Rollup 不是以太坊扩容的终极解决方案？

作者| 物质实验室

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 EVM 兼容的 zkRollups，许多人希望我们最终能够使链上 gas 成本可控。 但是从事以太坊扩容工作的每个人都知道这个行业的一个不为人知的秘密：即使使用 Rollups，我们也可能处于与初始扩容之前相同的糟糕境地，因为网络吞吐量的任何实际增长都会很快被更高的需求吞噬。

Rollups 只能提供网络吞吐量的线性增长——而所有数据仍必须传播到所有全节点。 因此，要实现真正的扩展，我们需要成倍地增加网络吞吐量。

所以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。 这种增长幅度使其在面对可能出现的需求爆炸式增长时比 Optimistic Rollips 更安全。 更重要的是，zkSync 2.0 将在 6 个月内在主网上线。

为什么 Rollup 还不够？

2020 年 10 月，Vitalik 公布了以 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。 这很快就会成为现实：optimistic 和 zkRollups 现在都与 EVM 兼容，允许应用程序快速轻松地从 L1 迁移到 L2。

众所周知，以太坊在过去的一年里以爆炸式的指数级增长。 一年之内，DeFi 用户数从 15 万增长到 180 万，而 gas 费却增长了整整 16 倍！ （Uniswap 上每笔交易的汽油费从 0.20 美元增加到 36 美元）

是什么原因造成的？ 原因是可扩展性的任何增加都伴随着金融活动/交易的增加。

考虑同一时期发生的其他情况：

每月 DEX 交易量：17.2 亿美元 → 670 亿美元

DeFi锁仓量：7亿美元→800亿美元（增长110倍）

OpenSea单月销售额：500万美元→1亿美元

与现有主网相比，Optimistic Rollups 只能将可扩展性提高约 25 倍，而 zkRollups 将可扩展性提高约 100 倍。 所以在这个比较之后，我们要回到最初的观点：以太坊网络的 gas 费用难以承受，并且对于大多数用户来说吞吐量不足。

加密货币正在慢慢成为主流。 在拥有 38 亿部智能手机（与 Metamask 的 300 万月活跃用户相比）的世界中以太坊扩容，我们需要将当前的网络容量增加 1,000 多倍才能应对即将发生的事情。 这种容量差距促使我们构建 zkPorter。

zkPorter：服务于加密行业大规模应用的引擎

在 zkSync 2.0 中，L2 状态将分为两部分：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和可互操作的：zkRollup 端的合约和账户将能够与 zkPorter 端的账户无缝交互，反之亦然。 因此，从用户的角度来看，唯一可感知的差异是 zkPorter 账户的 gas 成本降低了 100 倍。

你可以想象：Uniswap 在 zkRollup 端部署智能合约，然后 zkPorter 账户上的个人用户可以以低于 0.03 美元的 gas 费用进行交易。 为什么可以这么便宜？ 因为在以太坊上发布数据的成本占了支出的绝大部分。 而 zkPorter 账户可以在 Uniswap 合约上进行数千笔交易，但只需要向以太坊网络发布一次更新。

zkPorter 帐户的数据可用性将由称为监护人的 zkSync 令牌持有者保护。 他们通过签署区块来跟踪 zkPorter 端的状态，以确认 zkPorter 账户的数据可用性。 监护人使用 zkSync 令牌参与权益证明 (PoS)，因此任何数据可用性故障都将由他们强制解决。 这提供了数据可用性的加密经济保证。

值得注意的一点是，zkSync 中的 PoS 比侧链等其他系统中的 PoS 安全得多。 这是因为 zkSync 监护人实际上并没有太大的权力：监护人无法窃取资金。 他们只能冻结 zkPorter 状态（冻结他们自己的股份）。 在这种情况下，zkRollup 的用户仍然可以提取资金。

每个用户都可以自由选择自己的安全阈值。 任何希望在链上提供所有数据的用户都可以完全留在 Rollup 端。 但是，如果你是对手续费变化比较敏感的用户，可以选择zkPorter端。 （我们认为交易者和新用户都可能会选择使用 zkPorter。）

该设计基于 StarkWare 开创的广泛解决方案，称为 Volition。 我们方法的不同之处在于它是严格去中心化的，这促使相对于原始提案进行一些更深刻的架构更改。

这解锁了一整类应用程序协议，这些协议在 L1 甚至传统 Rollups 上在经济上是不可行的。 但是现在以太坊扩容，他们可以建立在以太坊之上，并为以太坊网络的用户提供服务。

zkPorter 与 Optimistic Rollups

使用零知识证明的加密使这成为可能。 Optimistic 无法像 zkPorter 那样实现这种扩展。 如果 Optimistic Rollups 中的数据可用性被转移到链下，一些恶意操作者将能够窃取 Rollups 中的所有资金，并且没有人能够阻止它。

同时，与 Optimistic Rollups 相比，zkPorter 具有更强的安全保障。 为了解原因，我们可以简要概述潜在攻击的成本和收益。

1）攻击成本

截至今天，攻击具有 51% 算力协调的 Optimistic Rollups 成本不到 7000 万美元（当 Take 证明到来时，这个问题将不再存在）。 另一方面，要使 zkPorter 中的数据无法使用，攻击者需要积累所有质押代币的 2/3（几乎可以肯定超过 7000 万美元）。 而且，由于攻击者在购买代币时会出现明显的滑点（并且无法购买已经质押的代币），因此购买此类攻击的成本将远高于现货价格所暗示的成本。

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2）攻击收益

如果对 Optimistic Rollups 的攻击成功，黑客就可以窃取 Rollups 中的所有资金。 这大大增加了攻击的动机。 然而在 zkPorter 中，攻击的好处不会那么直接：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。

物质实验室作者

由 Arvin W 翻译

爱德华编辑