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Layer2 系統的安全性和效率取舍_LAYER

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感謝?MatterLabs?提出關于部分L1數據鏈上可用性的問題,我們一直以來都非常重視社區的聲音,并會根據社區的需求修改方案。因此,我們想借著這次機會向大家分享?ZKSwap?開發團隊辛勤工作所交付的產品背后的一些思考。

經過非常謹慎細致的思考之后,為了TPS和Gasfee的效率,我們決定將ZKSwap的L2轉賬放在鏈下。在ZKSwap的設計中,L1相關的數據在鏈上,L2相關的數據,比如轉賬和交易,存在鏈下。盡管存在鏈下,這部分數據也會被驗證者實時公布。

例如,L2區塊7831:

https://api.zkswap.info/block/7831/pub-data

三種轉賬類型

ZK-Rollup協議中,一個區塊可以包括三種類型的轉賬:

LayerZero Labs正以30億美元估值進行融資談判,FTX Ventures已承諾領投:5月25日消息,跨鏈互操作性協議LayerZero Labs正以30億美元估值進行融資談判,FTX Ventures已承諾領投,但尚不清楚是否有其他投資者同意參投。一位接近談判的人士表示,其最新的融資將以股權、LayerZero代幣權證以及跨鏈橋接協議Stargate的原生代幣計價。

據悉,LayerZero Labs剛剛在3月31日宣布以10億美元估值完成1.35億美元融資,FTX Ventures、紅杉資本與a16z領投。(TheBlock)[2022/5/25 3:41:09]

類型1:來自L1的存款和創建AMM交易對的轉賬;

類型2:L2發起且只能被L1驗證的轉賬。比如,公鑰轉賬將需要L1簽名來確保L1賬戶的密鑰所有者能將他們的賬戶與L2賬戶關聯起來,因為電路不能檢查確認L1的簽名;

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類型3:由L2簽名驗證而無法被L1驗證的轉賬。

ZKSwap安全模型

一個區塊內記錄的L2轉賬在L1上只有部分記錄。只有區塊信息的總結會被記錄在L1鏈上,例如區塊哈希、新默克爾根、區塊高度等等。

當一個區塊的轉賬被提交到L1上,區塊就被創建出來,區塊哈希會被驗證。由于以太坊內建了sha256算法,所以區塊哈希通常也使用sha256進行計算。

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所以我們可以從記賬角度理解 Layer2 的本質模樣,從 Layer2 賬本本身看到潛在的商業模式。[2021/7/9 0:39:52]

為了保持數據可用性,所有的轉賬數據都應該被提交到L1上,這被稱為「公開數據」。一筆轉賬的公開數據與其在L2上的轉賬并不完全相同。系統在進入「退出模式」時將使用公開數據,這樣任何人都能恢復最近的經過驗證的默克爾樹。

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電路

L2的電路與L1的智能合約能夠協同工作,確保ZK-Rollup協議的功能性。L2的電路保證了以下幾點:L2轉賬簽名正確、L1/L2轉賬執行正確、區塊信息計算正確、及時有效地更新賬戶信息——包括默克爾根、賬戶默克爾樹和費用信息等等。

雙驗證模式

驗證模塊對與安全性來說十分重要,是ZK-Rollup協議的基礎。

公開數據驗證——驗證第一類和第二類轉賬的內容和次序。例如,驗證存款需要確保存款數額和信息與L1上記錄的相同,并且順序無誤。

區塊驗證——驗證一個區塊里的轉賬被正確執行,并且L2的賬戶默克爾樹根被及時恰當地通過零知識證明進行更新。當一個區塊被驗證之后,更新的默克爾根就取得了最終性。

總結來說,整體的安全假設如下:

·一個區塊的所有轉賬公開數據在鏈上;

·驗證一個區塊中第一類和第二類轉賬被正確執行;

·證明一個區塊內的所有轉賬被正確執行、賬戶默克爾樹被正確更新、一個區塊內的所有轉賬的公開數據能夠匹配;

·證明該區塊內所有公開數據都被正確計算;

·提交給L1的區塊公開數據與零知識證明系統所證明的數據相同。

公開數據不上鏈時會發生什么?

如果公開數據不在鏈上,安全假設「提交給L1的區塊公開數據與零知識證明系統所證明的數據相同」就不能被驗證。這時候,當L2的零知識證明系統陣營所有轉賬都被正確執行、默克爾樹都被正確更新時,只能說明一個區塊內的轉賬有效,而不能證明來自特定區塊的其他轉賬。

大多數第三類轉賬都是安全的,但是對于提現操作來說,提現的收款人未經驗證,不能被零知識證明系統證明。

對于第一類轉賬來說,所有可能的第一類轉賬都能被證明,但不能被驗證。類如,零知識證明系統能證明一些非L1發起的存款轉賬。

由于只有驗證著能提交公開數據或者區塊證明,所以社區必須信任驗證者是誠實的。當驗證者誠實時,以上所有的風險都不會存在。對ZKSwap來說,所有公開數據都在瀏覽器中同步公布,任何人都可以驗證公開數據和任何鏈上區塊。

將公開數據存在鏈下不是一個草率的決定。這個選擇背后的主要原因是降低Gas費和提高可擴展性。

Gas費用

保持ZK-Rollup協議運行的一個痛點是Gas。為了向L1提交一個區塊,需要消耗以下GasLimit):

一個區塊中,最多可以包括120筆交易轉賬。

如果要在L1提交驗證一個區塊,需要消耗大約23萬GasLimit,calldata費用約占31%。

可擴展性

可擴展性是另一個考慮因素。假設一筆L2轉賬消耗1850.7Gas,那么ZKSwap將消耗10%的以太坊Gas,整體TPS將在51.5。

這是在只有交易、沒有提現的情況,所以正常使用中將消耗更多Gas,TPS會更低。

結論

保護用戶資金安全對所有區塊鏈項目來說都很重要,也是ZKSwap的核心價值。當轉賬的公開數據沒有提交上鏈時,安全性就依賴于零知識證明電路。當驗證者誠實時,用戶的資產就是安全的。從技術角度來說,如果驗證者不誠實,安全性將會是一個問題。這是降低Gas、提高TPS的一個權衡。

考慮到Gas消耗和可擴展性,ZKSwap做了一個艱難的決定,將公開數據不上鏈,換來對L2用戶更高的TPS和更低的Gas消耗。

我們愿意傾聽開發者和用戶的反饋,讓ZKSwap系統更好。我們也可以在任何時間將所有數據上鏈。事實上,在發布ZKSwap之前,我們已經實現了100%數據可用的版本,所以我們可用隨時升級至這個100%ZK-Rollup的版本,提供更高的Gas消耗、更低的TPS,但是更安全。

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