RTE:zkPorter：L2 擴展的突破 將如何帶來 20000+ TPS？

編者按：zkSync是MatterLabs團隊開發的基于zkRollup技術的以太坊Layer2解決方案，目前GitCoin、imToken、Argent等平臺已經支持zkSync方案，提供了繞過Layer1的Layer2直接支付體驗。但MatterLabs團隊認為，僅靠Rollups(無論是OptimisticRollups還是ZK-Rollups)來擴展以太坊是遠遠不夠的，因為Rollups依賴的鏈上數據可用性帶來了固有限制，使得Rollups難以滿足未來數以百萬計的新主流用戶的需求。為此，MatterLabs團隊公布了其雄心勃勃的zkSync2.0路線圖，zkSync2.0將引入一個全新的整體架構，提供zkRollup和zkPorter兩種賬戶的混合體驗(用戶可以在這兩種賬戶中自由選擇，且二者是完全可互操作的)。本文中，MatterLabs團隊將介紹zkPorter將如何實現20000+TPS。

以下是正文：

向Layer2的大規模遷移即將發生。隨著諸多應用協議從以太坊基礎層(Layer1)轉移到OptimisticRollups和兼容于EVM(以太坊虛擬機)?的ZK-Rollups，許多人希望我們最終將能使鏈上交易費可控。但每個致力于擴展以太坊的人都知道這個行業的一個骯臟秘密：即使有了Rollups，我們最終可能也會回到我們開始的地方。這是因為，交易吞吐量的任何實際增長都將很快會被誘導需求所吞噬。

Polyhedra建立在LayerZero的zk輕客戶端新增支持Fantom:6月1日消息，ZK基礎設施初創公司Polyhedra Network發推宣布其建立在LayerZero的zk輕客戶端新增支持Fantom，Polyhedra為Fantom上零知識證明的大量采用提供支持。[2023/6/2 11:53:21]

Rollups只能提供吞吐量的線性增長——所有數據仍然必須傳播給所有全節點(fullnodes)。而要實現真正的可擴展性，我們需要吞吐量的指數級增長。

這就是為什么我們認為這是一個非常重要的突破。我們設計了一個具有20,000+TPS的系統，它提供了比OptimisticRollups更多的安全性?(見下圖)。更重要的是，它將在6個月后與zkSync2.0一起上線主網。

為何光有Rollups還不夠？

2020年10月，Vitalik宣布了一個以Rollup為中心的以太坊路線圖，并預測如果所有Layer1活動都轉移至Rollups，那么以太坊將可能實現大約3000的凈TPS。這很快就會成為現實了：OptimisticRollups和ZK-Rollups現在都支持EVM兼容性，它們正在推動應用從Layer1向Layer2的快速簡單遷移。

基于zk-Rollup的Layer 2隱私協議Zecrey獲得Polygon基金會的資助:10月24日消息，基于zk-Rollup的Layer 2隱私協議Zecrey宣布獲得Polygon基金會的資助。[2021/10/24 6:10:24]

以太坊正在以爆炸式、指數級的速度增長。在過去一年的時間里，DeFi用戶數量從15萬增加到超過180萬，但是Gas費用的增長速度快了16倍?(每筆Uniswap交易由0.20美元至36美元)！見下圖：

為何會這樣？因為任何可擴展性的提升都將伴隨著用戶金融活動/交易的增長，并伴隨著新用例的增加。我們不妨想想在過去一年里同時發生的事情：

DEX月交易量：從17.2億美元增長到了670億美元；

DEFi總鎖倉量：從7億美元增長到了800億美元(漲幅達到11000%！)

在1個月內，NFT交易平臺OpenSea的銷售額從500萬美元增長到了1億美元。

與以太坊主網相比，OptimisticRollups只能提供大約25倍的可擴展性提升，而ZK-Rollups僅提供大約100倍的可擴展性提升。不知不覺中，我們又將會回到起點：大多數普通用戶仍將負擔不起Gas費用和使用以太坊。

StarkWare推出ZK Rollup擴容方案StarkNet Alpha2版本:金色財經報道，據官方消息，StarkWare推出ZK Rollup擴容方案StarkNet Alpha2版本。StarkWare發布了一個測試框架，開發人員現在可以在本地有效地測試他們的合約。新功能包括可組合性，支持智能合約之間的交互；本地測試框架，將允許開發人員通過在本地測試其StarkNet合約部署和交互來加快dApp開發，此版本僅包L2交互，下一版本將擴展功能和易用性；性能提升，改進了StarkNet的設計，支持更高的吞吐量和更短的驗證生成時間，允許創建更大的區塊，從而降低每個交易的成本。添加了一個內置函數來支持StarkNet合約中更高效的按位運算（文檔）；以及StarkNet正在從Ropsten遷移到Goerli。[2021/9/1 22:53:12]

加密貨幣即將成為主流。在這個擁有38億部智能手機的世界里(相比之下，Metamask的月活躍用戶為300萬)，我們需要在可擴展性方面增加1000倍才能應對即將到來的用戶量增長。這種可擴展性的缺口，正是激發了我們搭建zkPorter。

zkPorter：推動加密貨幣大規模采用的引擎

在zkSync2.0中，Layer2狀態將分為兩部分：擁有鏈上數據可用性的zkRollup和擁有鏈下數據可用性的zkPorter。

zkSync 1.x主網升級將于今晚11點開始，持續2-3小時:據官方消息，zkSync 1.x主網升級將于今晚11點開始，持續2-3小時，期間zkSync主網將無法使用。官方表示將升級合約和服務器以支持zkSync 1.x交換、NFT、一個新的事件系統和無許可代幣上線。[2021/7/14 0:52:43]

這兩個部分都將是可組合和可互操作的：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。從用戶的角度來看，唯一可察覺的區別是zkPorter賬戶的交易費將減少100倍。

想象一下：Uniswap在zkRollup上部署了他們的智能合約，zkPorter賬戶的用戶可以只支付<$0.03的交易費就能進行代幣兌換。為什么會這么便宜呢？這是因為，絕大部分的Rollup費用是由于在以太坊(Layer1)上發布數據的成本；而zkPorter賬戶可以在該Uniswap合約上進行數千次幣幣兌換，但僅需向以太坊發布一次數據更新。

zkPorter賬戶的數據可用性將由zkSyncToken持有者(即“守護者”，Guardians)保護。這些“守護者”將通過簽署區塊來跟蹤zkPorter上的狀態，以確定zkPorter賬戶的數據可用性。守護者們通過質押zkSyncToken來參與PoS，因此任何數據可用性的失敗都將導致他們的質押金被罰沒。這為zkPorter上的數據可用性提供了加密經濟保障。

波卡二層擴容協議Plasm Network成功部署ZK Rollups:據官方消息， 波卡二層擴容協議Plasm Network表示，今天成功在Plasm Network部署ZK Rollups。[2021/1/14 16:10:53]

需要注意的是，zkSync中的PoS比側鏈等其他系統中的PoS安全得多。這是因為，zkSync的守護者本質上是無權的：守護者無法竊取資金。他們只能停止生產區塊；而在這種情況下，用戶仍然可以提取他們的資金。

每個用戶都可以自由選擇自己的安全閾值。任何想要獲取以太坊鏈上所有可用數據的用戶都可以完全停留在Rollup上面；但如果你是一個對交易費敏感的用戶，你就可以選擇在zkPorter上安家落戶(我們猜想，交易者和新用戶最有可能使用zkPorter)。這種鏈上/鏈下混合的數據解決方案稱為Volition。

這將解鎖那些原本在Layer1或者傳統的Rollups上不經濟的整個應用程序類別。現在這些應用進入以太坊中，并為以太坊用戶服務。

zkPorter對比OptimisticRollups

借助于密碼學的零知識證明，這一切都是可能的。OptimisticRollups無法以zkPorter的方式實現這種擴展。如果在某條OptimisticRollup鏈中，數據可用性被轉移至鏈下，那么該Rollup鏈的惡意運營者將能夠竊取在Rollup中的所有資金，而沒有任何人能夠向其發起挑戰(注：OptimisticRollups中使用欺詐證明(fraudproofs)來對潛在的欺詐行為發起挑戰，而欺詐證明的校驗依賴于以太坊Layer1鏈上的數據可用性)。

同時，zkPorter有著比OptimisticRollups更強的安全保障。為什么呢？我們來簡要概述一下二者的潛在攻擊的成本和收益。

1)攻擊成本

截至當前，通過協調51%的算力來攻擊一條OptimisticRollup鏈的成本不到7000萬美元(當以太坊2.0PoS到來時，這將不是什么大問題)；另一方面，如果攻擊者想要使zkPorter中的數據不可用，那么攻擊者將需要買入和累積相當于所有被質押的SyncToken的2/3的價值(幾乎可以肯定會超過7000萬美元)。此外，由于該攻擊者在大量買入這些Token的時候會引發重大的滑點(且那些已經被質押的Token無法被購買)，因此實施這種攻擊將比現貨價格的成本要高得多。

2)Attackgains攻擊帶來的收益

如果一條OptimisticRollup被成功攻擊了，攻擊者可以盜取該Rollup中的所有資金。這大大增加了攻擊者的攻擊動機。而針對zkPorter的攻擊無法直接盜取資金：如果攻擊成功，攻擊者只能停止區塊生產，而不能盜取用戶資金。這種想要從服務中斷中獲取盈利的難度，大大降低了此類攻擊的動機。

在zkPorter上進行構建

zkPorter即將到來。MatterLabs團隊正在致力于在6個月內將其投入生產。很快，我們就可以做好我們的蛋糕并開吃。

zkPorter將在我們的下一代智能合約平臺zkSync2.0中可用，該平臺將支持Solidity。我們的目標是在今年5月推出公開測試網，并在夏季晚些時候主網上線。

在此期間，你可以使用zkSync1.x進行支付(它從2020年6月開始在主網上運行)。在幾周之后，zkSync1.x將支持幣幣交易(通過原子互換或者限價訂單實現)，以及支持原生的NFTs(非同質化代幣)的鑄造、轉讓和原子互換。

想要通過我們團隊獲取早期訪問或者支持？聯系我們：hello@zksync.io

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特別感謝HaseebQureshi對這篇文章的校審和評論！

原文鏈接：

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

正文中涉及的鏈接：

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

:https://ethereum-magicians.org/t/a-rollup-centric-ethereum-roadmap/4698

:https://medium.com/matter-labs/zksync-2-0-roadmap-update-zkevm-testnet-in-may-mainnet-in-august-379c66995021

:https://medium.com/starkware/volition-and-the-emerging-data-availability-spectrum-87e8bfa09bb

:https://www.notion.so/Matter-Labs-Team-Handbook-43342b471fe14f05b2baf250cb7c7a02

:https://www.notion.so/Career-at-Matter-Labs-4a69ed0f7acb45c89f662cf12dbc2464

*本文首發于Unitimes?App*

撰文：MatterLabs

編輯：南風

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