zkPorter：Layer 2 方案的新突破

区块链技术 4 4 月 22, 2024 0 区块链315

文章认为 zkPorter 取得了突破性进展。zkPorter 不仅可以实现 20,000+ tps 的吞吐量，而且在安全性上优于 Optimisitc Rollup。

大规模的 Layer 2 迁移即将到来。随着越来越多协议从以太坊区块链转移到 Optimistic Rollup 和[兼容 EVM 的 zkRollup](https://medium.com/matter-labs/zksync-2-0-roadmap-update-zkevm-testnet-in-may-mainnet-in-august-379c66995021?fileGuid=xVTRG3H9XYGrpWHp) 上，很多人都希望能够实现链上交易费可控化。但是，以太坊可扩展性方案的开发者都心知肚明：即使采用了 Rollup，我们最后还是有可能回到原点。这是因为只要吞吐量有了实质性的增长，很快就会被[诱导需求](https://en.wikipedia.org/wiki/Induced_demand?fileGuid=xVTRG3H9XYGrpWHp)所吞噬。 Rollup 只能线性增加吞吐量（所有数据还是要广播到所有全节点）。但是，若要实现真正意义上的可扩展性，我们需要让吞吐量实现指数级增长。因此，我们认为 zkPorter 取得了突破性进展。**zkPorter 不仅可以实现 20,000+ tps 的吞吐量，而且在安全性上优于 Optimisitc Rollup。更重要的是，这个系统将在 6 个月内与 zkSync 2.0 一起主网上线**。 ![1](https://upyun-assets.ethfans.org/uploads/photo/image/311d860423e447719815404315bcf061.png) ## Rollup 为何不堪重任？在 2020 年 10 月，Vitalik 提出了[以 Rollup 为中心的以太坊路线图](https://ethereum-magicians.org/t/a-rollup-centric-ethereum-roadmap/4698?fileGuid=xVTRG3H9XYGrpWHp)，并预测如果将 Layer 1 上的所有交易都转移到 Rollup 上执行，以太坊将达到约 3000 tps 的净吞吐量。这个预测很快就会实现：Optimistic Rollup 和 [zkRollup 目前都已兼容 EVM](https://medium.com/matter-labs/zksync-2-0-roadmap-update-zkevm-testnet-in-may-mainnet-in-august-379c66995021?fileGuid=xVTRG3H9XYGrpWHp)，让 Layer 1 上的应用可以简单迅速地转移到 Layer 2 上。以太坊正在以指数级的速度增长。短短一年内，DeFi 用户的人数就[从 15 万激增至 180 万](https://duneanalytics.com/rchen8/defi-users-over-time?fileGuid=xVTRG3H9XYGrpWHp)，**但是 gas 费的增长速度比这还要再快 16 倍**（[从每 Uniswap 交易 0.2 美元增至 36 美元](https://docs.google.com/spreadsheets/d/1WdNQ5aOX6a6ulFte642OSS9KTxZjSQX7xAJoGwId6a4/edit?usp=sharing&fileGuid=xVTRG3H9XYGrpWHp)）！ ![2](https://upyun-assets.ethfans.org/uploads/photo/image/f36fca45ff1543f68839aae6e3751606.png) *为什么？*因为**可扩展性的提高往往伴随着新用例推动下的金融活动/交易量增长**。想一想这段时间发生了什么： - 去中心化交易所的月交易额：[17.2 亿 → 67](https://www.theblockcrypto.com/data/decentralized-finance/dex-non-custodial?fileGuid=xVTRG3H9XYGrpWHp)[0 亿美元](https://www.theblockcrypto.com/data/decentralized-finance/dex-non-custodial?fileGuid=xVTRG3H9XYGrpWHp) - DeFi 总锁仓价值：[7 亿](https://www.yield.app/post/a-look-back-at-2020-the-year-of-defi?fileGuid=xVTRG3H9XYGrpWHp)→[800 亿](https://defillama.com/home?fileGuid=xVTRG3H9XYGrpWHp)美元（增长了 110 倍！） - 在一个月内，OpenSea 的销售额：[500 万 → 1 亿美元](https://www.forbes.com/sites/youngjoseph/2021/03/29/nft-market-rages-on-nfts-market-cap-grow-1785-in-2021-as-demand-explodes/?sh=519b5d057fdc&fileGuid=xVTRG3H9XYGrpWHp) 与主网相比，Optimistic Rollup 只能将吞吐量提高 25 倍，zkRollup 可以将吞吐量提高 100 倍。我们很快就会在不知不觉中回到原点：绝大多数普通用户依然负担不起以太坊的天价 gas 费。密码学货币正在成为主流。Metamask 目前有 300 万月活用户，全球共有 38 亿智能手机。也就是说，我们需要将吞吐量提高 1000 倍才能应对未来的需求。为了填补这一巨大差距，我们构建了 zkPorter。 ## zkPorter：实现密码学货币大规模采用的引擎 ![3](https://upyun-assets.ethfans.org/uploads/photo/image/3e438df9b291467a8ce970a1725a9fa4.gif) 在 [zkSync 2.0](https://medium.com/matter-labs/zksync-2-0-roadmap-update-zkevm-testnet-in-may-mainnet-in-august-379c66995021?fileGuid=xVTRG3H9XYGrpWHp) 中，Layer 2 状态将被分为两部分：zkRollup 提供链上数据可得性，zkPorter 提供链下数据可得性。二者具备可组合性和互操作性：**zkRollup 上的合约和账户可以与 zkPorter 上的账户无缝交互，反之亦然**。从用户的角度来说，唯一能察觉到的区别是 zkPorter 账户将交易费减少了 100 倍。 ![4](https://upyun-assets.ethfans.org/uploads/photo/image/2dc2126bcc1c429cbb0f27540a6a18bd.png) 想象一下：Uniswap 在 zkRollup 上部署了智能合约。如果使用 zkPorter 账户，用户只需支付**不到 0.03 美元的交易费**。为什么 zkPorter 的交易费可以这么低？这是因为在 Rollup 的交易费中，将数据发布到以太坊上的成本占了绝大部分。 zkPorter 账户的数据可得性将由一群叫作守护者（Guardian）的 zkSync 代币持有者保障。守护者将通过对区块签名来确认 zkPorter 账户的数据可得性，以此追踪 zkPorter 的状态。守护者通过质押其 zkSync 代币参与权益证明，一旦出现数据不可得的情况，他们就会遭到罚没。这就为数据可得性提供了经济保障。要注意的是，zkSync 的 PoS 机制比其它系统（如侧链）的 PoS 机制安全得多。这是因为 zkSync 守护者很弱小：**他们无法窃取资金**。他们只能冻结 zkPorter 的状态（因此也会冻结自己的押金）。而且，在这种情况下，**zkRollup 的用户依然能够取回资金**。 **每个用户都可以自由选择其安全阈值**。想要所有数据都在链上可得的用户可以在留在 Rollup 上。但是，如果你对交易费比较敏感，你可以选择 zkPorter。（我们认为交易者和新用户是最有可能使用 zkPorter 的。）这种架构叫作 [Volition](https://medium.com/starkware/volition-and-the-emerging-data-availability-spectrum-87e8bfa09bb?fileGuid=xVTRG3H9XYGrpWHp)。这样一来，那些在 Layer 1 乃至传统 Rollup 上成本较高的应用有了生存空间。有了 zkPorter，它们也可以扎根于以太坊，为以太坊用户提供服务。 ## zkPorter vs Optimistic Rollup 这一切都要归功于零知识证明技术。Optimistic Rollup 无法像 zkPorter 这样实现可扩展性。如果将 Optimistic Rollup 的数据可得性从链上转移到链下，恶意运营者能够窃取 Rollup 中的所有资金，却无人能够挑战他们。与此同时，zkPorter 能够提供比 Optimistic Rollup 更强的安全保障。要想知道为什么，我们来简单分析一下潜在攻击的成本和收益。 **（1）攻击成本** 目前，对 Optimistic Rollup 发起 51% 算力攻击的成本[不超过 7000 万美元](https://medium.com/starkware/the-optimistic-rollup-dilemma-c8fc470ca10c?fileGuid=xVTRG3H9XYGrpWHp)（采用权益证明机制后，这个问题会好很多）。相比之下，如果要对 zkPorter 发起数据不可得攻击，攻击者的成本是总质押金额的 2/3（几乎可以肯定会高于 7000 万美元）。另外，由于攻击者在购买代币时会导致很高的滑点率（用于质押的代币是无法购买的），数据不可得攻击的成本会远高于根据现货价格估算的金额。 **（2）攻击收益** 如果有黑客成功攻击了 Optimistic Rollup，就可以偷走 Rollup 中的全部资金。这极大提高了攻击激励。攻击 zkPorter 则无法直接带来利益：如果成功了，攻击者只能阻止出块，但是无法窃取用户资金。由于攻击者很难通过中断服务来获利，这在很大程度上降低了攻击激励。 ## 欢迎来 ZkPorter 构建 zkPorter 很快就会上线。为了让 zkPorter 在 6 个月内正式上线，我们 Matter Labs 团队的成员正在努力中。很快，我们就会收获硕果。 [zkPorter 和 zkSync 2.0 是可以互操作的](https://medium.com/matter-labs/zksync-2-0-roadmap-update-zkevm-testnet-in-may-mainnet-in-august-379c66995021?fileGuid=xVTRG3H9XYGrpWHp)—— 我们的下一代智能合约平台将支持 Solidity。我们的目标是在 5 月上线公共测试网，然后在夏末正式主网上线。你还可以使用 zkSync 1.x 来进行付款（已于 2020 年 6 月在主网上线）。几周后，zkSync 1.x 将推出交易功能，并支持 NFT。想要与我们的团队取得联系并获得支持吗？我们的联系方式是 hello@zksync.io。 ## 与我们一起促进以太坊繁荣吧 zkSync 是一个任务驱动型项目。如果你认同我们的[价值观、愿景和成果导向型文化](https://www.notion.so/Matter-Labs-Team-Handbook-43342b471fe14f05b2baf250cb7c7a02?fileGuid=xVTRG3H9XYGrpWHp)，快来加入我们吧！以下岗位热招中（[点击此处，查看所有招聘岗位](https://www.notion.so/Career-at-Matter-Labs-4a69ed0f7acb45c89f662cf12dbc2464?fileGuid=xVTRG3H9XYGrpWHp)）： - [高级软件工程师（Rust、Solidity）](https://www.notion.so/matterlabs/Senior-Software-Engineer-Rust-162f87f441214eb39619f83bdd9b3073?fileGuid=xVTRG3H9XYGrpWHp) - [宣传负责人（首席说故事官）](https://www.notion.so/matterlabs/Head-of-Communications-Chief-Storyteller-312fc8268be0479b8e83fe5631558533?fileGuid=xVTRG3H9XYGrpWHp) （完） --- **原文链接:** https://medium.com/matter-labs/zkporter-a-breakthrough-in-l2-scaling-ed5e48842fbf **作者:** Matter Labs **翻译&校对:** 闵敏 & 阿剑

大规模的 Layer 2 迁移即将到来。随着越来越多协议从以太坊区块链转移到 Optimistic Rollup 和兼容 EVM 的 zkRollup 上，很多人都希望能够实现链上交易费可控化。但是，以太坊可扩展性方案的开发者都心知肚明：即使采用了 Rollup，我们最后还是有可能回到原点。这是因为只要吞吐量有了实质性的增长，很快就会被诱导需求所吞噬。

Rollup 只能线性增加吞吐量（所有数据还是要广播到所有全节点）。但是，若要实现真正意义上的可扩展性，我们需要让吞吐量实现指数级增长。

因此，我们认为 zkPorter 取得了突破性进展。zkPorter 不仅可以实现 20,000+ tps 的吞吐量，而且在安全性上优于 Optimisitc Rollup。更重要的是，这个系统将在 6 个月内与 zkSync 2.0 一起主网上线。

Rollup 为何不堪重任？

在 2020 年 10 月，Vitalik 提出了以 Rollup 为中心的以太坊路线图，并预测如果将 Layer 1 上的所有交易都转移到 Rollup 上执行，以太坊将达到约 3000 tps 的净吞吐量。这个预测很快就会实现：Optimistic Rollup 和 zkRollup 目前都已兼容 EVM，让 Layer 1 上的应用可以简单迅速地转移到 Layer 2 上。

以太坊正在以指数级的速度增长。短短一年内，DeFi 用户的人数就从 15 万激增至 180 万，但是 gas 费的增长速度比这还要再快 16 倍（从每 Uniswap 交易 0.2 美元增至 36 美元）！

为什么？因为可扩展性的提高往往伴随着新用例推动下的金融活动/交易量增长。想一想这段时间发生了什么：

去中心化交易所的月交易额：17.2 亿 → 670 亿美元
DeFi 总锁仓价值：7 亿→800 亿美元（增长了 110 倍！）
在一个月内，OpenSea 的销售额：500 万 → 1 亿美元

与主网相比，Optimistic Rollup 只能将吞吐量提高 25 倍，zkRollup 可以将吞吐量提高 100 倍。我们很快就会在不知不觉中回到原点：绝大多数普通用户依然负担不起以太坊的天价 gas 费。

密码学货币正在成为主流。Metamask 目前有 300 万月活用户，全球共有 38 亿智能手机。也就是说，我们需要将吞吐量提高 1000 倍才能应对未来的需求。为了填补这一巨大差距，我们构建了 zkPorter。

zkPorter：实现密码学货币大规模采用的引擎

在 zkSync 2.0 中，Layer 2 状态将被分为两部分：zkRollup 提供链上数据可得性，zkPorter 提供链下数据可得性。

二者具备可组合性和互操作性：zkRollup 上的合约和账户可以与 zkPorter 上的账户无缝交互，反之亦然。从用户的角度来说，唯一能察觉到的区别是 zkPorter 账户将交易费减少了 100 倍。

想象一下：Uniswap 在 zkRollup 上部署了智能合约。如果使用 zkPorter 账户，用户只需支付不到 0.03 美元的交易费。为什么 zkPorter 的交易费可以这么低？这是因为在 Rollup 的交易费中，将数据发布到以太坊上的成本占了绝大部分。

zkPorter 账户的数据可得性将由一群叫作守护者（Guardian）的 zkSync 代币持有者保障。守护者将通过对区块签名来确认 zkPorter 账户的数据可得性，以此追踪 zkPorter 的状态。守护者通过质押其 zkSync 代币参与权益证明，一旦出现数据不可得的情况，他们就会遭到罚没。这就为数据可得性提供了经济保障。

要注意的是，zkSync 的 PoS 机制比其它系统（如侧链）的 PoS 机制安全得多。这是因为 zkSync 守护者很弱小：他们无法窃取资金。他们只能冻结 zkPorter 的状态（因此也会冻结自己的押金）。而且，在这种情况下，zkRollup 的用户依然能够取回资金。

每个用户都可以自由选择其安全阈值。想要所有数据都在链上可得的用户可以在留在 Rollup 上。但是，如果你对交易费比较敏感，你可以选择 zkPorter。（我们认为交易者和新用户是最有可能使用 zkPorter 的。）这种架构叫作 Volition。

这样一来，那些在 Layer 1 乃至传统 Rollup 上成本较高的应用有了生存空间。有了 zkPorter，它们也可以扎根于以太坊，为以太坊用户提供服务。

zkPorter vs Optimistic Rollup

这一切都要归功于零知识证明技术。Optimistic Rollup 无法像 zkPorter 这样实现可扩展性。如果将 Optimistic Rollup 的数据可得性从链上转移到链下，恶意运营者能够窃取 Rollup 中的所有资金，却无人能够挑战他们。

与此同时，zkPorter 能够提供比 Optimistic Rollup 更强的安全保障。要想知道为什么，我们来简单分析一下潜在攻击的成本和收益。

（1）攻击成本

目前，对 Optimistic Rollup 发起 51% 算力攻击的成本不超过 7000 万美元（采用权益证明机制后，这个问题会好很多）。相比之下，如果要对 zkPorter 发起数据不可得攻击，攻击者的成本是总质押金额的 2/3（几乎可以肯定会高于 7000 万美元）。另外，由于攻击者在购买代币时会导致很高的滑点率（用于质押的代币是无法购买的），数据不可得攻击的成本会远高于根据现货价格估算的金额。

（2）攻击收益

如果有黑客成功攻击了 Optimistic Rollup，就可以偷走 Rollup 中的全部资金。这极大提高了攻击激励。攻击 zkPorter 则无法直接带来利益：如果成功了，攻击者只能阻止出块，但是无法窃取用户资金。由于攻击者很难通过中断服务来获利，这在很大程度上降低了攻击激励。