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 Optimistic rollups 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 Optimistic rollups 更加安全。更重要的是，它將在 6 個月之后與 zkSync 2.0 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)。

O(1) Labs和RISC Zero提出在Optimism上??添加兩項 zk-proofs 的提案:7月21日消息，O(1) Labs 和 RISC Zero 的兩項提案正在 Optimism 推進，以向 OP 鏈添加 zk-proofs。這些提交是為了響應旨在實現安全高效的跨鏈通信的提案請求。Optimism 基金會正在直接聯系 O(1) 實驗室和 RISC Zero，以“啟動該項目并更詳細地討論期望”。

據悉，Zk-proof 基礎設施和工具公司 RISC Zero 建議升級 Optimism 現有的故障協議，使用零知識證明來確保 Optimism 上狀態更改的正確性，減少實現最終確定的時間。孵化 Mina 協議的 O(1) Labs 提議使用 Kimchi（Mina 協議目前使用的 zk 證明系統）創建一種新的防錯解決方案，以有效地證明交易的正確執行。然后，這些證明用于通過智能合約更新以太坊網絡的狀態。[2023/7/22 15:51:32]

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

? 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，optimistic rollups 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。

Matter Labs 聘請前動視暴雪社區副總裁以推動 zkSync 游戲發展:5月24日消息，Matter Labs 聘請前動視暴雪社區副總裁 Michael Lee 作為其高級增長副總裁，專注于將游戲引入其 zkSync。Michael Lee 表示，zkSync 將支持 3A 游戲工作室或對加密貨幣感興趣的游戲開發商的游戲開發。[2023/5/24 22:15:27]

zkPorter：推進加密貨幣大規模應用的引擎

在 zkSync 2.0 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。

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。

BNB Chain將于2023年上半年探索zkBNB、Optimistic Rollup等拓展解決方案:2月16日消息，據 BNB Chain 2023 年路線圖內容顯示，BNBChain 將于 2023 年上半年通過啟動 ZkBNB 以及 Optimistic Rollup 主網來探索多樣化的網絡擴展解決方案，為不同的業務案例提供更多選擇。ZkBNB 以及 Optimistic Rollup 主網都將繼續使用 BNB 作為 Gas Token，Optimistic Rollup 主網的網絡吞吐量大約在 5000-10000Tps/s，Gas 將比 BSC 更少。[2023/2/16 12:10:54]

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。

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。

zkPorter vs optimistic rollups

得益于零知識證明這一密碼學，這一切才有可能實現。Optimistic rollups 按照 zkPorter 的方式實現如此大規模的擴容。如果 Optimistic rollup 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。

zkDAO已獲BitDAO批準:1月27日消息，zkSync最新的生態系統加速器zkDAO已獲得BitDAO社區的批準，將有2億美元擴展和發展zkSync。[2022/1/28 9:18:10]

同時，zkPorter 有著比 Optimistic rollups 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 Optimistic rollup 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。

2) 攻擊收益

如果 optimistic rollup 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。Matter Labs 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 zkSync 2.0 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。

同時，用戶也可以使用 zkSync 1.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。

ZKSwap已于今日向PoS鎖倉用戶發放治理代幣gZKS:ZKSwap官方宣布，已于今日（4月29日）向符合條件的用戶發放治理代幣gZKS，本次共計向968個地址，發放了7345137個gZKS。gZKS目前僅由360天期限的ZKS鎖倉合約產生，參與360天期限ZKS鎖倉挖礦的用戶，會在L2地址收到對應數量的gZKS空投，鎖倉滿360天可獲得鎖倉ZKS同等數量的gZKS ，隨實際鎖倉時間線性遞減至發放0.5倍數量的gZKS。注意，只有在鎖倉時間大于等于180天時鎖倉才能獲得gZKS。

任何用戶均可在論壇對應板塊發起社區治理相關帖子進行討論，產生提案初步的想法和意見。gZKS的持有人可以在snapshot上質押50000 gZKS以發起提案，也可以在投票頁面進行投票表決，過程均在鏈上進行，任何人可查詢提案及投票結果，公開透明。在有效提案投票結束后，ZKSwap官方會在論壇相應板塊公示投票結果和執行計劃。[2021/4/29 21:11:01]

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Vitalik：

>zkPorter 有著比 Optimistic rollups 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，optimistic rollups 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 optimistic rollup 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 Optimistic rollup 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，optimistic rollups 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 4000 TPS 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 optimistic rollups 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 optimistic rollups 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 optimistic rollups 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 optimistic rollups 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。

> 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。

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！

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 ETH 2.0 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/

ECN的翻譯工作旨在為中國以太坊社區傳遞優質資訊和學習資源，文章版權歸原作者所有，轉載須注明原文出處以及ETH中文站。若需長期轉載，請聯系eth@ecn.co進行授權。

來源 | Matter Labs

譯者注：本文分為兩部分，上半部分為 Matter Labs 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。

Tags：TERROLROLLZKPInterzoneTROLL BNBTROLLzkProof

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