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。
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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
