擴容丨 Gas 費暴漲,zkSync 能否解決以太坊擴容困境?

作者 | Alex Gluchowski

擴容丨 Gas 費暴漲,zkSync 能否解決以太坊擴容困境?

什麼是 zkSync?

zkSync 是一個用於以太坊擴容的無信任協議,由 zkRollup 技術驅動。它使用零知識證明爲以太坊解決擴容、數據可用性和隱私等問題,且所有數據都不會離開主網

雖然安全和去中心化是 Matter Labs 的考慮的優先事項,但用戶和開發者體驗是 zkSync 設計的核心。我們正在思考如何消除以太坊中的用戶摩擦和複雜性。我們認爲,用戶和構建者都會發現 zkSync 是以太坊領域最靈活、最方便的工具。

從比賽的角度看 zkSync

擴容

zkSync v1.1 是一類 zkRollup,在如今的以太坊主網上可以實現達到最高 3000TPS 的峯值容量。雖然指望 zkRollup100% 全速運行是不現實的(因爲 rollup 與其他交易共享 Eth 區塊空間),但即使 25% 的區塊空間利用率也足以支持所有 500,000,000 Reddit 用戶的代幣分發和訂閱。

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3,000 TPS 是一個開始,但我們預計以太坊用戶的增長會讓摩爾定律再次生效。爲了讓以太坊爲數十億用戶做好準備,Matter Labs 提出了對 zkSync 的擴展,我們稱之爲 zkPorter。zkPorter 將允許協議將自己提升爲分片,其交易吞吐量甚至超過 zkSync 的 10-100 倍

安全

與現有的 Layer2 擴容解決方案相比,zkRollup 提供了無與倫比的安全性。一個簡單的試金石:一個協議 X 是否需要參與者主動工作以保證其資產安全?如果答案是肯定的,那麼安全措施總是會出問題,資金也會流失。

據我們所知,zkRollup 是唯一一個提供被動安全保障的協議:數據的可用性與用戶活動隔離,確保資金與底層 Layer1 一樣安全

值得指出的是,zkSync 依賴於最近的加密技術,這引入了協議風險。具體來說,zkSync v1.1 採用了 2019 年開發的通用 SNARK PLONK (又名 SNORK)。雖然該系統的密碼學假設被廣泛認爲是安全的,但它確實需要通過多方計算儀式獲得的一次性可信設置。

爲了給我們的 zkSync 生產測試版提供熵源,Matter Labs 參加了 AZTEC Ignition 社區的可信設置儀式。有超過 200 人蔘加,包括以太坊基金會、Consensys、Vitalik 等代表。可信設置對我們的用戶來說意味着,如果至少有一個參與者誠實地參與了設置程序(通過在通用參考字符串中提供熵),那麼整個網絡就會永久地獲得密碼學上的安全。Reddit 可以作爲參與者加入到 zkSync 使用的 Ignition 設置中,爲 Reddit 社區提供進一步的安全保障。

完美是短暫的。zkSync 將發展到不需要信任的設置。這就是爲什麼 Matter Labs 的研究人員設計並實現了 RedShift:一個透明的 SNARK。zkSync 的未來版本將使用 RedShift,因爲我們預計 RedShift 的性能將達到或超過 PLONK 上的可能。

zkSync 的協議、加密技術和智能合約已經通過了該領域最知名的安全公司之一的審覈。ABDK 諮詢公司(由 Poseidon 哈希函數的共同作者創立)。

去中心化

我們在 Matter Labs 的使命是加速公鏈的大規模應用。自由和自我主權是我們公司的基本價值觀。我們在這裏打擊中心化的權力聚合,以及潛在經濟和監視控制。我們不會停止,直到世界上每一個人都能不折不扣地、私密地訪問開放的、無權限的、無審查的全球數字經濟網絡。

我們認識到,在這條道路上,取捨是不可避免的--但我們非常謹慎地選擇我們的取捨。互聯網最初是一個自由和中立的空間。到了 2020 年,它的大部分基礎設施都被少數大公司所控制。我們需要避免讓大玩家主導金融互聯網。

zkSync 在 Layer1 的部分 100% 抗審查:因爲在 Layer1 處保證了數據的可用性,所以任何驗證者都無法阻止用戶收回資金。正因爲如此,也因爲 Layer2 纔剛剛開始,我們發現遵循漸進式去中心化的道路,最初推出 zkSync 的時候是可以接受的,並採用了權限驗證器。驗證區塊的權利是由 zkSync 治理智能合約授予的。

最終,生態系統的健康取決於真正的去中心化 Layer2 (不接受任何替代品!)。由於大多數交易最終將在 Layer2 上進行,因此,未能將權限分散到 Layer2 上,就是未能將以太坊分散。Matter Labs 致力於讓 zkSync 在 Layer2 上具有很強的抗審查能力。爲了實現這一目標,我們正在構建一個可擴展的多驗證者共識,並建立一個獨立的審查-預防機制

可用性

可用性是 zkSync 的優勢所在

將 zkSync 與現有的錢包一起使用是最簡單不過的了。一個 zkSync 交易需要一個單一的 zkSync 專用祕鑰來進行簽名。對於錢包提供商來說,與 zkSync 的集成只需要幾行代碼。

zkSync 的最終性與以太坊的最終性緊密結合--用戶最多等待幾分鐘就能看到自己的交易結算(包括退出)。"zkSync " 不依賴流動性提供商來加速用戶退出,用戶也不必定期登錄 " 檢查 " 自己的資金,以保證資金安全,防止惡意退出企圖。最重要的是,zkSync 的 Gas 費比 Layer1 降低了約 100 倍

zkSync 原生支持元交易:費用可以在被轉移的同一區塊中支付。在我們的 zkSync v1.1 更新中,我們增加了第三方在任何費用中支付交易費用的選項。例如,Reddit 可以用 ETH、DAI 或任何 ERC20 爲其用戶付費。

zkSync 具有直觀的 Web 客戶端和全面的區塊瀏覽器。

互操作性

zkSync 可與任何支持 web3 的錢包(如 MetaMask 或 WalletConnect)配合使用。

zkSync 的 API 和 SDK 是開放的,無權限的,並且有完整的文檔。

zkSync 可與 Layer1 上的智能合約互操作

隨着 Zinc 的發佈--一個零知識友好的智能合約編程框架--zkSync 將能夠直接將智能合約集成到 Layer2 中。

智能合約如何釋放遞歸零知識證明的純粹力量,一個很好的例子就是投票。一個涉及數百萬社區成員投票的決定--投票權在 zkSync 上被代幣化--可以通過一個 Layer1 智能合約來驗證,成本是 51 萬個 Gas!

zkSync v1.1 的新特性

遞歸:最高 3,000TPS;

zkSync v1.0 由 PLONK 提供技術支持,需要一次性信任設置。在信任設置上,我們採用了有 200 多人蔘加的 MPC 會議的成果。設置的體積必須保持相對較小,以使參與實用。不幸的是,這限制了一個區塊的 zk 證明的最大尺寸,因此 zkSync 的最大吞吐量被限制在約 300 TPS

爲了解除這一限制,我們實現並完全集成到 zkSync 中的遞歸 PLONK 驗證!現在,一個聚合區塊可以驗證多達 20 個正常區塊,只有這最後一個證明需要在鏈上提交。之前的區塊實現無需修改:它仍然包含相同的審覈代碼。

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在我們的 zkSync "Reddit 版 " 負載測試中,只向智能合約提交了遞歸證明,將零知識證明開銷降低到了每次轉賬 40Gas (在 EVM 中,一次 PLONK 證明驗證需要 51 萬 Gas)。現在,添加一個可以驗證其他聚合區塊的元塊也是小事一樁,可以讓 zkSync 將任意多塊聚合成一個證明,將證明開銷降低到每筆交易只有 1 個 gas

現在 zkSync 中的純數據可用性成本是每次傳輸 320Gas。隨着我們的驗證器節點和智能合約的進一步小改動,以將提交的數據批量化在一起--這些改動沒有包含在本月的衝刺中,因爲它已經非常緊湊--zkSync 的容量將被放大到 Ethereum 施加的最大限制:3000 TPS (假設 13 秒 Eth 區塊間隔和 12,5M 區塊 Gas 限制)。

交易批處理

用戶體驗應該是簡單和便捷的。我們希望 zkSync 能夠無縫集成到所有已有的錢包和支付工具中。我們已經使在被轉移的代幣中支付交易費用成爲可能。如果用戶只擁有 DAI,應該不需要額外擁有 ETH 來支付氣費。

雖然用戶一般可以用任何代幣支付交易費用,但有幾個例外。市場流動性不足的代幣(即相對不常見的代幣)將不得不用流動性較高的代幣支付 Gas 費。其次,當第三方爲其用戶補貼交易費用時,第三方可以用它喜歡的任何代幣支付交易費用,無論用戶的貨幣是什麼。

爲了支持這一功能,我們引入了交易批處理。交易批處理將一組交易捆綁成單筆交易,擔保人支付的費用也會相應減少。Reddit 可以使用這個功能來支付社區積分轉賬的交易費用。

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Alex Gluchowski 作者

Edward 翻譯

Edward 編輯

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