以太坊的理想之一是普惠金融，但由於現在幾乎所有的交易都在 Layer1 處理，導致網路嚴重擁堵，礦工費居高不下，不少使用者因此被攔在門外。
所以社羣希望藉助 Layer2 降低礦工費，吸引更多使用者參與進來。在《給區塊鏈擴容難嗎？從比特幣到以太坊》中，我們介紹了 Layer2 中被以太坊創始人 Vitalik 看好的 zkRollup 方案。
從中長期來看，隨著 ZK-SNARK 技術的改進，ZK Rollup 最終將在所有場景中勝出。- Vitalik Buterin
imToken 2.9.0 已經深度整合了 zkSync 方案，今天這篇文章我們就來具體介紹下 zkSync 的原理和架構，下文將把 Layer1 和 Layer2 簡寫為 L1 和 L2。
zkSync 概覽
zkSync 是基於 ZK Rollup 架構的低成本擴容協議，主要透過零知識證明和資料可用性保障使用者資產安全，該專案目前的產品路線圖規劃如下：
zkSync 正處於第一階段：支付場景，如其 Slogan 所述：
zkSync: secure, scalable crypto payments
zkSync：安全可拓展的加密資產支付方案
工作原理
1. 使用者簽署交易並提交給驗證人；
2. 驗證人將數千筆交易 Rollup 到一個區塊中，並向主網的智慧合約提交新狀態的默克爾根和加密證明（SNARK），證明新狀態是基於舊狀態的正確更新；
3. 除了證明以外，每筆交易的資料都會使用廉價的 Calldata 在主網釋出，以便任何人在任何時刻都可以重建狀態；
4. 證明和狀態均由智慧合約驗證，從而驗證區塊中所有交易的有效性和區塊資料的可用性。
特點
支援 ETH 和 ERC20 轉賬，L2 毫秒級確認，L1 10 分鐘內獲得最終確認；
主網級別的安全性，毋需依賴第三方；
零成本建立賬戶；
極低的交易手續費（低至 $0.001)；
支援任意有效的以太坊地址（包括智慧合約地址）；
支援任意代幣作為手續費支付；
15 分鐘以內將資金從 L2 提現到 L1（OP Rollup 至少要 1～2 周）；
支援多重簽名；
支援智慧合約（即將到來）。
優勢
驗證人不可能破壞狀態和竊取資金；
驗證人即使停止工作，使用者也可以藉助資料可用性隨時取回資金；
使用者不必時刻監控 Layer2 網路以防欺詐。
zkSync 架構
架構說明
主要架構分為鏈上和鏈下，也就是所謂的 L1 和 L2；
L1 的核心為智慧合約，主要負責存款、提款、交易驗證；
L2 分為 L1 互動（Watcher、Sender）、L2 狀態維護（Mempool、Block Proposer、State Keeper、Block Commiter）、零知識證明系統。
zkSync 架構運作模式
存款
當使用者想要存款時，呼叫 L1 zkSync 智慧合約儲存資金；
Watcher 監控 L1 存款交易，當交易發生時則會放入 Mempool 中；
Block Proposer 處理 Mempool 交易打包，並提交 State Keeper 更新賬本。
轉賬
當使用者想要使用 L2 低成本快速轉賬時，呼叫 zkSync API 提交轉賬交易；
交易同樣會按照流程流轉至 Mempool > Block Proposer > State Keeper；
最終 State Keeper 通知 Block Commiter 收集生成零知識證明所需資訊，呼叫 Plonk Proving System 生成零知識證明後，藉助 Sender 將存款和轉賬等交易資料，以及將對應的零知識證明提交到 L1 的 zkSync 智慧合約驗證；
等待 L1 交易確認後，Watcher 會通知 L2 更新交易狀態為最終確認。
1 - 存款
L1
使用者從 L1 呼叫 zkSync 合約充值 ETH / ERC20 資產；
使用者可以設定充值地址和資產；
非代幣白名單內的資產，可能會出現合約 Revert。
L2
等待主網 10 個區塊確認後，zkSync 會將資產入賬；
如果充值地址此前未建立，那麼將會自動為該地址建立賬戶。
2 - Signer
1. 建立 zkSync 賬戶
場景：L1 存款或者 L2 轉賬都會自動建立賬戶；
注：zkSync 的建立賬戶類似 EOS/Cosmos，賬戶會有唯一 ID 維護 ETH 地址、zkSync Signer 公鑰、Nonce、Balance 等關係。
2. 生成 zkSync Signer
場景：每次呼叫 Transfer / Withdraw 時派生 Signer 用於授權交易；
步驟
ETH 錢包進行 personalSign 簽名
使用「personalSign 簽名」作為種子生成 zkSync Signer
3. 設定簽名公鑰
場景：每次 Transfer / Withdraw 檢查是否設定公鑰，如果沒有設定則提示使用者生成 zkSync Signer 完成簽名公鑰設定；
步驟
生成：呼叫 PersonalSign 生成 zkSync Signer
檢查：每次 Transfer / Withdraw 檢查是否設定公鑰，若有則進入步驟 iv
設定：呼叫 zkSync SDK - setSigningKey 設定 Signer 公鑰
Next：繼續 Transfer / Withdraw
說明：
zkSync Signer 專用於 L2 交易簽名，但收款地址依然採用以太坊地址，底層簽名則是採用 zkSync Signer；
使用者除了首次設定公鑰之外，其餘場景均對 Signer 沒有感知。
3 - 轉賬
轉賬機制基本跟以太坊一樣，以下羅列部分特點：
1. 收款地址：
任意有效以太坊地址皆可轉賬
但轉給不存在的賬戶需要更多的手續費用於建立賬戶
2. 代幣
理論上支援任意 ETH/ERC20
但目前依賴代幣白名單
3. 手續費
支援任意代幣支付手續費，比如 Dai
手續費計價：
鏈上（gas 費）
驗證 SNARK (~1.5k gas) + 交易狀態 (~0.4k gas)
鏈下（儲存和證明費）
~ 0.001 USD/筆
4. 交易狀態
Committed
時間：秒級；
L2 交易傳送成功的狀態，交易區塊雖然還沒有獲得 L1 最終確認，但不影響使用者繼續發起下一筆交易。
Verified
時間：～10 分鐘
當交易區塊 SNARK 證明被 L1 智慧合約驗證，L2 交易即獲得最終性。
4 - 提款
目前 zkSync 有 3 種提款至以太坊 L1 錢包的方式：
1. Withdraw
型別：L2 交易；
時間：～10 分鐘 / ～4 小時（由使用者選擇的擋速決定）；
場景：當你擁有賬戶的 Signer 金鑰即可使用。
2. ForcedExit
型別：L2 交易；
時間：不確定；
場景：當將資金轉入智慧合約 / 交易所等特殊地址（無法擁有對應私鑰），為了解決無主賬戶（無法設定 Signer）的問題，zkSync 提供一份人工表單登記處理，幫助使用者提現資產。
3. FullExit
型別：L1 交易；
時間：1 周；
場景：當遭遇 zkSync 網路不可信，驗證人不作為等情況，使用者可以選擇向 L1 智慧合約提交退出證明，將資金提款至 L1。
