链中：
PoS：Lumoz计划采用并修改以太坊2.0的PoS算法。它允许持有Lumoz代币的任何人成为验证者，验证者可以从Lumoz链中获得区块奖励和燃气费用。
在Rollup层中：
PoS（序列化器）：验证者在Lumoz链和Rollup层（即数据批次）中提议区块。因此，他们也充当Rollup层中的序列化器，在那里他们可以从交易中获得燃气费用。
PoW（证明者）：任何具备足够计算能力进行ZKP计算的个人都可以成为Rollup层中的证明者。根据PoW规则，证明者从序列化器提交的Rollup层区块中生成zk证明。
做个比较，ZK-Rollup类似于一台计算机，硬盘代表PoS提供的数据可用性，而CPU则反映了PoW授予的计算能力。Lumoz链的任务是在PoS和PoW之间取得平衡，使所有参与方能够最大程度地发挥贡献和获益，从而提高大规模ZK-Rollup网络的性能和用户体验。
MOZ 代币的供应和需求
关于代币的供应和需求，Lumoz代币（MOZ）将作为PoS和PoW奖励进行铸造，分别面向验证者和矿工。在预阿尔法测试网阶段，PoS和PoW的区块奖励比例暂时设定为1:2。未来，这个比例将根据网络的ZKP计算能力供需关系进行动态调整。
PoS奖励
正如之前所述，Lumoz链采用了基于ETH 2.0的增强PoS共识机制。为了成为验证者，用户必须将一定数量的MOZ代币存入一个存款合约，并运行三个独立的软件模块：执行客户端、共识客户端和验证者。这些验证者监督着在网络中流通的新区块的验证，并偶尔生成和传播新的区块。如果验证者被发现不诚实或不活跃，他们抵押的MOZ将作为惩罚被没收。
根据PoS机制，Lumoz链保持了固定的区块生产速率。时间被细分为时隙，每个时隙持续12秒，并由32个时隙组成一个纪元。在每个时隙中，随机选择一个验证者提议一个新的区块。这个验证者负责创建并向网络中的其余节点广播新的区块。同样，在每个时隙中随机选择一个验证者委员会，他们的集体投票确认所提议区块的有效性。对于这个机制的详细理解，请参考以太坊的PoS共识模型。
对于阿尔法测试网阶段，Lumoz链计划整合EIP-4844。这引入了数据可用性采样（DAS），用于确保经过执行的ZK-Rollup的交易数据是可用的，而不会过度负担任何单个节点。在实践中，每个验证者将随机从数据块中提取交易数据以验证其存在性。同样的方法也可以确保来自区块生成者的所有数据对于安全的轻客户端是可访问的。根据提议者-构建者分离（PBS）原则，只有区块构建者需要处理整个区块，而其他验证者将使用数据可用性采样进行验证。
请注意，Lumoz链的具体参数可能会有所变化，最新的数值可以在代码仓库中获得。
广义上说，质押鼓励个人参与网络保护，从而促进去中心化。验证者节点可以在普通笔记本电脑上运行。一些委托质押池甚至允许那些持有的MOZ代币数量不足的用户进行质押活动。
PoW奖励
基于Lumoz提供的ZK-Rollup发射台，开发者可以选择在基础链上建立自己的ZK-Rollup。为了支持众多ZK-Rollup所需的大规模硬件资源，Lumoz提供了一个统一的ZKP计算市场，鼓励矿工（或证明者）为这些ZK-Rollup生成ZKP。这就是Lumoz的ZK-PoW机制。
单个Rollup序列的奖励分配
ZK-PoW是一个多链协议，意味着PoW奖励将分布在包括以太坊、Lumoz链、BNB链和Polygon PoS在内的各种基础链上。每个基础链的PoW奖励数量取决于注册的Rollup时隙数、ZKP工作负载等因素。
对于每个基础链，在一个区块内，每个Rollup只能提交一个序列（可以包含多个Rollup的区块）。每个序列将平等分享当前区块的PoW奖励。举个例子，如果在基础链的一个区块中有四个Rollup提交了序列，那么PoW奖励将被分成四份，每个序列获得区块PoW奖励的四分之一。当然，有些区块可能没有任何Rollup提交序列，因此实际的PoW通胀可能低于预期。
未来，每个序列将根据相应的ZK-Rollup类型、Rollup交易数量、燃气使用量等进行工作负载估计，以不同的价格定价不同的序列。
证明者的质押和惩罚
为了防止与证明者相关的恶意行为，证明者需要在特定的系统合约中进行注册并质押代币。证明者可以自由参与一个或多个Rollup的PoW挖矿。证明者需要在每个他们希望参与的Rollup的系统合约中抵押一定数量的 MOZ。如果当前的抵押量低于阈值，他们将不被允许为该Rollup提交ZKP。证明者提交ZKP所获得的奖励将根据抵押份额的比例分配，从而防止证明者多次提交ZKP的恶意行为。
对于以下行为，证明者将受到不同的惩罚：
如果证明者提交了错误的哈希。
如果没有ZKP通过验证，则提交哈希的所有证明者将受到惩罚。被没收的Lumoz代币将被销毁。 有关ZKP的两步提交机制的更多细节和考虑事项，请参考官方文档。证明者的质押额和惩罚具体数值可能会在未来发生变化。
开发者租赁Rollup槽位
在每个基础链上，Lumoz将部署ZK-PoW协议。开发者可以通过ZK-Rollup发射台一键注册Rollup槽位，从而创建自己的ZK-Rollup。该ZK-Rollup所需的所有硬件资源由去中心化的Lumoz网络提供。开发者需要支付Rollup槽位的租金，并且租金的一部分将直接销毁。
除了固定的租金外，开发者还可以为他们的ZK-Rollup提供额外的ZKP补贴，以鼓励矿工提供计算能力。
有关租金和补贴的具体规则和参数可以在官方文档或代码仓库中找到。
治理和发展
Lumoz网络的功能和性能将随着时间的推移不断发展。以下是一些较高优先级的例子：
根据整个网络中ZKP计算能力的供需关系动态调整PoS和PoW的奖励分配比例。
验证者的数据分片和数据可用性采样将为整个Rollup层提供更丰富的存储空间，容纳更多的ZK-Rollup生态系统。
Rollup提议者和构建者的分离使得Rollup层可以使用Lumoz链的验证者作为区块提议者，从前一层继承了去中心化的特性。
优化矿工的质押和惩罚机制，鼓励矿工提供持续稳定的ZKP计算能力。
应用开发者为他们的Rollup补贴ZKP生成，以激励矿工提供计算能力。
基于ZK-Rollup类型、Rollup交易数量、燃气使用量等的工作负载估计，为Rollup批次建立个性化定价机制。这些改进将显著增强Lumoz网络的实用性，从而促进ZK-Rollup作为服务的长期发展和繁荣。
在Lumoz主网启动后，将建立一个Lumoz DAO，其中包括一个合理的流程和机制来共同决定网络的未来。Lumoz主网的所有参数和机制的更新将通过Lumoz DAO确定。重要的是要强调Lumoz是一个共同构建的经济体，并随着时间的推移而发展。未来的改进将在DAO提案中详细说明，解释这些计划如何有利于Lumoz经济和每个参与者类别的长期利益。随着网络的发展，建立一个能够独立和强大运行的经济体，而无需大量工具和补贴，是至关重要的。
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