ROLL:zkPorter：L2 扩展的突破 将如何带来 20000 TPS？

编者按：zkSync是MatterLabs团队开发的基于zkRollup技术的以太坊Layer2解决方案，目前GitCoin、imToken、Argent等平台已经支持zkSync方案，提供了绕过Layer1的Layer2直接支付体验。但MatterLabs团队认为，仅靠Rollups(无论是OptimisticRollups还是ZK-Rollups)来扩展以太坊是远远不够的，因为Rollups依赖的链上数据可用性带来了固有限制，使得Rollups难以满足未来数以百万计的新主流用户的需求。为此，MatterLabs团队公布了其雄心勃勃的zkSync2.0路线图，zkSync2.0将引入一个全新的整体架构，提供zkRollup和zkPorter两种账户的混合体验(用户可以在这两种账户中自由选择，且二者是完全可互操作的)。本文中，MatterLabs团队将介绍zkPorter将如何实现20000TPS。

以下是正文：

向Layer2的大规模迁移即将发生。随着诸多应用协议从以太坊基础层(Layer1)转移到OptimisticRollups和兼容于EVM(以太坊虚拟机)?的ZK-Rollups，许多人希望我们最终将能使链上交易费可控。但每个致力于扩展以太坊的人都知道这个行业的一个肮脏秘密：即使有了Rollups，我们最终可能也会回到我们开始的地方。这是因为，交易吞吐量的任何实际增长都将很快会被诱导需求所吞噬。

多链流动性协议Symbiosis已集成zkSync生态DEX SyncSwap:5月6日消息，多链流动性协议Symbiosis在推特上宣布，其已集成基于zkSync的DEX SyncSwap。[2023/5/6 14:45:49]

Rollups只能提供吞吐量的线性增长——所有数据仍然必须传播给所有全节点(fullnodes)。而要实现真正的可扩展性，我们需要吞吐量的指数级增长。

这就是为什么我们认为这是一个非常重要的突破。我们设计了一个具有20,000TPS的系统，它提供了比OptimisticRollups更多的安全性?(见下图)。更重要的是，它将在6个月后与zkSync2.0一起上线主网。

为何光有Rollups还不够？

2020年10月，Vitalik宣布了一个以Rollup为中心的以太坊路线图，并预测如果所有Layer1活动都转移至Rollups，那么以太坊将可能实现大约3000的净TPS。这很快就会成为现实了：OptimisticRollups和ZK-Rollups现在都支持EVM兼容性，它们正在推动应用从Layer1向Layer2的快速简单迁移。

以太坊正在以爆炸式、指数级的速度增长。在过去一年的时间里，DeFi用户数量从15万增加到超过180万，但是Gas费用的增长速度快了16倍?(每笔Uniswap交易由0.20美元至36美元)！见下图：

zkSync：Sushi将与zkSync 2.0集成:据官方消息，Sushi生态将与zkSync 2.0集成。Matter Labs首席产品官Steve Newcomb表示，Sushi的DeFi工具生态系统与EVM兼容的ZK-rollup的安全性和可扩展性相结合，将为zkSync不断发展的生态系统带来新的灵活性。[2022/10/27 11:48:15]

为何会这样？因为任何可扩展性的提升都将伴随着用户金融活动/交易的增长，并伴随着新用例的增加。我们不妨想想在过去一年里同时发生的事情：

DEX月交易量：从17.2亿美元增长到了670亿美元；

DEFi总锁仓量：从7亿美元增长到了800亿美元(涨幅达到11000%！)

在1个月内，NFT交易平台OpenSea的销售额从500万美元增长到了1亿美元。

与以太坊主网相比，OptimisticRollups只能提供大约25倍的可扩展性提升，而ZK-Rollups仅提供大约100倍的可扩展性提升。不知不觉中，我们又将会回到起点：大多数普通用户仍将负担不起Gas费用和使用以太坊。

加密货币即将成为主流。在这个拥有38亿部智能手机的世界里(相比之下，Metamask的月活跃用户为300万)，我们需要在可扩展性方面增加1000倍才能应对即将到来的用户量增长。这种可扩展性的缺口，正是激发了我们搭建zkPorter。

以太坊Layer2网络zkEVM已接入UniswapV2端口:10月13日消息，以太坊Layer2网络zkEVM发文宣布已完成带有额外的Layer2特定功能的Web3API的开发，并已在UniswapV2上展示了智能合约和前端端口。据官方介绍，这是首个EVM全兼容的zkRollup。用户现在通过uni.zksync.io页面链接钱包，领取部分测试token。UniSync是由MatterLabs推出的UniswapV2的一个端口的代码和前端，并不是隶属于UniswapLabs。[2021/10/13 20:24:35]

zkPorter：推动加密货币大规模采用的引擎

在zkSync2.0中，Layer2状态将分为两部分：拥有链上数据可用性的zkRollup和拥有链下数据可用性的zkPorter。

这两个部分都将是可组合和可互操作的：zkRollup上的合约和账户将能够与zkPorter上的账户无缝交互，反之亦然。从用户的角度来看，唯一可察觉的区别是zkPorter账户的交易费将减少100倍。

想象一下：Uniswap在zkRollup上部署了他们的智能合约，zkPorter账户的用户可以只支付<$0.03的交易费就能进行代币兑换。为什么会这么便宜呢？这是因为，绝大部分的Rollup费用是由于在以太坊(Layer1)上发布数据的成本；而zkPorter账户可以在该Uniswap合约上进行数千次币币兑换，但仅需向以太坊发布一次数据更新。

StarkWare推出ZK Rollup扩容方案StarkNet Alpha2版本:金色财经报道，据官方消息，StarkWare推出ZK Rollup扩容方案StarkNet Alpha2版本。StarkWare发布了一个测试框架，开发人员现在可以在本地有效地测试他们的合约。新功能包括可组合性，支持智能合约之间的交互；本地测试框架，将允许开发人员通过在本地测试其StarkNet合约部署和交互来加快dApp开发，此版本仅包L2交互，下一版本将扩展功能和易用性；性能提升，改进了StarkNet的设计，支持更高的吞吐量和更短的验证生成时间，允许创建更大的区块，从而降低每个交易的成本。添加了一个内置函数来支持StarkNet合约中更高效的按位运算（文档）；以及StarkNet正在从Ropsten迁移到Goerli。[2021/9/1 22:53:12]

zkPorter账户的数据可用性将由zkSyncToken持有者(即“守护者”，Guardians)保护。这些“守护者”将通过签署区块来跟踪zkPorter上的状态，以确定zkPorter账户的数据可用性。守护者们通过质押zkSyncToken来参与PoS，因此任何数据可用性的失败都将导致他们的质押金被罚没。这为zkPorter上的数据可用性提供了加密经济保障。

需要注意的是，zkSync中的PoS比侧链等其他系统中的PoS安全得多。这是因为，zkSync的守护者本质上是无权的：守护者无法窃取资金。他们只能停止生产区块；而在这种情况下，用户仍然可以提取他们的资金。

比特币核心开发者试用ZKSwap：整体体验不错:比特币早期核心开发者Gavin Andresen今日发推称：自己尝试了ZKSwap的Layer2转账和兑换服务，在Layer2交易速度确实不错，并且成本很低，整个ZKSwap的交互也比较简单易懂，总体来说体验不错。但最后他也提醒，不要把所有的钱投入到任何前沿技术（或指L2）上，除非你能承受损失。Gavin Andresen近期一直在体验一些新的玩法，并在推特上分享自己的使用感受。[2021/3/10 18:32:56]

每个用户都可以自由选择自己的安全阈值。任何想要获取以太坊链上所有可用数据的用户都可以完全停留在Rollup上面；但如果你是一个对交易费敏感的用户，你就可以选择在zkPorter上安家落户(我们猜想，交易者和新用户最有可能使用zkPorter)。这种链上/链下混合的数据解决方案称为Volition。

这将解锁那些原本在Layer1或者传统的Rollups上不经济的整个应用程序类别。现在这些应用进入以太坊中，并为以太坊用户服务。

zkPorter对比OptimisticRollups

借助于密码学的零知识证明，这一切都是可能的。OptimisticRollups无法以zkPorter的方式实现这种扩展。如果在某条OptimisticRollup链中，数据可用性被转移至链下，那么该Rollup链的恶意运营者将能够窃取在Rollup中的所有资金，而没有任何人能够向其发起挑战(注：OptimisticRollups中使用欺诈证明(fraudproofs)来对潜在的欺诈行为发起挑战，而欺诈证明的校验依赖于以太坊Layer1链上的数据可用性)。

同时，zkPorter有着比OptimisticRollups更强的安全保障。为什么呢？我们来简要概述一下二者的潜在攻击的成本和收益。

1)攻击成本

截至当前，通过协调51%的算力来攻击一条OptimisticRollup链的成本不到7000万美元(当以太坊2.0PoS到来时，这将不是什么大问题)；另一方面，如果攻击者想要使zkPorter中的数据不可用，那么攻击者将需要买入和累积相当于所有被质押的SyncToken的2/3的价值(几乎可以肯定会超过7000万美元)。此外，由于该攻击者在大量买入这些Token的时候会引发重大的滑点(且那些已经被质押的Token无法被购买)，因此实施这种攻击将比现货价格的成本要高得多。

2)Attackgains攻击带来的收益

如果一条OptimisticRollup被成功攻击了，攻击者可以盗取该Rollup中的所有资金。这大大增加了攻击者的攻击动机。而针对zkPorter的攻击无法直接盗取资金：如果攻击成功，攻击者只能停止区块生产，而不能盗取用户资金。这种想要从服务中断中获取盈利的难度，大大降低了此类攻击的动机。

在zkPorter上进行构建

zkPorter即将到来。MatterLabs团队正在致力于在6个月内将其投入生产。很快，我们就可以做好我们的蛋糕并开吃。

zkPorter将在我们的下一代智能合约平台zkSync2.0中可用，该平台将支持Solidity。我们的目标是在今年5月推出公开测试网，并在夏季晚些时候主网上线。

在此期间，你可以使用zkSync1.x进行支付(它从2020年6月开始在主网上运行)。在几周之后，zkSync1.x将支持币币交易(通过原子互换或者限价订单实现)，以及支持原生的NFTs(非同质化代币)的铸造、转让和原子互换。

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特别感谢HaseebQureshi对这篇文章的校审和评论！

原文链接：

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

正文中涉及的链接：

: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

*本文首发于Unitimes?App*

撰文：MatterLabs

编辑：南风

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