ZkSync：一窺以太坊的未來

原文：Sam Martin

編譯：Crush

關鍵要點：

• 由於缺乏智能合約支持，與其他通用L2 相比，ZkSync 1.0 的採用率低，使得rollup 在代幣轉移和交換之外的效用最小

• Matter Labs 團隊的目標是於 10 月28 日在主網上推出他們的alpha zkEVM，這使他們成為第一個推出兼容EVM 的通用智能合約ZK rollup 的團隊

• 第一個啟動zkEVM 的團隊可能會獲得顯著的先發優勢，特別是如果以太坊交易費用的飆升將用戶推離基礎層

• zkSync 團隊相信他們在降低硬件要求方面取得了重大突破，這樣能更容易成為證明過程的積極參與者

• zkSync 的最終目標是通過他們的證明技術和蓬勃發展的L3 生態系統驅動的意志，同時保持以擴展以太坊為焦點的目標

由Matter Labs 於2020 年推出的ZkSync 1.0 是一種零知識Rollup（ZKR），它依賴於以太坊的安全性，主要用於代幣交換或轉移。

它不支持智能合約，因此今天zkSync 1.0 上可用的產品是有限的，導致相對於其他以太坊擴展解決方案的採用率較低。 Matter Labs 團隊希望通過在10 月28 日在主網上啟動他們的alpha zkSync 2.0（一個zkEVM）來解決這個問題。

此外，Matter Labs 宣布將在2023 年第一季度在測試網上推出L3。

ZkSync 1.0

儘管缺乏對智能合約的支持，ZkSync 1.0 已經成功吸引了超過5400萬美元的資金。 zkSync 上的大部分TVL 是ETH 和各種穩定幣，因為網絡上除了代幣轉移和交換之外缺乏實用性，而且NFT 鑄造未能獲得顯著的吸引力。

許多擁有Rollup 資金的用戶可能會為不可避免的代幣空投做準備，這應該可以捕捉到zkSync 經濟的未來增長。 Optimism 和Arbitrum 是兩個最受歡迎的以太坊擴展解決方案，鑑於它們已經支持智能合約這一事實，它們看到了更多的用戶活動。

雖然日交易量不是一個完美的指標，但它卻側面反映了zkSync 因為不支持智能合約而錯過的交易量有多少。

zkSync 上的所有資金都在以太坊上的智能合約中得到保護，計算和存儲在鏈下執行。交易被成批打包，在以太坊上結算，以在所有L2 交易者之間平攤Gas 成本，然後同時結算。

Rollup 中發生的所有狀態更改都作為Calldata（調用數據） 以及確保狀態更改有效的SNARK 證明發佈到以太坊。發佈到以太坊的調用數據使任何人都可以重建L2 狀態，並且這比將整個L2 狀態存儲在EVM 上要便宜得多。

與以太坊基礎層相比，SNARK 能夠以經濟高效且及時的方式（即時確認和15 分鐘完成）驗證大批量交易，並為zkSync 提供巨大的交易吞吐量（例如2000 tps 和15 tps 的差距）。

ZKR 提供了許多優於其他擴展架構的優勢。 ZKR 繼承了以太坊的安全性，而像Ronin 網絡這樣的側鏈則受制於其自身驗證器集中的漏洞。

ZKR 也不依賴像Optimism 或Arbitrum 這樣的欺詐證明，誠實的第三方必須監控區塊中的惡意交易，並需要7 天的挑戰期來延遲資金提取。

此外，無論驗證者集（validator set）的狀態如何，ZKR 上的資金總是可以由其合法所有者取回，這與要求驗證者安全監控提款的等離子鏈（plasma chains）的情況不同。

zkEVM 的機會

Scroll、zkSync 和Polygon 之間的zkEVM 競賽一直在升溫，但zkSync 看起來會在10 月底推出其主網alpha 版。先發優勢對於團隊取得成功有著不小的潛在影響，這一點是無法忽略的。

MATIC 於2017 年作為首批EVM 兼容鏈之一推出，然後於2021 年2 月更名為Polygon，並在以太坊交易費用飛漲的情況下吸引了大量dApp 和用戶。

通過重新部署類似的代碼，將應用程序遷移到EVM 兼容鏈相對容易。無論哪個團隊率先推出zkEVM，都可能會看到dApp 部署和用戶活動的爆炸式增長，從而像Polygon 在2021 年那樣建立強大的網絡效應。

如前所述，側鏈的安全性不如ZKR，而領先的ETH L2、Arbitrum 和Optimism 都是Optimism Rollup，其官方橋需要7 天的退出期。 L2 的採用繼續佔據上風，L2 支付給以太坊的總gas 一直呈上升趨勢。鑑於zkEVM 的安全性和UX 優於其以太坊側鍊和Optimism Rollup 同行，zkEVM 的推出將成為這一趨勢的順風車。

ZkSync 的願景

ZkSync 2.0 的主網alpha 發布將僅限於註冊項目以參與公平發布的開發者。選擇排除用戶是為了確保dApp 團隊有足夠的時間來確保其產品的順利運行，保護用戶免受任何錯誤的影響，並給Matter Labs 團隊更多的時間來迭代他們的zkEVM 的設計。

值得注意的是，Starkware 的Starknet 是另一個處於alpha 階段的通用ZKR 智能合約鏈，Starknet 使用他們自己的針對ZKR 優化的語言Cairo，而不是專注於EVM 兼容性。

然而，Wrap 正在開發一個Solidity 到Cairo 的轉譯器，它可以將其放入與zkSync 的zkEVM 類似的存儲桶中。 Cairo 的開發人員工具、最佳安全實踐和開源庫將遠遠落後於Solidity。

此外，Polygon 於10 月10 日在測試網上啟動了他們的zkEVM，儘管zkSync 已經在測試網上運行了大約9 個月。

ZkSync 通過將以太坊上的高級智能合約源代碼Solidity 編譯為Yul 來實現EVM 的兼容性；Yul 一種中間語言，可以編譯成不同虛擬機的字節碼。

然後使用LLVM 編譯器框架將Yul 代碼重新編譯為為zkSync 的zkEVM 設計的自定義、電路兼容的字節碼集。這種方法繞過需要通過直接從更高級別的代碼開始對EVM 執行中的所有步驟進行zk 證明，從而在保持高性能的同時更容易分散證明過程。

未來可以通過構建新的編譯器前端來添加對Rust、Javascript 或其他語言的支持，從而為其zkEVM 架構增加靈活性。需要指出的是，zkEVM 與EVM 兼容，在字節碼級別上並不等同。

因此，雖然幾乎所有的以太坊智能合約代碼都可以直接移植到rollup 中，但在某些異常情況下，一些代碼需要更改並可能需要重新審核，以及調試工具。如果不進行細微調整就無法兼容。

帳戶抽象

與以太坊的默認行為相比，正在zkEVM中實現的一個主要改進是賬戶抽象的想法。以太坊的核心架構支持兩種類型的賬戶：外部擁有賬戶（EOA），即由私鑰控制的公共地址，可用於簽署交易（例如Metamask 錢包），以及根據底層代碼操作且無法發起的合約賬戶交易。這裡的主要目標是將持有代幣的賬戶與授權交易的簽名者分離。

zkSync 的zkEVM 中的EOA 當然能夠發起交易，但也能夠像以太坊上的智能合約賬戶一樣在其中實現任意邏輯。這就是所謂的“賬戶抽象”，與EIP-4337非常相似，只是稍作修改，為用戶提供更流暢的體驗。

可以補償其他賬戶交易的賬戶稱為Paymasters。在實踐中，Paymaster 賬戶應啟用協議以代表其用戶以ETH 或各種ERC-20 代幣支付交易費用。

隨著應用場景的發現，帳戶抽象可以為錢包提供商開闢一條新的創新途徑。值得注意的是，這是一個仍在迭代中的新穎想法，用戶應謹慎對待。

zkPorter

zkEVM 競賽是目前L2 的主要敘事，但值得商榷的是zkSync 的zkPorter。雖然zkEVM 將為以太坊帶來一個數量級的擴展，但仍然需要ZKR 將數據發佈到以太坊基礎層，這降低了它們的潛在規模。

zkPorter 的引入將zkSync 的zkEVM 牢牢地置於意志範疇，這意味著用戶可以決定將他們的數據存儲在鏈上還是鏈下。優先考慮安全性而不是吞吐量和極低交易費用的用戶將選擇在Rollup 上進行活動以保證數據可用性。

那些優先考慮吞吐量和降低交易費用而不是安全性的用戶將在zkPorter 上進行他們的活動，在zkPorter 上發布數據並在鏈下可用。

所有zkPorter 交易數據都將發佈到Guardian 網絡，這是一個由最終的zkSync 代幣保護的PoS 網絡。 Guardian 將通過簽署區塊來跟踪zkPorter 端的狀態，以確認數據可用。

惡意行為的Guardian 將被削減，這為數據可用性提供了加密經濟保證。與Optimistic rollups 相比，如果數據被移出鏈外，惡意操作者將能夠竊取rollup 上的任何資金，而惡意的Guardian 只能凍結zkPorter 狀態，這反過來又會凍結他們自己的資金。

此外，購買所有非質押的zkSync 代幣來發動此類攻擊將花費大量資金，並在此過程中導致重大滑點。

zkSync 在ZKR 和zkPorter 方面採用的雙賬戶方法將為用戶提供一個全方位的目的地來進行他們的活動，同時保持高安全性保證。 ZKR 和zkPorter 雙方的智能合約和賬戶將完全可以相互組合。

例如，Aave 可以在ZKR 上啟動他們的合約代碼以獲得最大的安全性，但用戶仍然可以通過他們在zkPorter 端的賬戶與合約進行交互，以實現更低的費用和更高的吞吐量。 zkPorter 的最終設計仍在進行中，因此計劃可能會發生變化。

雖然沒有太多的信息披露，但Matter Labs 最近宣布了他們的目標，即在2023 年第一季度推出由其zkEVM 提供支持的layer3。

被稱為“機會”的ZKR L3 很可能是有史以來第一個在測試網上推出的L3。我們的願景是擁有無數個完全可定制的“HyperChain”，它們都通過本地橋樑相互連接，從而將安全互操作性的理念變為現實。

Pathfinder 將是高度實驗性的，但它是新區塊鏈擴展架構研發的合乎邏輯的下一步。

構建L3 驗證的第三方將能夠選擇他們公開可用的數據，從而為用戶提供隱私。這些團隊還將被授權推出自己的代幣，以捕捉他們正在構建的東西的利好。

這些代幣還可以在分散其證明過程、排序器或數據可用性解決方案方面發揮關鍵作用。在可定制性方面，可以在Cosmos 的應用程序特定鍊和zkSync 的L3 之間進行比較。

主要區別在於後者支持以太坊的安全性以及鏈之間完全可互操作的資產，而無需像IBC 這樣的通用消息傳遞協議。

ZkSync 希望通過靠著自己的突破性研究，即在不犧牲性能的情況下降低參與證明過程的硬件要求，能夠成為這個行業的標準。

這會將他們的ZKR、zkPorter 和所有其他zkSync L3 放在同一條道路上，並消除反復被利用的橋接攻擊向量。儘管這一願景雄心勃勃，但它將使交易成本和速度、開發人員和用戶體驗、互操作性和安全性提高10-100 倍。

剩下的主要問題有兩個：在字節碼級別上不等同於EVM 的L2 能否成為行業標準，競爭用戶意識份額的L2 和L1 團隊是否會拋開差異，將區塊鏈擴展到大眾？

最後的想法

ZkSync 長期以來一直是零知識密碼學的先驅，他們在擴展以太坊的道路上繼續開拓。他們在10 月底之前在主網上推出了第一個zkEVM，這可以為他們提供顯著的先發優勢，並使他們能夠建立強大的網絡效應。

他們在zkPorter 和ZKR 上使用可互操作帳戶雙管齊下的方法是一種獨特的策略，這對開發人員和用戶最終都有利。 Matter Labs 為所有鏈創建標准證明者的願景雄心勃勃，如果他們真的開發了到目前為止最先進的證明者，那將大獲成功。

這將為具有合理主權、高性能和安全互操作性的L3 生態系統打開大門。與他們的策略相關的主要風險是他們為zkEVM 選擇的底層架構：在高級智能合約代碼級別的以太坊兼容ZKR，而不是字節碼級別的EVM 等效性，或者通過創建一種新的編程語言並完全消除EVM 兼容性。

有團隊在研究上述所有三種策略，只有時間才能證明哪種以太坊的拓展方案是對的。