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以太坊L2明星扩容方案zkSync2.0全解析

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作者:Daniel Li

长期以来围绕着以太坊将如何扩展,以及哪种方式或技术将最成功,在区块链行业一直争论不休,经过四年的准备,zkSync2.0的推出或将终结这一纷争,zkSync也是第一个推出主网的zkEVM,这意味着zkSync将彻底摆脱缺乏智能合约支持的桎梏,使其转为zk-EVM 兼容的Layer 2区块链,zkSync的生态发展或将迎来新的拐点。本文重点介绍什么是zkSync,zkSync发展历程,以及zkSync2.0有哪些优势。zkSync是什么?

要了解什么是zkSync2.0,首先要知道什么是zkSync?zkSync是一个在以太坊上提供可扩展、低成本支付的Layer2去信任协议,是ZK Rollup的一种。而ZK Rollup是基于「零知识证明」验证方式落实Rollup技术的layer2解决方案。简而言之,zkSync是一种解决以太坊扩容问题的新方法,它是零知识证明技术的首批应用之一。

zkSync是一个第二层协议。这意味着它是建立在以太坊之上的一个层,并提供可扩展性的好处。以太坊的扩展计划是通过多层系统,每一层都建立在以太坊之上并继承其安全性。zkSync希望在以太坊区块链上提供更便宜、更快的交易,并成为许多流行的以太坊应用程序的所在地。如果成功,我们可以看到主要的去中心化交易所和DeFi协议扩展到zkSync层,让加密资产用户以更低的成本访问这些工具。

zkSync2.0发展历程

根据zkSync团队发布的官方路线图,zkSync2.0主网发布分为几个阶段,即Baby Alpha阶段,Fair launch Alpha和Full Alpha阶段。

第一阶段Baby Alpha

10月28号开启,预计持续一个月的时间,该阶段内网络将在没有任何外部应用程序开放使用的情况下运行,任何外部参与者无法使用,初始阶段仅用于压力测试和安全工作。

第二阶段Fair Onboarding Alpha

第一阶段测试完成后,在11月下旬会进入到第二阶段,在该阶段团队将会开放生态开发者的项目部署权限,以便开发者能够测试并升级其合约,目前已有超过100个项目表示有兴趣在zkSync 2.0上部署其应用程序,该阶段将会持续几个月的时间。

第三阶段Full Launch Alpha

预计在明年上半年进入第三阶段,该阶段将是网络对所有人完全开放的时候,届时普通用户也可以真正在zkSync2.0上体验其产品。

此外,根据其路线图,zkSync还计划在明年改善开发者和用户体验、推出Layer3 概念验证:Opportunity项目以及实现zkSync 2.0协议的去中心化。

 

zkSync2.0 VS zkSync1.0

 

zkSync1.0

zkSync1.0由 Matter Labs 在 2020 年推出,是一个零知识 rollup(ZKR),依赖于以太坊的安全性,主要用于代币交换或转移,由于其不兼容EVM,缺少智能合约的支持,导致其无法部署复杂的DApp和DeFi应用,在与其他通用L2相比,采用率并不乐观。同时在功能上也比较单一,用户只能体验转账、铸造NFT等极为有限功能;此外zkSync1.0上的大部分TVL是ETH和各种稳定币,除了代币转移和交换之外,网络缺乏实用性,NFT铸币也未能获得巨大的吸引力。

zkSync2.0

目前已经上线测试的zkSync2.0主网,相较于已经运行了一年有余的zkSync1.0在功能上有了极大的提升。zkSync2.0在支持EVM兼容的同时还将开放生态应用的部署,可以说是真正完成版的zk-Rollup产品;换句话说,zkSync1.0更像是先行体验版,而zkSync2.0则是实现zk-Rollup扩容的最终产品。

zkSync2.0技术优势对比

zkSync2.0采用了基于Snark证明的zk-Rollup技术,并且支持 EVM兼容。这些技术优势可以确保它在行业竞争中时刻处于领先地位。

zkSync2.0 相比 op-Rollup 的优势

以zkSync2.0与StarkNet为代表的zk-Rollup路径,被普遍视为 Layer2扩容的终极方案。以至于以太坊创始人Vitalik认为,zk-Rollups将会成为扩容的最终方案。而目前更为流行的 op-Rollup可能只是作为在zk-Rollups技术尚不成熟时的过渡方案而存在。

相较于目前可用性更强的op-Rollup产品,未来的zkSync2.0将拥有更快的交易确认速度。从zkSync2.0向以太坊主网进行提款大约只需要10分钟的确认时间,而采用op-Rollup的扩容方案往往需要一周左右的时间才能完成。同时,由于zk-Rollup技术采用零知识证明技术对交易进行验证,因此其只需要在以太坊主网上存储压缩过后的交易信息与最终状态的证明(Proof),相比 Op-Rollup节省了存储交易签名的空间,大大提高了压缩效率,使得zk-Rollup方案的TPS相较于op-Rollup成倍增长。

zkSync2.0 与侧链相比

从安全性上zkSync继承了以太坊L1的安全性,是最具安全性的L2扩容方案,而侧链作为以太坊单独的L1,其安全性主要取决于自身的安全机制以及它与以太坊之间的桥梁,当它被用作扩展解决方案时,资产的安全性始终取决于大多数桥接验证者的善意。如果大多数人受到损害,他们可以不可逆转地窃取所有资产。

其次从从费用上来看,用户可以选择通过他们在zkPorter端的账户与合约进行互动,以实现类似侧链的超低费用和更高的吞吐量,且在安全性能上提高一个量级。

 

zkSync2.0四大叙事主题

 

zkSync所带来的革新具体表现在zkEVM、账户抽象、zkPorter以及Layer3探路者上,它们都是zkSync未来的叙事主题。

zkEVM

众所周知,zkSync1.0是不支持EVM的,因此其功能比较单一,目前多用在代币交易和捐赠领域,在zkSync2.0阶段为了解决其兼容性问题,zkSync推出了zkEVM。

zkEVM可以理解为将EVM作为智能合约引擎运行在ZK Rollup中。zkEVM的目标是在不失去Rollup性能优势的基础上,将以太坊体验完全带入到L2。它不但为太坊开发者和应用程序提供一个非常诱人的环境。同时也可以提供强大的可扩展性,而且还将允许项目快速、轻松地移植到网络上。因此,许多协议有望从主要的以太坊区块链扩展到zkSync,并从其他区块链生态系统迁移。

账户抽象(Account Abstaction)

账户抽象这一概念曾被Vitalik多次提到过,他认为实施它一直是以太坊开发人员的长期“梦想”。而这一梦想正在被zkSync 2.0实现。

目前以太坊上有两种账户:外部拥有的帐户(EOA) 和合约帐户(CA)。在以太坊上,每笔交易都必须由EOA发起,即围绕单一私钥对应的公钥及链上地址,理论上适用于所有应用场景,但对用户来说使用的弊端也非常明显,例如用户可能会因为一个微小失误遗失或泄露私钥,而失去账户里的所有资产。

账户抽象创造了一个新的账户类型,它通过让账户作为智能合约存在,把“交易验证”和“交易执行”分开。让每个账户都变成了一个具有自己逻辑的智能合约,并具有无缝的兼容性。账户抽象让“账户可以根据个体的需求来定制”成为了可能,从而给普通用户一个不牺牲自我主权性的安全网和更流畅的用户体验。因此,抽象账户不再是一个适合所有用例的通用性账户。而是每个用户都可以根据其需求来定制的个性账户。

通过抽象账户,用户可以做到:

使用与ECDSA不同的签名方案进行交易;

用多个不同的密钥来授权交易;

每周更改帐户的签名者;

不借助助记词实现账号社交恢复。

帐户抽象为账号的用户体验提供了更大灵活性,抽象账户可以像 EOA一样发起交易,并且任何被部署其上的逻辑都可以被执行。在主网测试阶段,zkSync官方推特曾表示,zkSync2.0即将上线的账户抽象功能或将是促进用户大规模新增的关键因素。

zkPorter

zkSync 2.0上线后引发用户关注的另外一项功能就是zkPorter,zkEVM的出现解决了zkSync 2.0与以太坊的兼容性问题,那么zkPorter的出现就是为了实现真正的可扩展性,实现吞吐量的指数级增长。

zkRollup扩展方案为了保证数据的可用性仍然需要将数据发布到以太坊基础层上,但以太坊的区块大小限制了zkRollup的可扩展性,而zkPorter采用了链下数据的可用性,不受以太坊区块链大小的限制,可以实现我们所期望的可扩展性。

zkSync 2.0主网为用户同时提供zkRollup 和zkPorte两种账户选择,这两部分将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。用户可以根据个人情况来切换是在链上还是链下存储他们的数据。那些优先考虑安全而不是吞吐量和极低交易费用的用户将选择在链上进行活动,以保证数据的可用性。而将吞吐量和较低的交易费用置于安全之上的用户则可以选择在zkPorter上进行他们的活动,那里的数据被发布到Guardian网络,由zkSync代币担保的股权证明来提供加密经济保障。

zkSync提供的zkRollup和zkPorter双重帐户将为用户提供一个全方位的场所,以进行他们的活动,同时保持了极高的安全性。

Layer3探路者(Pathfinder)

根据Matte实验室发布的路线图,在 2023 年第一季度,zkSync 将发布Layer3探路者(Pathfinder)”。

Layer3 将实现无限扩展和无限定制,从而产生10倍的空间。并在五个维度实现跨越:

(1)安全性:非本地网桥的固有弱点是导致黑客攻击发生的主要原因。而在zkSync的Layer3中,分形超链之间的所有交互都是通过本地桥接发生,从而减少了受黑客攻击的概率,提高了安全性;

(2)性能:Layer2的性能预计会提高10-100倍,而Layer3的性能是无限的;

(3)成本:鉴于围绕数据可用性解决方案的选择,Layer3的数据成本呈指数级降低;

(4)易用性:Layer3对生态系统中每种类型用例的SDK、CLI 甚至低代码/无代码解决方案的许多改进,使应用程序的创建变得更为容易;

(5)可组合性:使用 LLVM 编译器,不仅支持Solidity编程语言,而且还支持任何现代语言,这为专注于Rust、C++、Swift等的开发人员创造了10倍的可访问性。

 

zkSync2.0生态

 

根据zkSync官网生态全景图显示,zkSync生态目前共有160多个项目,涵盖钱包、DeFi、基础设施、支付网关、公共产品、社交、隐私、NFT 等多元化赛道。不过这160个项目目前大部分尚未落地,这主要是因为zkSync 1.0时期不兼容EVM,导致zkSync上实际可用的原生DApp较为单薄,目前zkSync 2.0已上线的项目主要还是集中在钱包、DeFi蓝筹和跨链桥项目上。

凭借技术上的优势zkSync2.0生态在未来或许会走的很远,但是在当下相较于已初具规模的OP Rollup的生态来说,zkSync2.0生态还有很多的不足需要补齐,未来zkSync2.0生态能否持续带来新的叙事空间,能否直接获得以太坊的网络效应,能否兼顾生态与扩展性?这些都是zkSync2.0生态未来需要攻克的难题。

作为零知识密码学的先驱,zkSync将以太坊的扩展性拔高到了一个新的高度,让我们在未来很长一段时间不用再为以太坊扩展问题而发愁,同时zkSync2.0所带来的一些新的功能和应用场景也为未来Layer2的发展指明了方向。无论是基于技术突破的需求还是市场竞争的需要,zkSync2.0的出现对于当下是区块链行业都是十分重要且必要的。因此对于zkSync2.0的未来和愿景,我们十分期待。

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