Rollup 并不是以太坊扩容的终极方案？

作者 | Matter Labs

以太坊即将大规模迁移到 Layer 2。随着许多协议从以太坊基础层转移到 Optimistic Rollups 和与 EVM 兼容的 zkRollups，许多人希望我们最终可以使链上 gas 费用可控。但是从事于以太坊扩容的每个人都知道该行业的一个心照不宣的秘密：即使有了 Rollups，我们也可能会面临跟最初扩容前的一样的糟糕情况，因为任何实际的网络吞吐量增长都会很快被更高的需求量所吞噬。

Rollups 只能提供网络吞吐量的线性增加-而所有数据仍必须传播到全部的完整节点。因此若要实现真正的扩容，我们需要成倍地提高网络吞吐量。

因此，我们认为这是一个非常重要的突破。我们设计的系统可以达到 20,000+ TPS，这种量级的增加使得它在面临可能爆发增长的需求时比 Optimistic Rollips 更加保险。更重要的是，通过 zkSync 2.0 它将在 6 个月内上线主网。

Rollups 为什么还不够？

2020 年 10 月，V 神宣布了以 Rollup 为中心的以太坊路线图，预测如果所有 L1 活动都转向 Rollup，以太坊网络可以实现约 3000+的净 TPS。这将很快成为现实：optimistic 和 zkRollups 现在都已经支持 EVM 兼容，使得应用程序可以快速且简单地从 L1 迁移到 L2。

众所周知，以太坊过去一年以爆炸性的指数级速度增长。一年之内，DeFi 的用户数量从 15 万增加到了 180 万，但是 gas 费足足增长了 16 倍！（Uniswap 上每笔交易的 gas 费从 0.20 美金涨到 36 美金）

什么导致了这种情况？原因是任何扩展性的提升都伴随着金融活动 / 交易的增加。

考虑一下同期发生的其他情况：

每月去中心化交易所（DEX）的交易量：17.2 亿美金→670 亿美金

DeFi 锁仓量：7 亿美金→800 亿美金（增加了 110 倍）

单月 OpenSea 的销售额：500 万美金→1 亿美金

与现有主网相比，Optimistic Rollups 只可扩容提高约 25 倍，而 zkRollups 则会将扩展性提高约 100 倍。因此按照这种对比，我们将回到最初的原点：一个对大多数用户来说负担不起 gas 费和吞吐量不足的以太坊网络。

加密货币正在逐渐成为主流。在一个拥有 38 亿个智能手机的世界（相比之下，Metamask 每月有 300 万活跃用户），我们需要将目前的网络容量增长至 1000 倍以上，以应对即将可能到来的情况。这种容量的差距促使我们构建了 zkPorter。

zkPorter：为加密行业大规模应用服务的引擎

在 zkSync 2.0 中，L2 状态将被分为两个方面：具有链上数据可用性的 zkRollup 和具有链下数据可用性的 zkPorter。

这两个部分都是可组合且可互操作的：zkRollup 侧的合同和帐户将能够与 zkPorter 侧的帐户无缝交互，反之亦然。 因此，从用户的角度来看，唯一可察觉的区别就是 zkPorter 帐户的 gas 费用减少了 100 倍。

你可以想象一下：Uniswap 将智能合约部署在 zkRollup 端，然后 zkPorter 帐户上的个人用户可以以低于 $ 0.03 的 gas 费用进行交易。为什么能这么便宜？因为用于在以太坊上发布数据的成本占据了绝大部分费用。而 zkPorter 帐户可以在 Uniswap 合约上进行数千次交易，但只需将一个更新发布到以太坊网络。

zkPorter 帐户的数据可用性将由称为 Guardians 的 zkSync 代币持有者保护。他们通过对区块进行签名以确认 zkPorter 帐户的数据可用性来跟踪 zkPorter 端的状态。监护人使用 zkSync 代币参与权益证明（PoS），因此任何数据可用性的故障都将会被他们强力解决。这为数据可用性提供了加密经济上的保证。

一个值得注意的点是，zkSync 中的 PoS 比其他系统（如侧链）中的 PoS 安全得多。这是因为 zkSync 监护人实际上没有过多的权力：监护人无法窃取资金。他们只能冻结 zkPorter 状态（冻结自己的质押）。在这种情况下，zkRollup 的用户仍将能够提取其资金。

每个用户都可以自由选择自己的安全阈值。希望链上所有数据可用的任何用户都可以完全停留在 Rollup 侧。但是，如果您是对费用变化更加敏感的用户，则可以选择 zkPorter 侧。（我们觉得很可能交易者和新用户都会选择使用 zkPorter。）

该设计基于于 StarkWare 率先提出的，被称为 Volition 的广泛解决方案。我们方法的不同之处在于，严格的在去中心化，这促使了一些相对于原方案来说更加深刻的体系结构变化。

这样可以解锁一整类的应用协议，这些应用协议在 L1 甚至传统 Rollups 上都不具备经济性。但现在，他们可以在以太坊上建立并为以太坊网络的用户服务。

zkPorter 对比 Optimistic Rollups

零知识证明的加密技术使这一切成为可能。Optimistic 无法像 zkPorter 那样实现这种扩展。如果在 Optimistic Rollups 中将数据可用性移至链下，一些恶意的运营商将能够窃取 Rollups 中的所有资金，且没有人能够阻止。

同时，与 Optimistic Rollups 相比，zkPorter 具有更强的安全性保证。要了解其中原因，我们可以简要地概述一下潜在攻击的成本和收益。

1）攻击成本

截至今天，通过 51％的哈希算力协调来攻击 Optimistic Rollups 的成本不到 7000 万美元（当 Proof of Take 到来时，这一问题将不复存在）。而另一方面，要使 zkPorter 中的数据不可用，攻击者将需要聚集所有已抵押代币中 2/3 的量（几乎肯定会超过 7000 万美元）。而且，由于攻击者在购买代币时会引起重大的滑点（并且无法购买已经抵押的代币），因此进行这种攻击的购买成本将比现货价格所显示的成本高得多。

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2）攻击收益

如果成功地对 Optimistic Rollups 进行了攻击，则黑客可以窃取 Rollups 中的所有资金。这大大增加了攻击的动机。而在 zkPorter，攻击收益将不会如此直接：如果成功，攻击者只能停止生产区块，而不能窃取用户资金。从服务中断中获利的难度大大降低了进行此类攻击的动机。

Matter Labs 作者

Arvin W 翻译

Edward 编辑