Gas費暴漲，zkSync能否解決以太坊擴容困境？

作者：Alex Gluchowski

翻譯：Edward

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。它使用零知識證明為以太坊解決擴容、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。我們認為，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的峰值容量。雖然指望zkRollup100%全速運行是不現實的（因為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。

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。為了讓以太坊為數十億用戶做好準備，Matter Labs提出了對zkSync的擴展，我們稱之為zkPorter。zkPorter將允許協議將自己提升為分片，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為是安全的，但它確實需要通過多方計算儀式獲得的一次性可信設置。

為了給我們的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人參加，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著，如果至少有一個參與者誠實地參與了設置程序（通過在通用參考字元串中提供熵），那麼整個網路就會永久地獲得密碼學上的安全。Reddit可以作為參與者加入到zkSync使用的Ignition設置中，為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。這就是為什麼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，因為我們預計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核。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。我們在這裡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、無許可權的、無審查的全球數字經濟網路。

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：因為在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。正因為如此，也因為Layer2才剛剛開始，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，並採用了許可權驗證器。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，未能將許可權分散到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。為了實現這一目標，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專用秘鑰來進行簽名。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為其用戶付費。

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，無許可權的，並且有完整的文檔。

zkSync可與Layer1上的智能合約互操作。

隨著Zinc的發布--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多人參加的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。

為了解除這一限制，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核代碼。

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。隨著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，因為它已經非常緊湊--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為可能。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，當第三方為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。

為了支持這一功能，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。