zkPorter:L2 擴充套件的突破,將如何帶來 20000+ TPS?

買賣虛擬貨幣

撰文:Matter Labs

編輯:南風

編者按:zkSync 是 Matter Labs 團隊開發的基於 zkRollup 技術的以太坊 Layer2 解決方案,目前 GitCoin、imToken、Argent 等平臺已經支援 zkSync 方案,提供了繞過 Layer1 的 Layer2 直接支付體驗。但 Matter Labs 團隊認為,僅靠 Rollups (無論是 Optimistic Rollups 還是 ZK-Rollups) 來擴充套件以太坊是遠遠不夠的,因為 Rollups 依賴的鏈上資料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使用者的需求。為此,Matter Labs 團隊公佈了其雄心勃勃的 zkSync 2.0 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 (使用者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,Matter Labs 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 Optimistic Rollups 和相容於 EVM (以太坊虛擬機器)的 ZK-Rollups [1],許多人希望我們最終將能使鏈上交易費可控。但每個致力於擴充套件以太坊的人都知道這個行業的一個骯髒秘密: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。

Rollups 只能提供吞吐量的線性增長——所有資料仍然必須傳播給所有全節點 (full nodes)。而要實現真正的可擴充套件性,我們需要吞吐量的指數級增長。

這就是為什麼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 Optimistic Rollups 更多的安全性(見下圖)。更重要的是,它將在 6 個月後與 zkSync 2.0 一起上線主網。

為何光有 Rollups 還不夠?

2020 年 10 月,Vitalik 宣佈了一個以 Rollup 為中心的以太坊路線圖[2],並預測如果所有 Layer1 活動都轉移至 Rollups,那麼以太坊將可能實現大約 3000 的淨 TPS。這很快就會成為現實了:Optimistic Rollups 和 ZK-Rollups 現在都支援 EVM 相容性[3],它們正在推動應用從 Layer1 向 Layer2 的快速簡單遷移。

以太坊正在以爆炸式、指數級的速度增長。在過去一年的時間裡,DeFi 使用者數量從 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?因為任何可擴充套件性的提升都將伴隨著使用者金融活動/交易的增長,並伴隨著新用例的增加。我們不妨想想在過去一年裡同時發生的事情:

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,Optimistic Rollups 只能提供大約 25 倍的可擴充套件性提升,而 ZK-Rollups 僅提供大約 100 倍的可擴充套件性提升。不知不覺中,我們又將會回到起點:大多數普通使用者仍將負擔不起 Gas 費用和使用以太坊。

加密貨幣即將成為主流。在這個擁有 38 億部智慧手機的世界裡 (相比之下,Metamask 的月活躍使用者為 300 萬),我們需要在可擴充套件性方面增加 1000 倍才能應對即將到來的使用者量增長。這種可擴充套件性的缺口,正是激發了我們搭建 zkPorter。

zkPorter:推動加密貨幣大規模採用的引擎

在 zkSync 2.0 中,Layer2 狀態將分為兩部分:擁有鏈上資料可用性的 zkRollup 和擁有鏈下資料可用性的 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 上的賬戶無縫互動,反之亦然。從使用者的角度來看,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 上部署了他們的智慧合約,zkPorter 賬戶的使用者可以只支付 <$0.03 的交易費就能進行代幣兌換。為什麼會這麼便宜呢?這是因為,絕大部分的 Rollup 費用是由於在以太坊 (Layer 1) 上釋出資料的成本;而 zkPorter 賬戶可以在該 Uniswap 合約上進行數千次幣幣兌換,但僅需向以太坊釋出一次資料更新。

zkPorter 賬戶的資料可用性將由 zkSync Token 持有者 (即“守護者”,Guardians) 保護。這些“守護者”將透過簽署區塊來跟蹤 zkPorter 上的狀態,以確定 zkPorter 賬戶的資料可用性。守護者們透過質押 zkSync Token 來參與 PoS,因此任何資料可用性的失敗都將導致他們的質押金被罰沒。這為 zkPorter 上的資料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,使用者仍然可以提取他們的資金。

每個使用者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資料的使用者都可以完全停留在 Rollup 上面;但如果你是一個對交易費敏感的使用者,你就可以選擇在 zkPorter 上安家落戶 (我們猜想,交易者和新使用者最有可能使用 zkPorter)。這種鏈上/鏈下混合的資料解決方案稱為 Volition [4]。

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式類別。現在這些應用進入以太坊中,併為以太坊使用者服務。

zkPorter 對比 Optimistic Rollups

藉助於密碼學的零知識證明,這一切都是可能的。Optimistic Rollups 無法以 zkPorter 的方式實現這種擴充套件。如果在某條 Optimistic Rollup 鏈中,資料可用性被轉移至鏈下,那麼該 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:Optimistic Rollups 中使用欺詐證明 (fraud proofs) 來對潛在的欺詐行為發起挑戰,而欺詐證明的校驗依賴於以太坊 Layer1 鏈上的資料可用性)。

同時,zkPorter 有著比 Optimistic Rollups 更強的安全保障。為什麼呢?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,透過協調 51% 的算力來攻擊一條 Optimistic Rollup 鏈的成本不到 7000 萬美元 (當以太坊2.0 PoS 到來時,這將不是什麼大問題);另一方面,如果攻擊者想要使 zkPorter 中的資料不可用,那麼攻擊者將需要買入和累積相當於所有被質押的 Sync Token 的 2/3 的價值 (幾乎可以肯定會超過 7000 萬美元)。此外,由於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) Attack gains 攻擊帶來的收益

如果一條 Optimistic Rollup 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,而不能盜取使用者資金。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。Matter Labs 團隊正在致力於在6個月內將其投入生產。很快,我們就可以做好我們的蛋糕並開吃。

zkPorter 將在我們的下一代智慧合約平臺 zkSync 2.0 中可用,該平臺將支援 Solidity。我們的目標是在今年5月推出公開測試網,並在夏季晚些時候主網上線。

在此期間,你可以使用 zkSync 1.x 進行支付 (它從2020年6月開始在主網上執行)。在幾周之後,zkSync 1.x 將支援幣幣交易 (透過原子互換或者限價訂單實現),以及支援原生的 NFTs (非同質化代幣) 的鑄造、轉讓和原子互換。

想要透過我們團隊獲取早期訪問或者支援?聯絡我們:[email protected]

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zkSync 是一個任務驅動的專案。如果你認同我們的價值觀、願景和以結果為導向的文化[5],就加入我們吧!

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特別感謝 Haseeb Qureshi 對這篇文章的校審和評論!

原文連結:

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

正文中涉及的連結:

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

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

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

[4]:https://medium.com/starkware/volition-and-the-emerging- >[5]:https://www.notion.so/Matter-Labs-Team-Handbook-43342b471fe14f05b2baf250cb7c7a02

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

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