zkPorter: L2 擴容的突破

向Layer2的大規模遷移即將發生。隨著協議從以太坊基礎層向Optimisticrollups再到兼容EVM的zkRollups轉移，許多人都希望我們最終可以使得鏈上gas費可控。但每個致力于以太坊擴容工作的人都知道這個行業的骯臟秘密：即使有了rollups，我們最后可能也會回到我們最開始的地方。這是因為吞吐量的任何實際增長都會迅速地被誘導需求所吞噬。

Rollups只能為吞吐量帶來線性增長——所有數據仍然必須廣播到所有全節點中。然而為了實現真正的擴容，我們需要實現吞吐量呈指數性增長。

這就是為什么我們認為zkPorter是一項重大的突破。它擁有20,000+TPS，且比Optimisticrollups更加安全。更重要的是，它將在6個月之后與zkSync2.0一起上線主網。

為什么rollups不足以滿足擴容需求？

2020年10月，Vitalik發布了文章《以rollup為中心的以太坊路線圖》，文中他表示，如果所有L1的交易活動都遷移至rollups中，那么以太坊網絡的每秒交易量預估可以達到約3000筆。這一猜測很快就要成為現實了：optimistic和zkRollups現在都支持對EVM的兼容，也就是說應用可以快速且簡單地從L1遷移至L2。

以太坊正以爆炸式、呈指數級增長中。在一年內，DeFi用戶從15萬增長到180萬名——但是gas費的增長速度要快16倍！(Uniswap上的交易費從$0.20/筆漲到$36/筆)。

為什么？因為可擴容性的任何提高，都會帶來金融活動/交易的增長以及新的用例。我們來看一下過去一年同時發生的事情

去中心化交易平臺PancakeSwap已擴展至zkSync Era網絡:7月27日消息，去中心化交易平臺PancakeSwap已于周四擴展至zkSync Era網絡。此舉符合 PancakeSwap 擴大用戶群和??增加協議收入的計劃。PancakeSwap 推出后，將提供代幣互換和流動性配置功能，交易費用為交易價值的 0.01%。[2023/7/27 16:02:52]

?DEX月交易總量：17.2億美元→670億美元

?DeFi總鎖倉量：7億美元→800億美元(增長了11000%！)

?在一個月內，OpenSea的銷售量：500萬美元→1億美元

與以太坊主網相比，optimisticrollups將只會擴容約25倍，而zkRollups擴容約100倍。我們將在不知不覺中，又回到了起點：大多數普通用戶還是難以承受gas費和使用以太坊的成本。

加密行業很快就會成為主流。在這個擁有38億臺智能手機的世界中(相比之下，Metamask的月活躍用戶有300萬)，我們需要將以太坊網絡的可擴展性提高1000倍才能應對接下來的需求。這中間的差距促使我們構建zkPorter。

zkPorter：推進加密貨幣大規模應用的引擎

在zkSync2.0中，L2狀態將會分成兩個部分：數據可用性在鏈上的zkRollup和數據可用性在鏈下的zkPorter。

這兩部分都是可組合且可互操作的：zkRollup上的合約和賬戶將能夠與zkPorter上的賬戶無縫交互，反之亦然。沒錯！這樣的話，從用戶的角度來看，唯一可察覺的區別就是zkPorter賬戶的費用減少了100倍。

ZKSwap將于今日18:00開啟第三期流動性挖礦 總獎勵超150萬ZKS:ZKSwap官方宣布，將于北京時間2021年4月26日（今日）18:00開啟第三輪的流動性挖礦（PoL）和交易挖礦（PoT）活動，本次活動持續14天，至5月10日18:00結束。PoL總獎勵為140.5萬ZKS，PoT總獎勵在10-15萬ZKS之間。

同時為提升ZKSwap使用體驗和激勵ZKS持有人，本次活動將削減大部分交易對的挖礦產出，更多的挖礦獎勵給到交易需求量大的交易對（整體ZKS挖礦產出降低70%）。并且為賦能ZKS、提升ZKS使用場景，本次活動新增了ZKS單幣挖礦，只需在L2錢包中持有ZKS即可參與挖礦（可同時參與ZKS持幣生息活動）。[2021/4/26 21:00:13]

想象一下：Uniswap將智能合約部署在zkRollup端，并且zkPorter賬戶上的零售用戶可以以<$0.03的交易費swap代幣。是怎么做到這么便宜的呢？這是因為絕大多數的rollup費用來自在以太坊主網上發布數據的成本。而zkPorter賬戶可以在Uniswap部署的合約上做數千次swap，但是只需要向以太坊主網上發布單次數據更新。

zkPorter賬戶的數據可用性將由zkSync代幣持有者(即“守護者”，Guardians)提供安全保障。他們將通過對區塊簽名以確認zkPorter賬戶的數據可用性來跟蹤zkPorter上的狀態。守護者質押zkSync代幣參與PoS，因此任何數據可用性上的故障都將導致他們被罰沒。如此一來，這為數據可用性提供了加密經濟上的保障。

值得注意的是，zkSync上的PoS比側鏈等其他系統上的PoS安全得多。這是因為zkSync的守護者本質上是沒有權力的：守護者無法竊取資金。他們只能停止生產區塊。而且在這種情況下，用戶將仍然能夠提取他們的資金。

Gate.io 將為ZKSwap持倉用戶分發ZKS空投:據ZKSwap消息，為在主網上線前增加流通量并平抑價格波動，ZKSwap團隊計劃對進行全網合計4000萬個ZKS空投，價值約7000萬美金。Gate.io將支持本次空投，平臺用戶無需任何操作即可領取空投，平臺外用戶請務必于每次快照前充值ZKS到Gate.io平臺，并保持在快照時賬戶有足夠余額。隨機快照時間為自1月29日 22：00起，截止到主網上線前的任意時間，在這個時間段內會隨機選擇4個時間點，進行快照。具體選擇的時間會在空投完畢后公開。[2021/1/29 14:21:56]

每個用戶都可以自行選擇自己資金的安全閾值。如果用戶想要將所有數據可用性放在鏈上，就可以選擇完全留在rollup上。但是如果某些用戶比較在意費用，那么他們可以選擇使用zkPorter(我們猜測交易者和新用戶最有可能使用zkPorter)。這種可以自行選擇鏈上/鏈下存儲數據的架構叫做Volition。

這將吸引那些在L1s上甚至在傳統rollups解決方案上不太經濟適用的應用使用zkPorter。而現在，這些應用可以在以太坊上構建，為以太坊用戶服務了。

zkPortervsoptimisticrollups

得益于零知識證明這一密碼學，這一切才有可能實現。Optimisticrollups按照zkPorter的方式實現如此大規模的擴容。如果Optimisticrollup將數據可用性放在鏈下，那么一名作惡的運營者就能夠盜取rollup中的所有資金，而不會受到任何人的挑戰。

同時，zkPorter有著比Optimisticrollups更強的安全保障。為了理解其中的原因，接下來我們簡要地概述一下zkPorter潛在攻擊的成本和收益。

1)攻擊成本

截至今天，在Optimisticrollup上進行51%算力攻擊的成本不到7000萬美元(以太坊向PoS遷移之后，這將不是大問題)。另一方面，如果想要使zkPorter上的數據不可用，攻擊者將需要積累相當于所有zkSync質押代幣的2/3的量(幾乎可以肯定將超過7000萬美元)。再者，由于攻擊者在購買代幣時將會出現重大的滑點(且質押代幣無法被購買)，因此發起這樣的攻擊要比現貨價格的成本要高得多。

Loopring首席技術官：zkRollup擁有以太坊層級的安全性:金色財經報道，在今日OKEx礦池與以太坊中國社區主辦的ETH 2.0 AMA中，Loopring首席技術官Steve Guo表示，zkRollup是一種用于以太坊的可擴展性方案，通常是被定義為Layer 2的解決方案。它能處理更多交易，更快速并且成本更低。它在鏈下批量執行所有計算，并且只向以太坊提交一個小的零知識證明（不能是偽造的證明）進行驗證。由于以太坊會驗證這些證明，并且存儲足夠的數據來準確判斷鏈下賬戶的狀態，因此zkRollup擁有以太坊層級的安全性。零知識證明框架目前有好多種，路印協議最終選定了zkSnark作為背后的零知識證明框架，主要是因為zkSnark的證明數據大小是目前最小的，這就意味著鏈上成本能做到最低，同時生成證明所必須的鏈下計算成本也不高，技術框架本身也已經過ZCash多年的實踐考驗過的。整個方案的關鍵點就在于：區塊鏈上只是負責存儲數據和驗證零知識證明，其余的計算處理都是通過在鏈下更改Merkle樹的方式來實現，從而極大的減小對區塊鏈資源的消耗，提升區塊鏈的整體性能。又因為鏈下部分有鏈上驗證的輔助，所以也能確保鏈下處理資產的安全性和正確性。從而達到在不犧牲區塊鏈帶來的安全前提下，提升區塊鏈的整體性能。[2020/6/17]

2)攻擊收益

如果optimisticrollup被成功攻擊了，那么黑客就能盜取rollup中的所有資金。這極大地增加了攻擊動機。而如果黑客攻擊了zkPorter，ta無法直接盜取資金：就算攻擊成功，黑客只能停止生產區塊，而不能盜取用戶的資金。這種將攻擊變現的難度，極大地降低了此類攻擊的動機。

在zkPorter上構建

zkPorter即將到來。MatterLabs團隊正致力于研發工作，在6個月內推出產品級別的版本。很快，我們就能開始吃我們做的蛋糕了。

zkPorter將在zkSync2.0版本中可用——這是我們下一代智能合約平臺，將支持Solidity。我們的目標是在5月份推出公共測試網，并在夏季晚些時候上線主網。

動態 | ZK-pro正式被越南社會主義共和國國家郵政通信集團(VNPT)收購:據官方消息，越南社會主義共和國國家郵政通信集團(VNPT)電信廣播科技發展股份有限公司全球通信啟動發布會上宣布收購ZK-pro，正式成為越南第一家持牌的全牌照交易所。

未來越南電信廣播科技會深耕旗下持牌合法業務，數字化交易所，數字化智慧城市、數字化支付、數字化商城、數字化銀行、數字化通信領域以合規合法主體運營。

會議期間ZK-pro正式收購了新加坡海豚交易所并與胡志明市證券交易所達成深度合作關系，未來通過數字化供應鏈全面打通科技金融產融合結合，實現企業多渠道發展的目標。[2019/12/31]

同時，用戶也可以使用zkSync1.x用于支付用途(2020年6月份上線主網)。幾周后，1.x將支持交易以及NFT交易。

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Vitalik：

>zkPorter有著比Optimisticrollups更強的安全保障

我認為這個說法不恰當。假設兩種方案的代碼都沒有bug(在我看來，optimisticrollups在短期內出現bug的風險更小，但這是另一個問題)，我更愿意將我的資產放在optimisticrollup上，而不是放在一個鏈下存儲數據可用性的系統上。

看一下這篇文章的論點：

>截至今天，在Optimisticrollup上進行51%算力攻擊的成本不到7000萬美元

這里舉出的數據是由Starkware列出來的，其觀點基本上是這樣的：一名攻擊者能夠租用足夠多的算力發起51%攻擊，花費的成本為$30/時。如果他們持續一周的審查攻擊，成本大約在$5000萬左右。

該論點有兩處錯誤：

?哈希值租用市場的流動性并不高，如果有人試圖租用這么多算力，將會出現兩種情況：要么沒有那么多可租用的哈希值，要么在嘗試租用時大大地提高了價格，同時警告了所有的用戶。特別是，該網頁(https://www.crypto51.app/)中，預測了使用Nicehash發起攻擊的成本，但這個網頁本身就展示了，Nicehash只能夠借出相當于以太坊網絡3%的哈希值。

?再者，盡管51%攻擊發生了，社區也不會坐以待斃。相反，社區會協調一個緊急分叉來使攻擊者下臺，這完全能夠在一周內實現(解決上海DoS攻擊的硬分叉只用了6天的時間，而解決51%攻擊就更容易了，因為這是一個軟分叉)。關于社區驅動的51%攻擊恢復，我在PoS的背景下已經詳細討論過了；而在PoW的背景下將更困難，因為攻擊者可以持續返回攻擊，但想要恢復也是非常可行的。

簡而言之，optimisticrollups的安全性不錯。

同時，該文章提倡的鏈下數據可用性委員會與基礎鏈相比，安全性低得多。此外，他們之間沒有緊密的耦合：如果一名攻擊者將鏈下數據可用性層的代幣全買了，那么以太坊社區根本無法保證可以幫助實行一個恢復分叉(事實上，最近的先例：當一個應用層結構受到攻擊時，甚至反對以太坊社區對鏈進行干預)。

另一方面，數據可用性層存儲在分片中將受到整個以太坊網絡的保護，兩者將緊密耦合。在我看來，在此期間如果一些應用使用鏈下數據可用性是沒問題的，但只有在基于分片的數據可用性可用之前，我們才可以明確鏈下數據為一個暫時的措施。但我認為這也沒有必要；僅僅使用當前以太坊鏈來做數據可用性儲存就可以了，容量已經可以達到4000TPS了，我無法想象未來幾年對交易的需求會超過這個水平。”誘導需求“確實存在，但不太可能在這個時候存在兩個數量級的潛在誘導需求。

@gluk64：

這篇文章很難做到既易于閱讀又能夠100%反映技術上的細微差別。我會盡量將它展開說：

我先強調一下，該文章的目的不是為了指出optimisticrollups不安全。相反，我們表達的觀點是：

1.在實踐中，這兩種方法都具有相當的安全性，但zkPorter要便宜幾個數量級。

2.同時，zkPorter與zkRollup有直接的聯系，也就是說可以提供更好的安全保障，并且比ORU便宜。再者，我們明確地建議將所有資金大的賬戶存儲在zkRollup中。

3.因此，使用zkPorter，用戶可以在兩者之間選擇a)更便宜和更安全b)便宜更多并且仍然相當安全。在這前提下用戶怎么還會選擇optimisticrollups呢？

即使你不同意zkPorter比ORUs更安全，好吧，這些論點依然成立！一旦zkRollup+zkPorter上線，就不再需要optimisticrollups了。即使zkPorter的安全性就像簡單的側鏈那么糟糕(事實上并不是的，詳見下面”動機“部分)，這個論點依然成立。

目前，認為zkPorter可能更安全的觀點是基于以下幾個互相支撐的獨立要素提出的：

1.蠻力攻擊(brute-force)的成本是可以量化和比較的。

2.針對性攻擊在optimisticrollups上更為現實。

3.攻擊zkPorter的動機要低很多。

讓我來詳細說一下這三點。

蠻力攻擊

>哈希值租用市場的流動性并不高

沒錯，但是這仍然是可行的。比如，一個攻擊者可能會租用大量的GPUs或者FPGAs。成本可能要比我們文章里估算的要高得多。但是這類攻擊的關鍵是：他們不需要運行一周。看似合理的投入就足夠了。

>盡管51%攻擊發生了，社區也不會坐以待斃。

如果是在PoS系統中，我很贊成這種觀點，但是在PoW系統中，這樣至少會極具爭議性。很多人會認為這是特定激勵系統的設計缺陷，因此要像對待Parity多簽bug一樣對待它。削弱區塊鏈的不可變性將很容易引發社區危機。

針對性攻擊

在實踐中，具有高價值和高吞吐量的ORU將僅僅由一些團體運營。盡管通過hacking+社會工程學等手段對他們所有人進行攻擊是比較難的，但是有有著數十億美元的激勵，也不是不可能發生的。我們正生存在艱難的時期——現在全部民族國家都在努力地保護他們的核武器工廠免受黑客攻擊！

攻擊動機

這一點很明顯：與ORUs不同，zkPorter攻擊者只能凍結資產，而不能竊取資產。因此攻擊者并不能夠直接利用資產。此外，勒索數百萬零售用戶將非常困難，因為受害者很難達成任何共識。

最后的想法：zkPorter和ETH2分片

我確信數據可用性的最終目標是將ZKP和分片結合(e.g.由糾刪碼支持)，而這只能在L1中實現。所以，沒錯，長期來看ETH2.0和3.0將占主導。

而在那之前，超安全的zkRollup和超便宜的zkPorter之間實現無縫互操作的方案將是中長期的選擇。

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

reddit討論鏈接：https://old.reddit.com/r/ethereum/comments/mq2lxd/zkporter_a_breakthrough_in_l2_scaling_matter_labs/

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來源|MatterLabs

譯者注：本文分為兩部分，上半部分為MatterLabs對zkPorter的介紹；下半部分為Vitalik對文章的疑問與反駁，以及zkSync方的回復。

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