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zkPorter: L2 擴容的突破

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Time:1900/1/1 0:00:00

向Layer2的大規模遷移即將發生。隨著協議從以太坊基礎層向Optimisticrollups再到兼容EVM的zkRollups轉移,許多人都希望我們最終可以使得鏈上gas費可控。但每個致力于以太坊擴容工作的人都知道這個行業的骯臟秘密:即使有了rollups,我們最后可能也會回到我們最開始的地方。這是因為吞吐量的任何實際增長都會迅速地被誘導需求所吞噬。

Rollups只能為吞吐量帶來線性增長——所有數據仍然必須廣播到所有全節點中。然而為了實現真正的擴容,我們需要實現吞吐量呈指數性增長。

這就是為什么我們認為zkPorter是一項重大的突破。它擁有20,000TPS,且比Optimisticrollups更加安全。更重要的是,它將在6個月之后與zkSync2.0一起上線主網。

為什么rollups不足以滿足擴容需求?

2020年10月,Vitalik發布了文章《以rollup為中心的以太坊路線圖》,文中他表示,如果所有L1的交易活動都遷移至rollups中,那么以太坊網絡的每秒交易量預估可以達到約3000筆。這一猜測很快就要成為現實了:optimistic和zkRollups現在都支持對EVM的兼容,也就是說應用可以快速且簡單地從L1遷移至L2。

以太坊正以爆炸式、呈指數級增長中。在一年內,DeFi用戶從15萬增長到180萬名——但是gas費的增長速度要快16倍!(Uniswap上的交易費從$0.20/筆漲到$36/筆)。

為什么?因為可擴容性的任何提高,都會帶來金融活動/交易的增長以及新的用例。我們來看一下過去一年同時發生的事情

?DEX月交易總量:17.2億美元→670億美元

?DeFi總鎖倉量:7億美元→800億美元(增長了11000%!)

數據:Polygon zkEVM上周TVL環比增長70%,創歷史新高:5月17日消息, 據官方數據披露,Polygon宣布Polygon zkEVM的增長和交易量創下歷史新高,上周Polygon zkEVM的TVL環比增長70%,是推出以來增長最多的一周;此外,5月14日單日交易量超1.3萬,創歷史新高。[2023/5/17 15:08:25]

?在一個月內,OpenSea的銷售量:500萬美元→1億美元

與以太坊主網相比,optimisticrollups將只會擴容約25倍,而zkRollups擴容約100倍。我們將在不知不覺中,又回到了起點:大多數普通用戶還是難以承受gas費和使用以太坊的成本。

加密行業很快就會成為主流。在這個擁有38億臺智能手機的世界中(相比之下,Metamask的月活躍用戶有300萬),我們需要將以太坊網絡的可擴展性提高1000倍才能應對接下來的需求。這中間的差距促使我們構建zkPorter。

zkPorter:推進加密貨幣大規模應用的引擎

在zkSync2.0中,L2狀態將會分成兩個部分:數據可用性在鏈上的zkRollup和數據可用性在鏈下的zkPorter。

這兩部分都是可組合且可互操作的:zkRollup上的合約和賬戶將能夠與zkPorter上的賬戶無縫交互,反之亦然。沒錯!這樣的話,從用戶的角度來看,唯一可察覺的區別就是zkPorter賬戶的費用減少了100倍。

想象一下:Uniswap將智能合約部署在zkRollup端,并且zkPorter賬戶上的零售用戶可以以<$0.03的交易費swap代幣。是怎么做到這么便宜的呢?這是因為絕大多數的rollup費用來自在以太坊主網上發布數據的成本。而zkPorter賬戶可以在Uniswap部署的合約上做數千次swap,但是只需要向以太坊主網上發布單次數據更新。

Polygon zkEVM將于下周推出經審計的升級版測試網:2月24日消息,Polygon Labs將于下周推出經審計的升級版Polygon zkEVM測試網。該測試網將與主網測試版推出的無許可、任何人準入、無白名單、真實資產、帶有工作驗證器的實時系統幾乎相同。

在部署審計升級的測試網后,Polygon zkEVM還將支持Etherscan,并進行FFLONK集成,提高驗證器性能。目前測試網的用戶暫時無需操作。一旦確定審計升級測試網的日期,Polygon Labs將提供鏈ID和其他必要的詳細信息,以便在新網絡中重新部署。[2023/2/25 12:28:16]

zkPorter賬戶的數據可用性將由zkSync代幣持有者(即“守護者”,Guardians)提供安全保障。他們將通過對區塊簽名以確認zkPorter賬戶的數據可用性來跟蹤zkPorter上的狀態。守護者質押zkSync代幣參與PoS,因此任何數據可用性上的故障都將導致他們被罰沒。如此一來,這為數據可用性提供了加密經濟上的保障。

值得注意的是,zkSync上的PoS比側鏈等其他系統上的PoS安全得多。這是因為zkSync的守護者本質上是沒有權力的:守護者無法竊取資金。他們只能停止生產區塊。而且在這種情況下,用戶將仍然能夠提取他們的資金。

每個用戶都可以自行選擇自己資金的安全閾值。如果用戶想要將所有數據可用性放在鏈上,就可以選擇完全留在rollup上。但是如果某些用戶比較在意費用,那么他們可以選擇使用zkPorter(我們猜測交易者和新用戶最有可能使用zkPorter)。這種可以自行選擇鏈上/鏈下存儲數據的架構叫做Volition。

這將吸引那些在L1s上甚至在傳統rollups解決方案上不太經濟適用的應用使用zkPorter。而現在,這些應用可以在以太坊上構建,為以太坊用戶服務了。

ZKSwap24小時交易筆數超過10萬筆 預計2月初上線以太坊主網:1月18日消息,基于ZK Rollup擴容技術的AMM去中心化交易所ZKSwap過去24小時處理的交易筆數超過10萬筆交易,其中包括47,977筆Layer2的swap交易和61,584筆Layer2到Layer1的提現交易。另外,根據系統在以太坊主網的部署情況,ZKSwap預計會在2月1日至2月8日之間上線以太坊主網。主網上線之后,ZKSwap將會進一步開發分布式的零知識證明網絡和Layer2的隱私支付工具(率先支持USDT的layer2隱私支付)以及隱私兌換協議(所有swap過程全部隱私)以及未來支持ERC-721和NFT token的swap交易。目前ZKSwap部署在以太坊Ropsten測試網上,是一個非常接近以太坊主網的測試網絡。ZKSwap團隊將在1月25號開啟測試網最后一輪活動,將測試流動性挖礦、交易即挖礦和智能合約鎖倉挖礦,以及模擬主網上線的環境和活動。除此之外,ZKSwap開發團隊已經完成了plonk算法的GPU版本的實現,TPS也會有大幅提升,在上線主網的時候也會部署。[2021/1/18 16:27:18]

zkPortervsoptimisticrollups

得益于零知識證明這一密碼學,這一切才有可能實現。Optimisticrollups按照zkPorter的方式實現如此大規模的擴容。如果Optimisticrollup將數據可用性放在鏈下,那么一名作惡的運營者就能夠盜取rollup中的所有資金,而不會受到任何人的挑戰。

同時,zkPorter有著比Optimisticrollups更強的安全保障。為了理解其中的原因,接下來我們簡要地概述一下zkPorter潛在攻擊的成本和收益。

1)攻擊成本

幣贏CoinW將于1月06日15:30在DeFi專區上線ZKS:據官方消息,幣贏CoinW將于1月06日15:30在DeFi專區上線ZKS/USDT交易對并開啟上線活動。據悉,ZKSwap是一套基于自動化做市商(AMM,Automated Market Maker)的代幣Swap協議。通過ZK-Rollup技術在Layer-2實現了uniswap的全套功能,同時提供無限可擴展性和隱私性。ZKSwap為流動性提供者和交易者提供超高吞吐量的Swap基礎設施,且交易無需任何Gas費用。詳情點擊鏈接:[2021/1/6 16:33:17]

截至今天,在Optimisticrollup上進行51%算力攻擊的成本不到7000萬美元(以太坊向PoS遷移之后,這將不是大問題)。另一方面,如果想要使zkPorter上的數據不可用,攻擊者將需要積累相當于所有zkSync質押代幣的2/3的量(幾乎可以肯定將超過7000萬美元)。再者,由于攻擊者在購買代幣時將會出現重大的滑點(且質押代幣無法被購買),因此發起這樣的攻擊要比現貨價格的成本要高得多。

2)攻擊收益

如果optimisticrollup被成功攻擊了,那么黑客就能盜取rollup中的所有資金。這極大地增加了攻擊動機。而如果黑客攻擊了zkPorter,ta無法直接盜取資金:就算攻擊成功,黑客只能停止生產區塊,而不能盜取用戶的資金。這種將攻擊變現的難度,極大地降低了此類攻擊的動機。

在zkPorter上構建

zkPorter即將到來。MatterLabs團隊正致力于研發工作,在6個月內推出產品級別的版本。很快,我們就能開始吃我們做的蛋糕了。

zkPorter將在zkSync2.0版本中可用——這是我們下一代智能合約平臺,將支持Solidity。我們的目標是在5月份推出公共測試網,并在夏季晚些時候上線主網。

分析 | ZkSystems:與WhatsApp、Telegram相比,DAPP幾乎沒有得到許多用戶:據bitcoinexchangeguide報道,根據ZkSystems使用來自stateofthedapps的數據進行的研究,與WhatsApp、Telegram相比,DAPP幾乎沒有得到許多用戶。該公司首席執行官Diana Rees稱,只有10%的基于以太坊的DAPP擁有普通用戶,并且不斷用于金融交易。zkSystems進行的研究涉及1812個以太坊DAPP。與其他平臺上的DAPP相比,基于以太坊的似乎表現不佳。由EOS運營的DICE每天擁有近50萬筆金融交易。此外,DappRadar前十名中幾乎所有有著大量交易的DAPP都在Tron網絡上運行。[2019/2/9]

同時,用戶也可以使用zkSync1.x用于支付用途(2020年6月份上線主網)。幾周后,1.x將支持交易以及NFT交易。

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Vitalik:

>zkPorter有著比Optimisticrollups更強的安全保障

我認為這個說法不恰當。假設兩種方案的代碼都沒有bug(在我看來,optimisticrollups在短期內出現bug的風險更小,但這是另一個問題),我更愿意將我的資產放在optimisticrollup上,而不是放在一個鏈下存儲數據可用性的系統上。

看一下這篇文章的論點:

>截至今天,在Optimisticrollup上進行51%算力攻擊的成本不到7000萬美元

這里舉出的數據是由Starkware列出來的,其觀點基本上是這樣的:一名攻擊者能夠租用足夠多的算力發起51%攻擊,花費的成本為$30/時。如果他們持續一周的審查攻擊,成本大約在$5000萬左右。

該論點有兩處錯誤:

?哈希值租用市場的流動性并不高,如果有人試圖租用這么多算力,將會出現兩種情況:要么沒有那么多可租用的哈希值,要么在嘗試租用時大大地提高了價格,同時警告了所有的用戶。特別是,該網頁(https://www.crypto51.app/)中,預測了使用Nicehash發起攻擊的成本,但這個網頁本身就展示了,Nicehash只能夠借出相當于以太坊網絡3%的哈希值。

?再者,盡管51%攻擊發生了,社區也不會坐以待斃。相反,社區會協調一個緊急分叉來使攻擊者下臺,這完全能夠在一周內實現(解決上海DoS攻擊的硬分叉只用了6天的時間,而解決51%攻擊就更容易了,因為這是一個軟分叉)。關于社區驅動的51%攻擊恢復,我在PoS的背景下已經詳細討論過了;而在PoW的背景下將更困難,因為攻擊者可以持續返回攻擊,但想要恢復也是非常可行的。

簡而言之,optimisticrollups的安全性不錯。

同時,該文章提倡的鏈下數據可用性委員會與基礎鏈相比,安全性低得多。此外,他們之間沒有緊密的耦合:如果一名攻擊者將鏈下數據可用性層的代幣全買了,那么以太坊社區根本無法保證可以幫助實行一個恢復分叉(事實上,最近的先例:當一個應用層結構受到攻擊時,甚至反對以太坊社區對鏈進行干預)。

另一方面,數據可用性層存儲在分片中將受到整個以太坊網絡的保護,兩者將緊密耦合。在我看來,在此期間如果一些應用使用鏈下數據可用性是沒問題的,但只有在基于分片的數據可用性可用之前,我們才可以明確鏈下數據為一個暫時的措施。但我認為這也沒有必要;僅僅使用當前以太坊鏈來做數據可用性儲存就可以了,容量已經可以達到4000TPS了,我無法想象未來幾年對交易的需求會超過這個水平。”誘導需求“確實存在,但不太可能在這個時候存在兩個數量級的潛在誘導需求。

@gluk64:

這篇文章很難做到既易于閱讀又能夠100%反映技術上的細微差別。我會盡量將它展開說:

我先強調一下,該文章的目的不是為了指出optimisticrollups不安全。相反,我們表達的觀點是:

1.在實踐中,這兩種方法都具有相當的安全性,但zkPorter要便宜幾個數量級。

2.同時,zkPorter與zkRollup有直接的聯系,也就是說可以提供更好的安全保障,并且比ORU便宜。再者,我們明確地建議將所有資金大的賬戶存儲在zkRollup中。

3.因此,使用zkPorter,用戶可以在兩者之間選擇a)更便宜和更安全b)便宜更多并且仍然相當安全。在這前提下用戶怎么還會選擇optimisticrollups呢?

即使你不同意zkPorter比ORUs更安全,好吧,這些論點依然成立!一旦zkRollupzkPorter上線,就不再需要optimisticrollups了。即使zkPorter的安全性就像簡單的側鏈那么糟糕(事實上并不是的,詳見下面”動機“部分),這個論點依然成立。

目前,認為zkPorter可能更安全的觀點是基于以下幾個互相支撐的獨立要素提出的:

1.蠻力攻擊(brute-force)的成本是可以量化和比較的。

2.針對性攻擊在optimisticrollups上更為現實。

3.攻擊zkPorter的動機要低很多。

讓我來詳細說一下這三點。

蠻力攻擊

>哈希值租用市場的流動性并不高

沒錯,但是這仍然是可行的。比如,一個攻擊者可能會租用大量的GPUs或者FPGAs。成本可能要比我們文章里估算的要高得多。但是這類攻擊的關鍵是:他們不需要運行一周。看似合理的投入就足夠了。

>盡管51%攻擊發生了,社區也不會坐以待斃。

如果是在PoS系統中,我很贊成這種觀點,但是在PoW系統中,這樣至少會極具爭議性。很多人會認為這是特定激勵系統的設計缺陷,因此要像對待Parity多簽bug一樣對待它。削弱區塊鏈的不可變性將很容易引發社區危機。

針對性攻擊

在實踐中,具有高價值和高吞吐量的ORU將僅僅由一些團體運營。盡管通過hacking社會工程學等手段對他們所有人進行攻擊是比較難的,但是有有著數十億美元的激勵,也不是不可能發生的。我們正生存在艱難的時期——現在全部民族國家都在努力地保護他們的核武器工廠免受黑客攻擊!

攻擊動機

這一點很明顯:與ORUs不同,zkPorter攻擊者只能凍結資產,而不能竊取資產。因此攻擊者并不能夠直接利用資產。此外,勒索數百萬零售用戶將非常困難,因為受害者很難達成任何共識。

最后的想法:zkPorter和ETH2分片

我確信數據可用性的最終目標是將ZKP和分片結合(e.g.由糾刪碼支持),而這只能在L1中實現。所以,沒錯,長期來看ETH2.0和3.0將占主導。

而在那之前,超安全的zkRollup和超便宜的zkPorter之間實現無縫互操作的方案將是中長期的選擇。

原文鏈接:https://medium.com/matter-labs/zkporter-a-breakthrough-in-l2-scaling-ed5e48842fbf

reddit討論鏈接:https://old.reddit.com/r/ethereum/comments/mq2lxd/zkporter_a_breakthrough_in_l2_scaling_matter_labs/

ECN的翻譯工作旨在為中國以太坊社區傳遞優質資訊和學習資源,文章版權歸原作者所有,轉載須注明原文出處以及ETH中文站。若需長期轉載,請聯系進行授權。

來源|MatterLabs

譯者注:本文分為兩部分,上半部分為MatterLabs對zkPorter的介紹;下半部分為Vitalik對文章的疑問與反駁,以及zkSync方的回復。

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