ZKS:深度解析zkSync 2.0架构与核心基础设施

编译作者：水多多|zkSync

我可以把你比作夏日吗？你的可扩展性和安全性更高。狂风确实震撼了五月亲爱的心灵，夏天的租约日期太短了。——中本聪莎士比亚，2021介绍

面对最大的技术挑战，我们开始在与EVM兼容的环境中部署智能合约。测试网的第一个版本已经上线：您已经可以使用区块浏览器查看zkSync2.0上的活动。在这篇文章中，我们将深入解释每个关键组件、提供进度更新以及下一个版本的计划。主要成就

在密码学方面，zkEVM的指令集已经完成，两种实现都完成了：在电路中和在执行环境中。在编译器方面，用Solidity和Zinc编写的智能合约现在可以编译成zkEVM字节码。在核心基础设施方面，全节点集成已完成，能够成功部署和执行已编译的智能合约。虽然zkEVM和核心2.0基础设施已准备好公开，但编译器需要做更多工作才能正确覆盖所有边缘情况。为了提供更全面的开发者体验，我们决定在编译器100%可靠后立即开放对zkEVM、编译器和核心SDK的访问。zkSync2.0与以太坊的比较

大多数东西看起来和感觉都是一样的。以下是一些重要的区别：Solidity智能合约

Hyperpay钱包与Golff达成深度合作并支持Golff挖头矿:据官方消息，HyperPay钱包将于9月9日支持一站式加密银行Golff流动性挖矿，用户可在HyperPay中创建自管钱包并导入资金，在DApp界面中进入Golff平台直接挖矿操作。近期，双方还将合作推出DeFi理财狂欢节，即在HyperPay托管钱包中上线Golff挖矿理财专场，帮助用户在其平台挖矿，0门槛、0 Gas费、0服务费。

据悉，Golff DeFi门槛较低，操作流畅并同时兼顾中西方使用习惯， 95%的治理代币GOF通过流动性挖矿产出，团队无代币保留，创新型收益聚合器及理财增强保险让用户的收益更高。[2020/9/9]

支持以太坊中的大多数操作码！但是，也有一些例外：此版本不支持ADDMOD、SMOD、MULMOD、EXP和CREATE2操作码，但将来会支持。我们暂时不支持KECCAK256操作码，而是自动将其所有调用替换为调用另一个抗冲突哈希函数。KECCAK256稍后将作为预编译器引入。我们决定不包含SELFDESTRUCT操作码，因为以太坊计划将其删除。我们可能会删除对完整256位XOR/AND/OR操作码的支持，因为这些操作码仅存在于已编译的用于位掩码的可靠代码中。这可以由编译器使用其他操作码来完成。gas

在zkSync2.0中，有一个不同的gas概念。交易价格将根据当前的L1gas价格和ZKP生成成本而波动。智能合约调用将具有最大数量的zkEVM步骤和存储写入参数。Web3API

CoinBene满币与BitPro社区达成深度战略合作:据官方消息，CoinBene满币与BitPro社区达成深度战略合作，BitPro社区签约成为CoinBene满币合约营运商，将享有全球市场营运、渠道商招募以及全方面业务拓展等权益。BitPro社区负责人潘缘以及CoinBene双方，将围绕虚拟货币展开全方位合作，帮助社区人员有更好的合约体验，共建线上共识社区。

CoinBene满币数字资产交易平台，在全球180多个国家和地区拥有500多万用户，日活跃用户数超10万，日均交易额30亿美元。2019年初，平台战略布局合约衍生品市场，主要为投资者提供安全、稳定，以BTC、USDT进行结算的永续合约服务，未来CoinBene满币将继续深化与社区合作。[2020/4/21]

下一个版本将包括我们的Web3API实现，它将与以太坊文档定义的Web3标准兼容。事件将开箱即用，所有服务都可以轻松集成。zkSync包括L1没有的功能，例如提交和最终块的概念。因此，将会有额外的方法让开发人员更精确地控制数据。Web3客户端代码将接收与您在以太坊上相同的数据，但可以使用“zksync_”命名空间请求专门的信息。因为zkSync有多种交易类型，并且使用EIP712签名，所以`eth_sendRawTransaction`数据的格式会与L1不同。但是，编码对应于以太坊ABI，所以支持它并不困难。签署交易

动态 | 梦网集团：深度布局“区块链+通信”:据证券时报消息，梦网集团(002123.SZ)向证券时报回应其在区块链领域的布局情况时表示，目前，梦网集团区块链主要涉及三大业务：网间清结算、可信账单支付和通信反欺诈溯源平台，而在梦网集团云通信战略部署中，基于区块链技术的“可信云”已成为公司四大战略版块之一。其中，区块链网间结算平台基于手机通话或其他通信数据，通过区块链的方式进行密钥管理、身份管理，提供细粒度敏感业务数据或隐私数据加密保护，保护业务数据安全和隐私安全，防止欺诈，提升安全级别。而可信通信结算层的应用，能够在支持与运营商之间直接结算DCB（Direct Carrier Billing）的同时，通过智能合约独立运行的沙箱环境，保障交易数据的隐私性，提高交易的自动化水平。[2019/10/28]

zkSync2.0中的交易可以通过2种方式授权：用户可以通过签署EIP712消息，使用他们的普通以太坊钱包签署交易。任何帐户都可以设置一个公钥来创建我们的内部Schnorr签名来签署交易。这允许基于智能合约的钱包与zkSync2.0进行交互，而无需发送L1消息的额外费用。存储效率提升

每个块仅应用一次存储槽覆盖。这意味着如果多个用户与单个AMM合约交互，则AMM合约的存储槽将仅被覆盖一次。这允许定序器在以后向用户退还单次写入的共享成本。预编译

声音 | 房爱卿：要促进电商技术创新 使区块链等技术电子商务深度融合:据每日经济新闻报报道，全国政协经济委员会副主任房爱卿指出，要促进电商技术创新，使物联网、人工智能、大数据和云计算、区块链等技术与电子商务深度融合，为电商提供更为高效、安全的技术手段和交易方式。[2019/8/24]

“预编译”机制已计划好，但稍后会发布。我们计划首先支持keccak256、sha256哈希和ECDSA恢复原语。可以根据需求和复杂性考虑包含其他预编译，例如Blake2f轮函数。进一步的限制

zkSync2.0的第一次迭代可能会对每笔交易施加32次智能合约调用的额外限制，直到实施适当的记账机制为止。执行跟踪将有一个硬限制，但它将与以太坊块大小的当前限制相当，并且不应影响大多数协议。可能会有更多限制，但我们的目标是在最终版本中将它们减少到绝对最低限度。深入了解zkSync2.0架构

你可能听说过区块链三难困境，但在扩展以太坊时，还有第四个因素：可编程性。当前所有的扩展解决方案都存在于牺牲一些安全性、分散性和可编程性以实现可扩展性的范围内。zkSync2.0的设计结合了以下2项技术突破，最大限度地发挥了所有4项功能：zkEVM：为我们与EVM兼容的zkRollup提供动力的引擎，这是唯一支持L1安全性和可靠智能合约的解决方案。zkPorter：一个链下数据可用性系统，可扩展性比rollups高2个数量级。

Themis与链安科技达成深度战略合作:近日，Themis（GET）团队宣布与成都链安科技就区块链安全验证，智能合约的开发、审计、安全验证等达成战略合作关系。链安科技是一家知名的区块链安全技术服务商，致力于利用形式化验证理论和方法，提高区块链平台和智能合约的安全性和功能性。Themis致力于打造数字资产多中心托管基础设施，应用范围包括数字资产场外交易、数字资产电商和数字资产基金托管等。[2018/6/5]

由于zkEVM和zkPorter是可互操作和可组合的，zkSync2.0能够显着优于所有其他扩展解决方案。目前的共识是Eth2数据分片将在2022年底到来，以在不牺牲去中心化的情况下提供指数级更大的数据可用性层。zkSync的zkRollup技术与Eth2数据分片相结合是最终目标，在不牺牲任何4个因素的情况下达到100,000+TPS。状态树

zkSync2.0状态树覆盖了以太坊的全部160位地址空间。每个帐户将驻留在状态的zkRollup部分或zkPorter部分。zkRollup和zkPorter账户完全一样，除了一个组件：保证数据可用性。zkRollup交易数据通过calldata发布到以太坊，zkPorter交易数据发布到zkSyncGuardian网络，zkSync代币持有者参与权益证明。发布数据的地方是成本和安全性之间的权衡。zkPorter交易比汇总交易便宜得多，但它有可能冻结您的资金。然而，zkRollup和zkPorter账户的有效性都是通过零知识证明和以太坊来保证的。也就是说，zkPorter中的资金只能被冻结，不能被盗。zkRollup和zkPorter账户的互操作性和可组合性让每个用户都有机会成为zkSync中的一等公民。部署在zkRollup端的Uniswap可以通过zkPorter账户访问以换取最低费用。zkSync2.0是一个系统，专为整个金融领域的用户而设计。密码学

我们的VM，通常称为zkEVM，不是EVM1:1副本，而是旨在能够运行99%的用Solidity编写的合约并保持其相同的行为，例如在恢复和异常期间。同时，编写zkEVM以在电路中高效地产生零知识证明。这是在我们的证明系统没有任何重大变化的情况下完成的；我们继续将PLONK与自定义门和查找表和以太坊的BN-254曲线一起使用。这是有利的，因为自2020年6月以来，该证明系统已在zkSync1.0以及使用相同证明系统的其他项目中进行了实战测试。经过数月的努力，我们再次激动地宣布：zkEVM的指令集已经完成并在电路和执行环境中实现。这里有一个重要的区别：电路和执行环境中的实现是分开的，用于不同的目的。生成执行跟踪的证明并提供见证是电路的工作，但这非常慢。另一方面，执行环境是rust中zkEVM的直接实现，高效且快速。如果我们要依靠电路来生成和执行证明，那么交易的最终确定性将需要数小时。证明生成和简单执行的分离使得zkSync上的交易能够即时结算。接下来，我们专注于将zkEVM和编译器结合在一起，并将递归结合在一起：块之间的递归，它允许我们为N个块发布一个证明，块内的递归，它聚合块的不同逻辑部分的子证明.这是简单的部分！自2020年6月以来，zkSync1.0的主网上已经使用了块之间的递归聚合证明。有关块内递归以及我们的zkEVM如何工作的更多信息，请观看此视频说明。编译器

我们正在同时开发两个针对zkEVM的编译器前端：Yul和Zinc。Yul是一种中间Solidity表示，可以编译为不同后端的字节码。Zinc是我们用于智能合约和通用零知识证明电路的基于Rust的语言。因为编译器是使用LLVM框架构建的，所以可以认为它具有前端Yul→LLVMIR和后端LLVMIR→zkEVM字节码。采用LLVM带来了几个主要优势：LLVM优化框架无与伦比：它从LLVMIR生成最高效的zkEVM字节码。使用较新版本的Solidity或Zinc，编译器前端将处理所有更改，而LLVM将使我们脱离对编译器后端的更改。将来，如果开发人员想用原生Rust或Javascript编写智能合约，只需构建该语言的编译器前端，智能合约就可以在zkSync中开箱即用。编译器的安全性对我们来说至关重要，并且已经通过了多套测试：Zinc和Yul编译器中的词法、语法和语义测试。我们对Zinc和Solidity的集成测试贯穿整个智能合约生命周期：从解析源代码到合约部署和在zkSync上执行交易。从Solidity存储库集成的广泛测试套件，并适用于我们的集成测试工具。每个套件已经包含数千个测试，我们将把这个数字至少增加一个数量级。我们的2个编译器已经成功部署并执行了两种语言的简单智能合约。但是还有更多的优化需要完成，一些复杂的LLVMIR语句需要翻译成zkEVM字节码。因此，我们决定在编译器处于更强大的状态之前不发布它。编译器完成后，我们将专注于让Zinc更具表现力和功能丰富，然后构建Rust编译器前端以允许使用原生Rust编写智能合约。核心基础设施

zkSync2.0核心由几个关键角色组成：全节点

通过虚拟机实现zkEVM字节码的预电路执行器环境状态在交易发送后几秒钟内可用，过滤掉可能使区块膨胀的明显不正确的交易，在内存池中执行交易并生成块。证明者

接收区块的见证人并生成零知识证明，用于并行证明生成的证明者接口，自定义证明者自动缩放器，可按需创建和终止证明者机器。交互者

用于观看和与以太坊L1交互的工具，根据代币价格、ZKP生成成本和L1gas价格计算交易费用。偏执狂监视器

Prometheus、elastic、sentry、uptime、几个独立的事件通知系统和自定义健康检查服务。这个核心基础设施功能齐全，已经集成了zkEVM执行器！让我们谈谈

编译器完成后，我们将一起共享对所有组件的访问权限！开发人员将能够部署Solidity/Zinc智能合约并通过Web3API进行交互。

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