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

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20000TPS。

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。

OKX Ventures宣布投資基于zkRollup的Layer2網絡 Taiko:6月8日消息，OKX Ventures 宣布投資基于 zkRollup 的 Layer2 網絡 Taiko，Taiko 可以使開發者和用戶能夠安全地體驗以太坊，交易費用更低，而且不需要考慮任何變化。

OKX Ventures 創始人 Dora 表示，Taiko 構建的 zk-EVM 屬于 Type1 梯隊，即完全的以太坊等效性，是當前 zkEVM 領域最具潛力的項目，也是以太坊創始人 Vitalik Buterin 在推特中點名的 ZK-EVM 五大選手之一[2023/6/9 21:24:57]

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20,000TPS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。

數據：zkSync EraTVL已達4億美元:6月4日消息，據L2BEAT數據，zkSync Era網絡TVL已達4.02億美元，過去一周漲幅為23.6%。此外，zkSync Era網絡過去30天的總交易筆數為1632萬筆，超過Optimism的790萬筆，僅次于Arbitrum的2626萬筆。[2023/6/4 21:15:03]

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。

以太坊二層網絡zkSync已在Go?rli測試網上提供v1新開發環境:8月3日消息，以太坊二層網絡zkSync宣布已在Go?rli測試網上提供了v1的新開發環境。由于合并導致的潛在網絡穩定性問題，我們已從Ropsten和Rinkeby遷移至Go?rli和Sepolia。zkSync表示，如果開發人員在遷移時遇到問題，可在Discord上向官方發送消息。[2022/8/3 2:55:00]

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。

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。

The Graph集成以太坊layer2擴展方案zkSync:11月25日消息，以太坊layer2擴展方案zkSync開發團隊MatterLabs宣布，去中心化索引協議The Graph正在與zkSync集成，允許來自The Graph支持的開放API的索引數據讀取和組織zkSync2.0數據，從而實現更快、更有效的訪問。[2021/11/25 7:09:41]

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。

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。

ZKSwap開發負責人 Alex Lee：構建支持通用 EVM 的 rollup 擴容解決方案 ZKSwap在路上:據官方消息，2021年04月12日晚，由Gate.io主辦的直播專訪節目《酒局幣赴》邀請到ZKSwap開發負責人 Alex Lee直播分享近期最新發展。直播期間Alex與Gate.io合伙人酒兒就面對市場競爭格局產生變化后，ZKS將如何把握機遇與挑戰進行了探討與交流。

Alex 表示，目前，Layer2賽道已經是一片繁榮了，技術上不斷創新，各種產品也層出不窮。ZKSwap推出的 Zkspeed 擴容方案兼顧了 ZK-Rollup、Validium 和 Optimistic rollup 方案的特點。即實現所有與 Layer1 交互的交易數據全部上鏈（ZK-Rollup），把單純 Layer2 的交易數據存放在鏈下（Validium），交易 hash 數據上鏈，同時 ZKSpeed 也會提供一個完全上鏈的版本，這樣可以實現更高的安全性，并提供零知識證明保證狀態轉換的有效性。雖然目前 ZKSwap 的方案還不兼容 EVM，但ZKSwap 團隊的愿景正是構建一個支持通用 EVM 的 rollup 擴容解決方案，使得其他應用無需重新編寫智能合約就能實現快速遷移，目前 ZKSwap 團隊已經投入研究，并取得了一些進展。[2021/4/12 20:12:00]

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。

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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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