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zkPorter:Layer 2 方案的新突破

以太坊爱好者 2021-04-22 15:00
摘要:

Rollup 只能线性增加吞吐量。若要实现真正意义上的可扩展性,大家需要让吞吐量实现指数级增长。

大规模的 Layer 2迁移即将到来。随着越来越多协议从以太坊区块链转移到 Optimistic Rollup 和兼容 EVM 的 zkRollup 上,很多人都希翼能够实现链上交易费可控化。但是,以太坊可扩展性方案的开发者都心知肚明:即使采用了 Rollup,大家最后还是有可能回到原点。这是因为只要吞吐量有了实质性的增长,很快就会被诱导需求所吞噬。

Rollup 只能线性增加吞吐量(所有数据还是要广播到所有全节点)。但是,若要实现真正意义上的可扩展性,大家需要让吞吐量实现指数级增长。

因此,大家认为 zkPorter 取得了突破性进展。zkPorter 不仅可以实现 20,000+ tps 的吞吐量,而且在安全性上优于 Optimisitc Rollup。更重要的是,这个系统将在 6 个月内与 zkSync 2.0 一起主网上线。

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Rollup 为何不堪重任?

在 2020 年 10 月,Vitalik 提出了以 Rollup 为中心的以太坊路线图,并预测如果将 Layer 1 上的所有交易都转移到 Rollup 上实行,以太坊将达到约 3000 tps 的净吞吐量。这个预测很快就会实现:Optimistic Rollup 和 zkRollup 目前都已兼容 EVM,让 Layer 1 上的应用可以简单迅速地转移到 Layer 2 上。

以太坊正在以指数级的速度增长。短短一年内,DeFi 用户的人数就从 15 万激增至 180 万,但是 gas 费的增长速度比这还要再快 16 倍(从每 Uniswap 交易 0.2 美金增至 36 美金)!

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为什么?因为可扩展性的提高往往伴随着新用例推动下的金融活动/交易量增长。想一想这段时间发生了什么:

  • 去中心化交易所的月交易额:17.2 亿 → 670 亿美金

  • DeFi 总锁仓价值:7 亿→800 亿美金(增长了 110 倍!)

  • 在一个月内,OpenSea 的销售额:500 万 → 1 亿美金

与主网相比,Optimistic Rollup 只能将吞吐量提高 25 倍,zkRollup 可以将吞吐量提高 100 倍。大家很快就会在不知不觉中回到原点:绝大多数普通用户依然负担不起以太坊的天价 gas 费。密码学货币正在成为主流。Metamask 目前有 300 万月活用户,全球共有 38 亿智能手机。也就是说,大家需要将吞吐量提高 1000 倍才能应对未来的需求。为了填补这一巨大差距,大家构建了 zkPorter。

zkPorter:实现密码学货币大规模采用的引擎

在 zkSync 2.0 中,Layer 2 状态将被分为两部分:zkRollup 提供链上数据可得性,zkPorter 提供链下数据可得性。二者具备可组合性和互操作性:zkRollup 上的合约和账户可以与 zkPorter 上的账户无缝交互,反之亦然。从用户的角度来说,唯一能察觉到的区别是 zkPorter 账户将交易费减少了 100 倍。

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想象一下:Uniswap 在 zkRollup 上部署了智能合约。如果使用 zkPorter 账户,用户只需支付不到 0.03 美金的交易费。为什么 zkPorter 的交易费可以这么低?这是因为在 Rollup 的交易费中,将数据发布到以太坊上的成本占了绝大部分。zkPorter 账户的数据可得性将由一群叫作守护者(Guardian)的 zkSync 代币持有者保障。

守护者将通过对区块签名来确认 zkPorter 账户的数据可得性,以此追踪 zkPorter 的状态。守护者通过质押其 zkSync 代币参与权益证明,一旦出现数据不可得的情况,他们就会遭到罚没。这就为数据可得性提供了经济保障。要注意的是,zkSync 的 PoS 机制比其它系统(如侧链)的 PoS 机制安全得多。

这是因为 zkSync 守护者很弱小:他们无法窃取资金。他们只能冻结 zkPorter 的状态(因此也会冻结自己的押金)。而且,在这种情况下,zkRollup 的用户依然能够取回资金。每个用户都可以自由选择其安全阈值。想要所有数据都在链上可得的用户可以在留在 Rollup 上。但是,如果你对交易费比较敏感,你可以选择 zkPorter。(大家认为交易者和新用户是最有可能使用 zkPorter 的。)这种架构叫作 Volition。这样一来,那些在 Layer 1 乃至传统 Rollup 上成本较高的应用有了生存空间。有了 zkPorter,它们也可以扎根于以太坊,为以太坊用户提供服务。

zkPorter vs Optimistic Rollup

这一切都要归功于零常识证明技术。Optimistic Rollup 无法像 zkPorter 这样实现可扩展性。如果将 Optimistic Rollup 的数据可得性从链上转移到链下,恶意运营者能够窃取 Rollup 中的所有资金,却无人能够挑战他们。与此同时,zkPorter 能够提供比 Optimistic Rollup 更强的安全保障。要想知道为什么,大家来简单分析一下潜在攻击的成本和收益。

(1)攻击成本

目前,对 Optimistic Rollup 发起 51% 算力攻击的成本不超过 7000 万美金(采用权益证明机制后,这个问题会好很多)。相比之下,如果要对 zkPorter 发起数据不可得攻击,攻击者的成本是总质押金额的 2/3(几乎可以肯定会高于 7000 万美金)。另外,由于攻击者在购买代币时会导致很高的滑点率(用于质押的代币是无法购买的),数据不可得攻击的成本会远高于根据现货价格估算的金额。

(2)攻击收益

如果有黑客成功攻击了 Optimistic Rollup,就可以偷走 Rollup 中的全部资金。这极大提高了攻击激励。攻击 zkPorter 则无法直接带来利益:如果成功了,攻击者只能阻止出块,但是无法窃取用户资金。由于攻击者很难通过中断服务来获利,这在很大程度上降低了攻击激励。

来源:以太坊爱好者(ID:ethfans)

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