zkSync 2.0 将在以太坊 Layer 2 竞争中脱颖而出

Layer 2 未来的挑战不仅在于扩容，而且还要以保护以太坊的核心属性的方式实现它。

自以太坊协议诞生以来，扩容话题一直备受关注，而 DeFi 与 NFT 的流行，使得扩容成为了一个紧迫问题。一个卓越的金融体系需要保持可访问性及低成本，当以太坊 2.0 还有很长一段路才能实现这一目标，且其路线图仍在展开时，二层（L2）解决方案的时机已经到来。

获胜的 L2 解决方案，应能继承以太坊所有成功的属性————包括无需许可、安全、社区所有，同时能够降低成本。迄今为止，在竞争设计中发现的成熟度和权衡的混合，为社区带来了一个难题：我们是选择 ZK Rollup （ZKR）带来的优越安全性、吞吐量和资本效率，还是选择安全性相对较差的欺诈证明的 EVM 兼容性系统（例如 Optimistic Rollup）。我们面临的风险是，一些团队选择了前者，而另一些团队选择了后者，他们优先考虑了不同的权衡，这造成流动性的分散，并破坏了可组合性。

如果我们能够拥有 ZKR 的安全性、高吞吐量以及效率，同时具备 EVM 兼容性，从而更容易收敛到一个通用标准，那大家就不需要被迫做出选择，事情就会简单得多，而这就是 zkSync 2.0 和 zkEVM 要做的事。是的，zkSync 2.0 是和 EVM 兼容的，并且将在 2021 年第四季度发布。

对于那些迫不及待的人，现在我们已经有了 zkSync 1.x，它提供了无需许可的 ERC-20 代币列表以及对 NFT 的支持。自 2020 年 6 月上线以来，最初版本的 zkSync 在所有现有及计划中的 Rollup 协议当中的实际交易成本是最低的，这使得 Gitcoin、Argent 以及 Index Coop 等团队选择信任 zkSync 以满足它们的扩容需求。

zkSync 最好地保留了迄今为止使以太坊取得成功的特性：去中心化、安全性、可组合性、资本效率以及即时提款。同时，它最大限度地减少了习惯 EVM 的合约开发者所面临的中断。因此，我们相信 zkSync 为扩展 DeFi、NFT 和所有其他发生在以太坊上的创新铺平了道路。

在我们讨论具体细节之前，值得回顾一下我们是如何到达这里的。该讨论得出的结论是，未来的挑战不仅在于扩容，而且还要以保护以太坊的核心属性的方式做到这一点。

以太坊的扩容历史

2013 年，早在以太坊诞生第一个区块之前，Vitalik 就发布了以太坊白皮书，在这份白皮书中，他设想了一些智能合约协议应用：稳定币、衍生品、预言机、预测市场以及 DAO。

从一开始，以太坊的批评者们就很快指出，最初的设计不太可能在全球范围内支持此类应用，但对于以太坊而言，可扩展性是其面临的最小问题。当时大家都不清楚谁会去建造这些东西，更不清楚是否有人会使用它们。

不久之后，更快、更便宜的智能合约协议出现了，通过向业内人士大量出售 token，这些项目方积累了巨额风险资金。尽管以太坊在 2017 年取得了成功，但这些项目方还是声称以太坊的技术已经过时。在 2018 年和 2019 年熊市的阴霾中，以太坊黑客松大会座无虚席，尽管每个 Layer 1 竞争者都声称它们注定要吃掉以太坊的午餐，但以太坊的开发人员并没有离开。

一个由相互连接的协议和应用组成的生态系统逐渐出现在以太坊上，其中有很多都是金融应用（今天，我们称之为「DeFi」），它是互联网上最具活力和乐趣的角落之一。2020 年，Vitalik 在以太坊白皮书中梦想的几乎所有应用，都运行在了以太坊上，此外还有数十个在以太坊诞生时无法想象的应用。它们不仅存在，并且用户每天要为此支付数百万美元来使用它们，并且这些应用已经存储了数百亿美元的价值。

事实证明，以太坊上 DeFi 的基础特性要比可扩展性更重要。DeFi 开发人员拒绝为了可扩展性而牺牲去中心化。相反，他们利用以太坊为他们提供的可组合性和资本效率来克服可扩展性的限制。由于这些应用现在已经吸引了数百万用户，因此可扩展性再次成为了重中之重。

在这里，有好消息，也有坏消息。好消息是，以太坊社区多年来一直在为这一时刻做准备，同时进行了多项努力，其中有很多在今天已经上线了。除了以太坊 2.0 中的权益证明（PoS）共识机制和分片之外，独立团队还寻求侧链、Rollup、plasma、状态通道等各种提议。而「坏」消息是，成熟的第一层 (L1) 扩容是一个多年的过程，同时开发人员们会被各式各样的 L2 选择所淹没。

我们可以期待各种 L2 解决方案是解决可扩展性难题的有用部分。但是当涉及到扩展复杂的、开放参与的智能合约时，有一组解决方案脱颖而出。正如 Vitalik 在他的 帖子中指出的那样，以太坊社区可能会专注于将 Rollup 作为中短期内的核心扩展策略。

这是有道理的：通过以太坊 2.0 实现基础层可扩展性还需要几年的时间，但以太坊 2.0 早期阶段通过提供高性能、低成本的数据可用性层，可以对 Rollup 产生非常大的帮助。

我们是如何探索出 Rollup 方案的？

Rollup 脱胎于 Plasma，在 Plasma 中，L1 合约持有资金并跟踪至一个侧链状态的密码学承诺。而实际的侧链状态是由链外的操作员维护的，其在 L1 上有一个很小的数据足迹。Rollup 作为 Plasma 的一个迭代，旨在通过在 L1 上发布有关每笔交易的一些数据来解决数据可用性的挑战。然后可以将这些交易「汇总」到单个侧链区块中。

这样的设计在 L1 和 L2 之间「拆分」了工作。L1 处理数据可用性，而 L2 （在本例中为 Rollup）处理计算。虽然 Rollup 每秒处理的交易数量不如 Plasma，但它们不会受到数据扣留攻击的影响：即网络参与者始终可以从发布到 L1 的数据中重建最新的 L2 状态。虽然某些类型的合约可能会从 Plasma 方法中受益，但 DeFi 合约无法承受活性（liveness）失败。同时，Rollup 的使用成本比 L1 便宜几个数量级。

当前主要有两种类型的 Rollup：OR 和 ZKR。两者都使用 L1 来实现数据可用性，但每个都有不同的处理状态转换的方法。OR 使用的是欺诈证明：如果向侧链发布了不正确的状态转换，则需要有人检测欺诈并成功地向主网合约发布证明以防止资金损失。相比之下，ZKR 发布了一个密码学证明（证明每个状态转换都是正确计算的）。欺诈交易会被事先排除：欺诈证明将被自动拒绝，就像带有无效签名的常规以太坊交易不会被网络处理一样。在我们看来，ZKR 客观上是更优的并且可能是长期获胜的架构，而 OR 是一种中间解决方案。

正如 zkSync 团队所说，要信任数学，而不是信任验证者。关键的是，ZKR 中的安全性依赖于密码学，而不是博弈论。而大多数 L2 技术，包括 Plasma 和 OR，都依赖于攻击者和诚实方之间的猫捉老鼠游戏。这种类型的安全依赖于对不同参与者行为的假设。这种假设可能会被证明是有缺陷的，因为参与者的行为方式很复杂，而且很难事先预测。除了不可预见的故障模式，博弈论还增加了设计的复杂性。通过从纯密码学中提取安全性，ZKR 提供了更高的可靠性以及简单性，因此我们将其定位为唯一能够为以太坊保驾护航的 L2 方案。

基于有效性证明的架构也使得 ZKR 比基于欺诈证明的 L2 具有更高的资本效率。状态通道需要完全抵押，OR 为了防止出现问题，要求用户在提取资金时锁定大约两周的时间。而对 ZKR 来说，锁定的时间大约只有几分钟。如果我们期望价值数千亿的资本通过 L2 合约生存，那么效率的差异是决定性的。让资本无缝地流向最有价值的地方是 DeFi 成功的核心。当我们迁移到 L2 时，ZKR 是我们保留此属性的最佳选择。

最后，所有 Rollup 的瓶颈将不可避免地变为在 L1 上存储数据的成本。对于那些想要更低成本的人来说，zkPorter 将提供链外数据可用性（见下文），它具有 20,000+ 可用 TPS ，以及像「swap」这样的常见交易可能只需花费几美分。据悉，zkPorter 将在 2021 年第四季度与 zkSync 2.0 一起发布。

与此同时，ZK 证明会变得更加有效，零知识证明社区内的开发和创新速度惊人。ZK 体系结构正迅速成为未来。提高效率的第一个途径是通过更好的软件：在过去的几年里，新的证明系统出现了爆炸式增长，并且在验证时间和证明大小的关键参数上也有了改进。这一趋势没有减弱的迹象，这将不可避免地导致效率的进一步提高。

另一个（独立的）改进向量是硬件：许多团队正在为 ZK 证明构建专门的硬件（FPGA 和 ASIC），而这些工作有望显著提高生成加密证明的效率。换句话说，与其他 L2 体系结构不同，ZKR 受益于主要软件和硬件的发展。如果我们愿意押注摩尔定律，我们可以预期 ZKR 的效率优势只会随着时间的推移而扩大。

直到最近，支持通用性智能合约一直被认为是 ZKR 的主要挑战，而且可能需要数年时间才能解决。而 zkSync 社区将在 2021 年通过 zkSync 2.0 将解决方案推向市场，这比预期的要快得多。考虑到 zkSync 的快速开发以及持续满足其紧迫期限的能力，我们将其作为了优先的 L2 协议考虑。