GAS:Layer2 系統的安全性和效率取舍_ZKSwap

感謝?MatterLabs?提出關于部分L1數據鏈上可用性的問題，我們一直以來都非常重視社區的聲音，并會根據社區的需求修改方案。因此，我們想借著這次機會向大家分享?ZKSwap?開發團隊辛勤工作所交付的產品背后的一些思考。

經過非常謹慎細致的思考之后，為了TPS和Gasfee的效率，我們決定將ZKSwap的L2轉賬放在鏈下。在ZKSwap的設計中，L1相關的數據在鏈上，L2相關的數據，比如轉賬和交易，存在鏈下。盡管存在鏈下，這部分數據也會被驗證者實時公布。

例如，L2區塊7831：

https://api.zkswap.info/block/7831/pub-data

三種轉賬類型

ZK-Rollup協議中，一個區塊可以包括三種類型的轉賬：

去中心化隱私通信網絡Relayz Network完成種子輪融資，以色列區塊鏈協會等參投:金色財經報道，去中心化隱私通信網絡Relayz Network宣布完成種子輪融資，NEAR Foundation、Geekcartel、k24 Ventures、galxe、cogitent Ventures、bitscale Capital、以色列區塊鏈協會（Israel Blockchain Association）等參投，具體融資金額暫未披露。Relayz的目標是為Web3行業構建隱私優先、高度安全、可擴展且抗審查的基礎設施，旨在讓任何人都可以成為節點運營商，目前該公司已啟動測試網“relynet”。（menafn）[2023/8/23 18:16:48]

類型1：來自L1的存款和創建AMM交易對的轉賬；

類型2：L2發起且只能被L1驗證的轉賬。比如，公鑰轉賬將需要L1簽名來確保L1賬戶的密鑰所有者能將他們的賬戶與L2賬戶關聯起來，因為電路不能檢查確認L1的簽名；

美國政府監管機構Empower Oversight支持Roslyn Layton向法院提交的干預動議:金色財經報道，美國政府監管機構 Empower Oversight 發文支持技術政策專家 Roslyn Layton 就美國證券交易委員會（SEC）與 Ripple 的訴訟案向紐約南區法院提交的干預動議，該動議要求獲取 SEC 前高管 William Hinman 在 2018 年發表的關于加密貨幣的爭議性演講文件。Empower Oversight 創始人兼總裁 Jason Foster 表示：公眾應該得到 SEC 的答復。去年 10 月，Empower Oversight 在正在進行的關于加密貨幣案件中利益沖突和選擇性執法相關文件的信息自由法案訴訟中對 SEC 的簡單判決動議提出異議。[2023/2/24 12:27:47]

類型3：由L2簽名驗證而無法被L1驗證的轉賬。

跨鏈預言機解決方案SupraOracles與去中心化社交媒體和娛樂平臺Koraplay達成合作:據官方消息，跨鏈預言機解決方案SupraOracles宣布與去中心化社交媒體和娛樂平臺Koraplay達成合作。據悉，用戶可以在Koraplay中創建并分享內容，同時賺取加密貨幣。

SupraOracles將在Koraplay上線后協助其最大化代幣的可擴展性。作為合作關系的一部分，Koraplay將在社區中推廣SupraOracles，并將研究聯合品牌的可能性。SupraOracles也將幫助Koraplay進行其平臺的Beta測試。[2022/7/14 2:12:54]

ZKSwap安全模型

一個區塊內記錄的L2轉賬在L1上只有部分記錄。只有區塊信息的總結會被記錄在L1鏈上，例如區塊哈希、新默克爾根、區塊高度等等。

Layer1區塊鏈Zilliqa發布2022年路線圖，計劃支持EVM:4月15日消息，Layer1區塊鏈Zilliqa發布2022年技術路線圖，將重點關注速度、兼容性和互操作性。具體而言，Zilliqa正在努力實現對EVM的支持，以幫助開發人員和dApp快速遷移到Zilliqa。在基礎設施和互操作性，該區塊鏈將升級ZILBridge并將其擴展到多個EVM和非EVM網絡。（Medium）[2022/4/15 14:26:27]

當一個區塊的轉賬被提交到L1上，區塊就被創建出來，區塊哈希會被驗證。由于以太坊內建了sha256算法，所以區塊哈希通常也使用sha256進行計算。

為了保持數據可用性，所有的轉賬數據都應該被提交到L1上，這被稱為「公開數據」。一筆轉賬的公開數據與其在L2上的轉賬并不完全相同。系統在進入「退出模式」時將使用公開數據，這樣任何人都能恢復最近的經過驗證的默克爾樹。

電路

L2的電路與L1的智能合約能夠協同工作，確保ZK-Rollup協議的功能性。L2的電路保證了以下幾點：L2轉賬簽名正確、L1/L2轉賬執行正確、區塊信息計算正確、及時有效地更新賬戶信息——包括默克爾根、賬戶默克爾樹和費用信息等等。

雙驗證模式

驗證模塊對與安全性來說十分重要，是ZK-Rollup協議的基礎。

公開數據驗證——驗證第一類和第二類轉賬的內容和次序。例如，驗證存款需要確保存款數額和信息與L1上記錄的相同，并且順序無誤。

區塊驗證——驗證一個區塊里的轉賬被正確執行，并且L2的賬戶默克爾樹根被及時恰當地通過零知識證明進行更新。當一個區塊被驗證之后，更新的默克爾根就取得了最終性。

總結來說，整體的安全假設如下：

·一個區塊的所有轉賬公開數據在鏈上；

·驗證一個區塊中第一類和第二類轉賬被正確執行；

·證明一個區塊內的所有轉賬被正確執行、賬戶默克爾樹被正確更新、一個區塊內的所有轉賬的公開數據能夠匹配；

·證明該區塊內所有公開數據都被正確計算；

·提交給L1的區塊公開數據與零知識證明系統所證明的數據相同。

公開數據不上鏈時會發生什么？

如果公開數據不在鏈上，安全假設「提交給L1的區塊公開數據與零知識證明系統所證明的數據相同」就不能被驗證。這時候，當L2的零知識證明系統陣營所有轉賬都被正確執行、默克爾樹都被正確更新時，只能說明一個區塊內的轉賬有效，而不能證明來自特定區塊的其他轉賬。

大多數第三類轉賬都是安全的，但是對于提現操作來說，提現的收款人未經驗證，不能被零知識證明系統證明。

對于第一類轉賬來說，所有可能的第一類轉賬都能被證明，但不能被驗證。類如，零知識證明系統能證明一些非L1發起的存款轉賬。

由于只有驗證著能提交公開數據或者區塊證明，所以社區必須信任驗證者是誠實的。當驗證者誠實時，以上所有的風險都不會存在。對ZKSwap來說，所有公開數據都在瀏覽器中同步公布，任何人都可以驗證公開數據和任何鏈上區塊。

將公開數據存在鏈下不是一個草率的決定。這個選擇背后的主要原因是降低Gas費和提高可擴展性。

Gas費用

保持ZK-Rollup協議運行的一個痛點是Gas。為了向L1提交一個區塊，需要消耗以下GasLimit）：

一個區塊中，最多可以包括120筆交易轉賬。

如果要在L1提交驗證一個區塊，需要消耗大約23萬GasLimit，calldata費用約占31%。

可擴展性

可擴展性是另一個考慮因素。假設一筆L2轉賬消耗1850.7Gas，那么ZKSwap將消耗10%的以太坊Gas，整體TPS將在51.5。

這是在只有交易、沒有提現的情況，所以正常使用中將消耗更多Gas，TPS會更低。

結論

保護用戶資金安全對所有區塊鏈項目來說都很重要，也是ZKSwap的核心價值。當轉賬的公開數據沒有提交上鏈時，安全性就依賴于零知識證明電路。當驗證者誠實時，用戶的資產就是安全的。從技術角度來說，如果驗證者不誠實，安全性將會是一個問題。這是降低Gas、提高TPS的一個權衡。

考慮到Gas消耗和可擴展性，ZKSwap做了一個艱難的決定，將公開數據不上鏈，換來對L2用戶更高的TPS和更低的Gas消耗。

我們愿意傾聽開發者和用戶的反饋，讓ZKSwap系統更好。我們也可以在任何時間將所有數據上鏈。事實上，在發布ZKSwap之前，我們已經實現了100%數據可用的版本，所以我們可用隨時升級至這個100%ZK-Rollup的版本，提供更高的Gas消耗、更低的TPS，但是更安全。

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