詳解ZkSync：zkEVM、Layer3及愿景_SYNC

ZkSync 長期以來一直是零知識密碼學的先驅，他們在擴展以太坊的道路上繼續開拓。他們在 10 月底之前在主網上推出了第一個 zkEVM，這可以為他們提供顯著的先發優勢，并使他們能夠建立強大的網絡效應。

原文：《ZkSync: A Peek into the Future of Ethereum》by Sam Martin

編譯：Crush

*全文約 3900字，預計閱讀時間為 8分鐘

關鍵要點：

由于缺乏智能合約支持，與其他通用 L2 相比，ZkSync 1.0 的采用率低，使得 rollup 在代幣轉移和交換之外的效用最小

Matter Labs 團隊的目標是于10 月 28 日在主網上推出他們的 alpha zkEVM，這使他們成為第一個推出兼容 EVM 的通用智能合約 ZK rollup 的團隊

第一個啟動 zkEVM 的團隊可能會獲得顯著的先發優勢，特別是如果以太坊交易費用的飆升將用戶推離基礎層

zkSync 團隊相信他們在降低硬件要求方面取得了重大突破，這樣能更容易成為證明過程的積極參與者

zkSync 的最終目標是通過他們的證明技術和蓬勃發展的 L3 生態系統驅動的意志，同時保持以擴展以太坊為焦點的目標

由 Matter Labs 于 2020 年推出的 ZkSync 1.0 是一種零知識 Rollup（ZKR），它依賴于以太坊的安全性，主要用于代幣交換或轉移。

它不支持智能合約，因此今天 zkSync 1.0 上可用的產品是有限的，導致相對于其他以太坊擴展解決方案的采用率較低。Matter Labs 團隊希望通過在 10 月 28 日在主網上啟動他們的 alpha zkSync 2.0（一個 zkEVM）來解決這個問題。

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據悉，《區塊鏈和分布式記賬技術參考架構》由全國區塊鏈和分布式記賬技術標準化技術委員會歸口，主管部門為工業和信息化部。

該標準的主要起草單位包括中國電子技術標準化研究院、中國人民銀行數字貨幣研究所、上海萬向區塊鏈股份公司、深圳前海微眾銀行股份有限公司、中國平安保險（集團）股份有限公司、眾安信息技術服務有限公司、廈門安妮股份有限公司等；主要起草人包括周平、穆長春、李鳴、于秀明、狄剛等。[2023/5/29 9:48:14]

此外，Matter Labs 宣布將在 2023 年第一季度在測試網上推出 L3。

盡管缺乏對智能合約的支持，ZkSync 1.0 已經成功吸引了超過 5400萬美元的資金。zkSync 上的大部分 TVL 是 ETH 和各種穩定幣，因為網絡上除了代幣轉移和交換之外缺乏實用性，而且 NFT 鑄造未能獲得顯著的吸引力。

（推薦閱讀：《PAData：zkSync鏈上交易次數驟增突破16萬次，日新增存款地址超6000個》）

許多擁有 Rollup 資金的用戶可能會為不可避免的代幣空投做準備，這應該可以捕捉到 zkSync 經濟的未來增長。Optimism 和 Arbitrum 是兩個最受歡迎的以太坊擴展解決方案，鑒于它們已經支持智能合約這一事實，它們看到了更多的用戶活動。

雖然日交易量不是一個完美的指標，但它卻側面反映了 zkSync 因為不支持智能合約而錯過的交易量有多少。

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zkSync 上的所有資金都在以太坊上的智能合約中得到保護，計算和存儲在鏈下執行。交易被成批打包，在以太坊上結算，以在所有 L2 交易者之間平攤 Gas 成本，然后同時結算。

Rollup 中發生的所有狀態更改都作為 Calldata（調用數據） 以及確保狀態更改有效的 SNARK 證明發布到以太坊。發布到以太坊的調用數據使任何人都可以重建 L2 狀態，并且這比將整個 L2 狀態存儲在 EVM 上要便宜得多。

與以太坊基礎層相比，SNARK 能夠以經濟高效且及時的方式（即時確認和 15 分鐘完成）驗證大批量交易，并為 zkSync 提供巨大的交易吞吐量（例如 2000 tps 和 15 tps 的差距）。

ZKR 提供了許多優于其他擴展架構的優勢。ZKR 繼承了以太坊的安全性，而像 Ronin 網絡這樣的側鏈則受制于其自身驗證器集中的漏洞。

ZKR 也不依賴像 Optimism 或 Arbitrum 這樣的欺詐證明，誠實的第三方必須監控區塊中的惡意交易，并需要 7 天的挑戰期來延遲資金提取。

此外，無論驗證者集（validator set）的狀態如何，ZKR 上的資金總是可以由其合法所有者取回，這與要求驗證者安全監控提款的等離子鏈（plasma chains）的情況不同。

Scroll、zkSync 和 Polygon 之間的 zkEVM 競賽一直在升溫，但 zkSync 看起來會在 10 月底推出其主網 alpha 版。先發優勢對于團隊取得成功有著不小的潛在影響，這一點是無法忽略的。

MATIC 于 2017 年作為首批 EVM 兼容鏈之一推出，然后于 2021 年 2 月更名為 Polygon，并在以太坊交易費用飛漲的情況下吸引了大量 dApp 和用戶。

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通過重新部署類似的代碼，將應用程序遷移到 EVM 兼容鏈相對容易。無論哪個團隊率先推出 zkEVM，都可能會看到 dApp 部署和用戶活動的爆炸式增長，從而像 Polygon 在 2021 年那樣建立強大的網絡效應。

如前所述，側鏈的安全性不如 ZKR，而領先的 ETH L2、Arbitrum 和 Optimism 都是 Optimism Rollup，其官方橋需要 7 天的退出期。L2 的采用繼續占據上風，L2 支付給以太坊的總 gas 一直呈上升趨勢。鑒于 zkEVM 的安全性和 UX 優于其以太坊側鏈和Optimism Rollup 同行，zkEVM 的推出將成為這一趨勢的順風車。

ZkSync 2.0 的主網 alpha 發布將僅限于注冊項目以參與公平發布的開發者。選擇排除用戶是為了確保 dApp 團隊有足夠的時間來確保其產品的順利運行，保護用戶免受任何錯誤的影響，并給 Matter Labs 團隊更多的時間來迭代他們的 zkEVM 的設計。

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值得注意的是，Starkware 的 Starknet 是另一個處于 alpha 階段的通用 ZKR 智能合約鏈，Starknet 使用他們自己的針對 ZKR 優化的語言 Cairo，而不是專注于 EVM 兼容性。

然而，Wrap 正在開發一個 Solidity 到 Cairo 的轉譯器，它可以將其放入與 zkSync 的 zkEVM 類似的存儲桶中。Cairo 的開發人員工具、最佳安全實踐和開源庫將遠遠落后于 Solidity。

此外，Polygon 于 10 月 10 日在測試網上啟動了他們的 zkEVM，盡管 zkSync 已經在測試網上運行了大約 9 個月。

ZkSync 通過將以太坊上的高級智能合約源代碼 Solidity 編譯為 Yul 來實現 EVM 的兼容性；Yul 一種中間語言，可以編譯成不同虛擬機的字節碼。

然后使用 LLVM 編譯器框架將 Yul 代碼重新編譯為為 zkSync 的 zkEVM 設計的自定義、電路兼容的字節碼集。這種方法繞過需要通過直接從更高級別的代碼開始對 EVM 執行中的所有步驟進行 zk 證明，從而在保持高性能的同時更容易分散證明過程。

未來可以通過構建新的編譯器前端來添加對 Rust、Javascript 或其他語言的支持，從而為其 zkEVM 架構增加靈活性。需要指出的是，zkEVM 與 EVM 兼容，在字節碼級別上并不等同。

因此，雖然幾乎所有的以太坊智能合約代碼都可以直接移植到 rollup 中，但在某些異常情況下，一些代碼需要更改并可能需要重新審核，以及調試工具。如果不進行細微調整就無法兼容。

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帳戶抽象

與以太坊的默認行為相比，正在zkEVM中實現的一個主要改進是賬戶抽象的想法。以太坊的核心架構支持兩種類型的賬戶：外部擁有賬戶（EOA），即由私鑰控制的公共地址，可用于簽署交易（例如 Metamask 錢包），以及根據底層代碼操作且無法發起的合約賬戶交易。這里的主要目標是將持有代幣的賬戶與授權交易的簽名者分離。

zkSync 的 zkEVM 中的 EOA 當然能夠發起交易，但也能夠像以太坊上的智能合約賬戶一樣在其中實現任意邏輯。這就是所謂的“賬戶抽象”，與EIP-4337非常相似，只是稍作修改，為用戶提供更流暢的體驗。

可以補償其他賬戶交易的賬戶稱為 Paymasters。在實踐中，Paymaster 賬戶應啟用協議以代表其用戶以 ETH 或各種 ERC-20 代幣支付交易費用。

隨著應用場景的發現，帳戶抽象可以為錢包提供商開辟一條新的創新途徑。值得注意的是，這是一個仍在迭代中的新穎想法，用戶應謹慎對待。

zkPorter

zkEVM 競賽是目前 L2 的主要敘事，但值得商榷的是 zkSync 的 zkPorter。雖然 zkEVM 將為以太坊帶來一個數量級的擴展，但仍然需要 ZKR 將數據發布到以太坊基礎層，這降低了它們的潛在規模。

zkPorter 的引入將 zkSync 的 zkEVM 牢牢地置于意志范疇，這意味著用戶可以決定將他們的數據存儲在鏈上還是鏈下。優先考慮安全性而不是吞吐量和極低交易費用的用戶將選擇在 Rollup 上進行活動以保證數據可用性。

那些優先考慮吞吐量和降低交易費用而不是安全性的用戶將在 zkPorter 上進行他們的活動，在 zkPorter 上發布數據并在鏈下可用。

所有 zkPorter 交易數據都將發布到 Guardian 網絡，這是一個由最終的 zkSync 代幣保護的 PoS 網絡。Guardian 將通過簽署區塊來跟蹤 zkPorter 端的狀態，以確認數據可用。

惡意行為的 Guardian 將被削減，這為數據可用性提供了加密經濟保證。與 Optimistic rollups 相比，如果數據被移出鏈外，惡意操作者將能夠竊取 rollup 上的任何資金，而惡意的 Guardian 只能凍結 zkPorter 狀態，這反過來又會凍結他們自己的資金。

此外，購買所有非質押的 zkSync 代幣來發動此類攻擊將花費大量資金，并在此過程中導致重大滑點。

zkSync 在 ZKR 和 zkPorter 方面采用的雙賬戶方法將為用戶提供一個全方位的目的地來進行他們的活動，同時保持高安全性保證。ZKR 和 zkPorter 雙方的智能合約和賬戶將完全可以相互組合。

例如，Aave 可以在 ZKR 上啟動他們的合約代碼以獲得最大的安全性，但用戶仍然可以通過他們在 zkPorter 端的賬戶與合約進行交互，以實現更低的費用和更高的吞吐量。zkPorter 的最終設計仍在進行中，因此計劃可能會發生變化。

Layer 3

雖然沒有太多的信息披露，但 Matter Labs 最近宣布了他們的目標，即在 2023 年第一季度推出由其 zkEVM 提供支持的 layer3。

被稱為“機會”的 ZKR L3 很可能是有史以來第一個在測試網上推出的 L3。我們的愿景是擁有無數個完全可定制的“HyperChain”，它們都通過本地橋梁相互連接，從而將安全互操作性的理念變為現實。

Pathfinder 將是高度實驗性的，但它是新區塊鏈擴展架構研發的合乎邏輯的下一步。

構建 L3 驗證的第三方將能夠選擇他們公開可用的數據，從而為用戶提供隱私。這些團隊還將被授權推出自己的代幣，以捕捉他們正在構建的東西的利好。

這些代幣還可以在分散其證明過程、排序器或數據可用性解決方案方面發揮關鍵作用。在可定制性方面，可以在 Cosmos 的應用程序特定鏈和 zkSync 的 L3 之間進行比較。

主要區別在于后者支持以太坊的安全性以及鏈之間完全可互操作的資產，而無需像 IBC 這樣的通用消息傳遞協議。

ZkSync 希望通過靠著自己的突破性研究，即在不犧牲性能的情況下降低參與證明過程的硬件要求，能夠成為這個行業的標準。

這會將他們的 ZKR、zkPorter 和所有其他 zkSync L3 放在同一條道路上，并消除反復被利用的橋接攻擊向量。盡管這一愿景雄心勃勃，但它將使交易成本和速度、開發人員和用戶體驗、互操作性和安全性提高 10-100 倍。

剩下的主要問題有兩個：在字節碼級別上不等同于 EVM 的 L2 能否成為行業標準，競爭用戶意識份額的 L2 和 L1 團隊是否會拋開差異，將區塊鏈擴展到大眾？

ZkSync 長期以來一直是零知識密碼學的先驅，他們在擴展以太坊的道路上繼續開拓。他們在 10 月底之前在主網上推出了第一個 zkEVM，這可以為他們提供顯著的先發優勢，并使他們能夠建立強大的網絡效應。

他們在 zkPorter 和 ZKR 上使用可互操作帳戶雙管齊下的方法是一種獨特的策略，這對開發人員和用戶最終都有利。Matter Labs 為所有鏈創建標準證明者的愿景雄心勃勃，如果他們真的開發了到目前為止最先進的證明者，那將大獲成功。

這將為具有合理主權、高性能和安全互操作性的 L3 生態系統打開大門。與他們的策略相關的主要風險是他們為 zkEVM 選擇的底層架構：在高級智能合約代碼級別的以太坊兼容 ZKR，而不是字節碼級別的 EVM 等效性，或者通過創建一種新的編程語言并完全消除 EVM 兼容性。

有團隊在研究上述所有三種策略，只有時間才能證明哪種以太坊的拓展方案是對的。

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