zkPorter: L2 扩容的突破

向Layer2的大规模迁移即将发生。随着协议从以太坊基础层向Optimisticrollups再到兼容EVM的zkRollups转移，许多人都希望我们最终可以使得链上gas费可控。但每个致力于以太坊扩容工作的人都知道这个行业的肮脏秘密：即使有了rollups，我们最后可能也会回到我们最开始的地方。这是因为吞吐量的任何实际增长都会迅速地被诱导需求所吞噬。

Rollups只能为吞吐量带来线性增长——所有数据仍然必须广播到所有全节点中。然而为了实现真正的扩容，我们需要实现吞吐量呈指数性增长。

这就是为什么我们认为zkPorter是一项重大的突破。它拥有20,000TPS，且比Optimisticrollups更加安全。更重要的是，它将在6个月之后与zkSync2.0一起上线主网。

为什么rollups不足以满足扩容需求？

2020年10月，Vitalik发布了文章《以rollup为中心的以太坊路线图》，文中他表示，如果所有L1的交易活动都迁移至rollups中，那么以太坊网络的每秒交易量预估可以达到约3000笔。这一猜测很快就要成为现实了：optimistic和zkRollups现在都支持对EVM的兼容，也就是说应用可以快速且简单地从L1迁移至L2。

以太坊正以爆炸式、呈指数级增长中。在一年内，DeFi用户从15万增长到180万名——但是gas费的增长速度要快16倍！(Uniswap上的交易费从$0.20/笔涨到$36/笔)。

为什么？因为可扩容性的任何提高，都会带来金融活动/交易的增长以及新的用例。我们来看一下过去一年同时发生的事情

?DEX月交易总量：17.2亿美元→670亿美元

?DeFi总锁仓量：7亿美元→800亿美元(增长了11000%！)

ZK-RaaS网络Opside将于8月份集成ZK Stack:6月28日消息，Opside官方表示，将大力支持zkEVM的推广，其中包括zkSync最新公布的ZK Stack。目前，Opside测试网已集成Polygon zkEVM（Hermez），用户可以一键在ETH、BSC和Polygon等L1公链上发行一条属于自己的zkEVM链。

据路线图显示，Opside测试网预计在8月份集成zkSync的ZK Stack。未来还将提供Scroll、Linea等zkEVM解决方案。Opside的多链ZK-PoW算法将为各个公链上的ZK-Rollup提供海量算力支撑。

Opside是一个提供ZK-RaaS（ZK-Rollup as a service）的平台，支持用户一键发布zkEVM。同时支持ZKP挖矿，包括CPU、显卡、FPGA等机器类型。[2023/6/28 22:05:47]

?在一个月内，OpenSea的销售量：500万美元→1亿美元

与以太坊主网相比，optimisticrollups将只会扩容约25倍，而zkRollups扩容约100倍。我们将在不知不觉中，又回到了起点：大多数普通用户还是难以承受gas费和使用以太坊的成本。

加密行业很快就会成为主流。在这个拥有38亿台智能手机的世界中(相比之下，Metamask的月活跃用户有300万)，我们需要将以太坊网络的可扩展性提高1000倍才能应对接下来的需求。这中间的差距促使我们构建zkPorter。

zkPorter：推进加密货币大规模应用的引擎

在zkSync2.0中，L2状态将会分成两个部分：数据可用性在链上的zkRollup和数据可用性在链下的zkPorter。

这两部分都是可组合且可互操作的：zkRollup上的合约和账户将能够与zkPorter上的账户无缝交互，反之亦然。没错！这样的话，从用户的角度来看，唯一可察觉的区别就是zkPorter账户的费用减少了100倍。

Polygon和Immutable合作推出以太坊扩展网络“Immutable zkEVM”:金色财经报道，Polygon和Immutable宣布建立“战略联盟”并合作推出一个专为Web3游戏设计的全新以太坊扩展网络“Immutable zkEVM”，将Polygon zkEVM技术与专为基于区块链的游戏设计的Immutable平台相结合。据悉，Immutable zkEVM将在2023年第二季度末推出，不过开发人员目前已经可以开始构建软件开发工具包 (SDK) 。Polygon和Immutable还特别澄清两个平台没有合并，Polygon自己的zkEVM主网网络将于3月27日推出测试版，而现有的基于StarkEx zk-Rollup技术的Immutable X网络将会与新的Immutable zkEVM网络一起运行。（Decrypt）[2023/3/21 13:16:19]

想象一下：Uniswap将智能合约部署在zkRollup端，并且zkPorter账户上的零售用户可以以<$0.03的交易费swap代币。是怎么做到这么便宜的呢？这是因为绝大多数的rollup费用来自在以太坊主网上发布数据的成本。而zkPorter账户可以在Uniswap部署的合约上做数千次swap，但是只需要向以太坊主网上发布单次数据更新。

zkPorter账户的数据可用性将由zkSync代币持有者(即“守护者”，Guardians)提供安全保障。他们将通过对区块签名以确认zkPorter账户的数据可用性来跟踪zkPorter上的状态。守护者质押zkSync代币参与PoS，因此任何数据可用性上的故障都将导致他们被罚没。如此一来，这为数据可用性提供了加密经济上的保障。

值得注意的是，zkSync上的PoS比侧链等其他系统上的PoS安全得多。这是因为zkSync的守护者本质上是没有权力的：守护者无法窃取资金。他们只能停止生产区块。而且在这种情况下，用户将仍然能够提取他们的资金。

Reddio创始人兼CEO：不认为zkEVM重要:金色财经现场报道，在Coinlive举办的峰会上，Reddio的创始人兼首席执行官Neil Han以“2022年及以后的Layer 2生态”为主题发表了演讲。他说第1层以太坊的问题是扩容，并比较了Layer2主要生态StarkNet, zkSync和Scroll。三难困境包括性能、可组合性和去中心化。他表示，他不认为layer2要为了兼容zvm而牺牲性能。他最后介绍了Reddio如何帮助Web2开发者几分钟就可以集成Layer2，即便是不兼容evm的layer2。[2022/12/22 22:01:21]

每个用户都可以自行选择自己资金的安全阈值。如果用户想要将所有数据可用性放在链上，就可以选择完全留在rollup上。但是如果某些用户比较在意费用，那么他们可以选择使用zkPorter(我们猜测交易者和新用户最有可能使用zkPorter)。这种可以自行选择链上/链下存储数据的架构叫做Volition。

这将吸引那些在L1s上甚至在传统rollups解决方案上不太经济适用的应用使用zkPorter。而现在，这些应用可以在以太坊上构建，为以太坊用户服务了。

zkPortervsoptimisticrollups

得益于零知识证明这一密码学，这一切才有可能实现。Optimisticrollups按照zkPorter的方式实现如此大规模的扩容。如果Optimisticrollup将数据可用性放在链下，那么一名作恶的运营者就能够盗取rollup中的所有资金，而不会受到任何人的挑战。

同时，zkPorter有着比Optimisticrollups更强的安全保障。为了理解其中的原因，接下来我们简要地概述一下zkPorter潜在攻击的成本和收益。

LBank支持ZKSwap主网上线前4000万个ZKS免费空投:据官方消息，LBank将支持4000万 ZKS空投计划。用户只需将资产存放于LBank，无需任何操作，即可根据ZKS官方规则，获取对应数量的ZKS。挂单及参与活动均不影响此次空投。

具体规则如下：LBank将在2021 年 1 月 29 日 22:00 起，截止到主网上线前每日对用户持仓进行快照，待官方空投后，LBank将根据具体数量，以最接近时间的快照数据，对用户进行ZKS空投。[2021/1/29 14:22:09]

1)攻击成本

截至今天，在Optimisticrollup上进行51%算力攻击的成本不到7000万美元(以太坊向PoS迁移之后，这将不是大问题)。另一方面，如果想要使zkPorter上的数据不可用，攻击者将需要积累相当于所有zkSync质押代币的2/3的量(几乎可以肯定将超过7000万美元)。再者，由于攻击者在购买代币时将会出现重大的滑点(且质押代币无法被购买)，因此发起这样的攻击要比现货价格的成本要高得多。

2)攻击收益

如果optimisticrollup被成功攻击了，那么黑客就能盗取rollup中的所有资金。这极大地增加了攻击动机。而如果黑客攻击了zkPorter，ta无法直接盗取资金：就算攻击成功，黑客只能停止生产区块，而不能盗取用户的资金。这种将攻击变现的难度，极大地降低了此类攻击的动机。

在zkPorter上构建

zkPorter即将到来。MatterLabs团队正致力于研发工作，在6个月内推出产品级别的版本。很快，我们就能开始吃我们做的蛋糕了。

zkPorter将在zkSync2.0版本中可用——这是我们下一代智能合约平台，将支持Solidity。我们的目标是在5月份推出公共测试网，并在夏季晚些时候上线主网。

以太坊扩容项目 Matter Labs 为 Curve 推出首个 zkSync 二层智能合约测试网:以太坊扩容项目 Matter Labs 为稳定币兑换平台 Curve 推出首个 zkSync 二层智能合约测试网「Zinc Alef」。Matter Labs 现已引入 Zinc 编程语言和对 SNARK 友好的 Zinc VM （虚拟机），并为以太坊实施了递归 PLONK 证明验证。目前，必须使用 Zinc 编程语言来编写 Zinc VM 智能合约。zkSync 二层网络中的所有合约都将能够以与以太坊主网上完全相同的方式互相调用。目前，测试网功能齐全，用户可编写智能合约并将其部署至测试网，然后对此进行本地测试，并生成智能合约执行的零知识证明。每笔交易都将导致 zkSync 测试网上的真实代币发生转移，也会反映至区块浏览器和钱包中。不过，Zinc VM 尚未集成至 zkSync core 中，Zinc 编程语言中的一些重要功能也可能会丢失。Matter Labs 将根据社区的要求优先开发该功能。另外，Matter Labs 正在与其他团队合作开发通用的以太坊二层签名标准，这将提升围绕二层合约进行交互的用户体验。此前报道，今年 6 月份，Matter Labs 在以太坊主网部署了 Layer 2 扩展工具 zkSync。[2020/10/10]

同时，用户也可以使用zkSync1.x用于支付用途(2020年6月份上线主网)。几周后，1.x将支持交易以及NFT交易。

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Vitalik：

>zkPorter有着比Optimisticrollups更强的安全保障

我认为这个说法不恰当。假设两种方案的代码都没有bug(在我看来，optimisticrollups在短期内出现bug的风险更小，但这是另一个问题)，我更愿意将我的资产放在optimisticrollup上，而不是放在一个链下存储数据可用性的系统上。

看一下这篇文章的论点：

>截至今天，在Optimisticrollup上进行51%算力攻击的成本不到7000万美元

这里举出的数据是由Starkware列出来的，其观点基本上是这样的：一名攻击者能够租用足够多的算力发起51%攻击，花费的成本为$30/时。如果他们持续一周的审查攻击，成本大约在$5000万左右。

该论点有两处错误：

?哈希值租用市场的流动性并不高，如果有人试图租用这么多算力，将会出现两种情况：要么没有那么多可租用的哈希值，要么在尝试租用时大大地提高了价格，同时警告了所有的用户。特别是，该网页(https://www.crypto51.app/)中，预测了使用Nicehash发起攻击的成本，但这个网页本身就展示了，Nicehash只能够借出相当于以太坊网络3%的哈希值。

?再者，尽管51%攻击发生了，社区也不会坐以待毙。相反，社区会协调一个紧急分叉来使攻击者下台，这完全能够在一周内实现(解决上海DoS攻击的硬分叉只用了6天的时间，而解决51%攻击就更容易了，因为这是一个软分叉)。关于社区驱动的51%攻击恢复，我在PoS的背景下已经详细讨论过了；而在PoW的背景下将更困难，因为攻击者可以持续返回攻击，但想要恢复也是非常可行的。

简而言之，optimisticrollups的安全性不错。

同时，该文章提倡的链下数据可用性委员会与基础链相比，安全性低得多。此外，他们之间没有紧密的耦合：如果一名攻击者将链下数据可用性层的代币全买了，那么以太坊社区根本无法保证可以帮助实行一个恢复分叉(事实上，最近的先例：当一个应用层结构受到攻击时，甚至反对以太坊社区对链进行干预)。

另一方面，数据可用性层存储在分片中将受到整个以太坊网络的保护，两者将紧密耦合。在我看来，在此期间如果一些应用使用链下数据可用性是没问题的，但只有在基于分片的数据可用性可用之前，我们才可以明确链下数据为一个暂时的措施。但我认为这也没有必要；仅仅使用当前以太坊链来做数据可用性储存就可以了，容量已经可以达到4000TPS了，我无法想象未来几年对交易的需求会超过这个水平。”诱导需求“确实存在，但不太可能在这个时候存在两个数量级的潜在诱导需求。

@gluk64：

这篇文章很难做到既易于阅读又能够100%反映技术上的细微差别。我会尽量将它展开说：

我先强调一下，该文章的目的不是为了指出optimisticrollups不安全。相反，我们表达的观点是：

1.在实践中，这两种方法都具有相当的安全性，但zkPorter要便宜几个数量级。

2.同时，zkPorter与zkRollup有直接的联系，也就是说可以提供更好的安全保障，并且比ORU便宜。再者，我们明确地建议将所有资金大的账户存储在zkRollup中。

3.因此，使用zkPorter，用户可以在两者之间选择a)更便宜和更安全b)便宜更多并且仍然相当安全。在这前提下用户怎么还会选择optimisticrollups呢？

即使你不同意zkPorter比ORUs更安全，好吧，这些论点依然成立！一旦zkRollupzkPorter上线，就不再需要optimisticrollups了。即使zkPorter的安全性就像简单的侧链那么糟糕(事实上并不是的，详见下面”动机“部分)，这个论点依然成立。

目前，认为zkPorter可能更安全的观点是基于以下几个互相支撑的独立要素提出的：

1.蛮力攻击(brute-force)的成本是可以量化和比较的。

2.针对性攻击在optimisticrollups上更为现实。

3.攻击zkPorter的动机要低很多。

让我来详细说一下这三点。

蛮力攻击

>哈希值租用市场的流动性并不高

没错，但是这仍然是可行的。比如，一个攻击者可能会租用大量的GPUs或者FPGAs。成本可能要比我们文章里估算的要高得多。但是这类攻击的关键是：他们不需要运行一周。看似合理的投入就足够了。

>尽管51%攻击发生了，社区也不会坐以待毙。

如果是在PoS系统中，我很赞成这种观点，但是在PoW系统中，这样至少会极具争议性。很多人会认为这是特定激励系统的设计缺陷，因此要像对待Parity多签bug一样对待它。削弱区块链的不可变性将很容易引发社区危机。

针对性攻击

在实践中，具有高价值和高吞吐量的ORU将仅仅由一些团体运营。尽管通过hacking社会工程学等手段对他们所有人进行攻击是比较难的，但是有有着数十亿美元的激励，也不是不可能发生的。我们正生存在艰难的时期——现在全部民族国家都在努力地保护他们的核武器工厂免受黑客攻击！

攻击动机

这一点很明显：与ORUs不同，zkPorter攻击者只能冻结资产，而不能窃取资产。因此攻击者并不能够直接利用资产。此外，勒索数百万零售用户将非常困难，因为受害者很难达成任何共识。

最后的想法：zkPorter和ETH2分片

我确信数据可用性的最终目标是将ZKP和分片结合(e.g.由纠删码支持)，而这只能在L1中实现。所以，没错，长期来看ETH2.0和3.0将占主导。

而在那之前，超安全的zkRollup和超便宜的zkPorter之间实现无缝互操作的方案将是中长期的选择。

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

reddit讨论链接：https://old.reddit.com/r/ethereum/comments/mq2lxd/zkporter_a_breakthrough_in_l2_scaling_matter_labs/

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来源|MatterLabs

译者注：本文分为两部分，上半部分为MatterLabs对zkPorter的介绍；下半部分为Vitalik对文章的疑问与反驳，以及zkSync方的回复。

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