zkSync:zkSync 2.0：首个测试网版本上线_zkProof

介绍

克服了最困难的技术挑战之后，我们进入了这项工作的冲刺阶段：在兼容EVM的环境中部署智能合约。zkSync推出zkSync2.0首个测试网版本：用户已经可以使用区块浏览器查看zkSync2.0的交易活动。在本文中，我们将深入解释每个关键组件，公布进度更新以及下一个版本的计划。

ZKSYNC2.0测试网浏览器：

https://zksync2-alpha.zkscan.io/

关键成就

在密码学方面，zkEVM的指令集已经确定下来，并且两种实现都已经完成：在电路中和在执行环境中。

在编译器方面，用Solidity和Zinc编写的智能合约现在可以编译到zkEVM字节码中。

在核心基础设施方面，全节点集成已完成，并且能够成功地部署和执行已编译的智能合约。

虽然zkEVM和2.0的核心基础设施已经准备好向公众公开，但是该版本的编译器还需要更多工作进行完善，以应对所有极端情况。为了提供更加全面的开发者体验，我们决定在该编译器100%可靠之后，将同时开放对zkEVM、编译器和核心SDK的访问。

比较zkSync2.0和以太坊

两者看起来大部分相同，以下几点是比较重要的区别：

智能合约

zkSync2.0支持以太坊上的大部分操作码。然而，有以下这些例外：

1.这次的测试网版本不支持ADDMOD、SMOD、MULMOD、EXP和CREATE2操作码，但是未来的版本会支持。

数据：zkSync桥接TVL突破150万枚ETH，价值约合25亿美元:金色财经报道，据Dune Analytics最新数据显示，以太坊二层扩容解决方案zkSync的桥接总锁仓量（TVL）已突破150万枚ETH，本文撰写时达到1,506,508 ETH，按照当前价格计算约合25亿美元，此外目前zkSync桥接参与地址数已超过210万个。[2023/9/4 13:16:46]

2.我们将暂时不支持KECCAK256操作码，而是通过自动调用另一个抗碰撞的哈希函数来替代它的所有调用。KECCAK256之后将作为预编译引入。

3.我们决定不再包含SELFDESTRUCT操作码，因为以太坊正计划将其移除。

4.我们可以移除对完整256位XOR/AND/OR操作码的支持，因为这些操作码只存在于那些用于位屏蔽的已编译的solidity代码中。这可以由编译器使用其他操作码来完成。

Gas

在zkSync2.0中，有一个不同概念的gas。交易费价格将根据当前L1gas费和生成零知识证明(ZKP)的成本而波动。智能合约的调用将有一个最大的zkEVM步骤和存储写入参数。

Web3API

下一个版本将包含我们Web3API实现，它将与以太坊文档所定义的Web3标准兼容。事件将开箱即用，并且所有服务都可以轻松整合。

zkSync包含L1没有的特性，比如已验证和已敲定区块的概念。因此，还会有其他方法让开发者更精确地控制数据。Web3客户端代码将接收与以太坊相同的数据，但可以通过zksync_名称空间请求特定的信息。

Snapshot新增支持zkSync Era:7月25日消息，治理平台Snapshot宣布现已支持zkSync Era，zkSync Era生态系统中的DAO现在可以使用Snapshot运行其治理，无需支付Gas费用。[2023/7/26 15:58:25]

因为zkSync有多种交易类型，并且使用EIP712签名，所以eth_sendRawTransaction数据的格式与L1不同。然而，编码与以太坊ABI相对应，所以支持它并不困难。

对交易进行签名

zkSync2.0中的交易可以通过两种方式进行授权(除了优先级队列机制)：

1.用户可以通过对一个EIP712信息签名，从而用他们普通的以太坊钱包(如Metamask或者任意的WalletConnect钱包)对交易进行签名。

2.任何账户都可以设置一个公钥来创建我们的内部Schnorr签名来对交易进行签名。这允许基于智能合约的钱包与zkSync2.0进行交互，而无需额外的成本发送L1的信息。

存储效率提升

每个区块只能对存储槽覆写一次。这意味着，如果多个用户与单个AMM合约交互，那么该AMM合约的存储槽只会被覆写一次。这允许排序者稍后向用户退还单次写入的共享成本。

预编译

“预编译”机制是在计划中的，但将在稍后发布。我们计划首先支持keccak256、sha256哈希和ECDSA恢复原语。此外，我们会根据需求和复杂性考虑包含其他预编译，例如Blake2f轮函数(以当前形式在以太坊中几乎无法使用)。

zkSync生态DeFi协议Increment发布空投治理Token INCR提案:2月1日消息，基于zkSync2.0构建的算法汇率协议Increment宣布将向贡献者空投INCR治理Token。INCR在以太坊主网启动铸造时总量将为2000万枚，其中将向社区用户分三阶段总计空投240万枚，将向核心贡献者空投总计300万枚。

金色财经此前报道，算法汇率协议Increment团队表示zkSync2.0是最适合该协议的基础设施，同时未来也会考虑进行多链部署。[2023/2/1 11:40:10]

进一步的限制

zkSync2.0的第一次迭代可能会增加一个额外的限制，即每笔交易只能调用32次智能合约，直到可以实现恰当的记账机制。

执行跟踪将有硬限制，但它将与以太坊区块大小目前的限制相当，不应影响大多数。

可能会有更多的限制，但我们的目标是在最终版本中将这些限制尽可能减少到最低限度。

深入了解zkSync2.0的架构

你可能听说过“区块链的不可能三角”，但当谈到扩容以太坊时，还有第4个因素：可编程性。所有当前的扩容解决方案都牺牲了一些安全性、去中心化和可编程性来实现可扩展性。zkSync2.0的设计结合了下列两大技术突破，旨在最大化实现上面说到的四个特性：

1.zkEVM：为兼容EVM的zkRollup提供支持的引擎，这是同时提供L1安全性以及支持solidity智能合约的解决方案。

2.zkPorter：一个链下数据可用性系统，其可扩展性比rollups高出两个数量级。

zkSync宣布将会发行代币，具体时间未透露:5月8日消息，据官方消息，基于ZKRollup的以太坊二层扩容解决方案zkSync宣布将会发行代币，具体时间尚未透露，但团队表示重点将放在以太坊的可扩展性。[2022/5/9 2:59:21]

由于zkEVM和zkPorter是可互操作以及可组合的，zkSync2.0显著优于所有其他扩容解决方案。

目前的共识是：Eth2数据分片将在2022年底上线，在不牺牲去中心化的前提下提供更大的数据可用层。结合了Eth2数据分片的zkRollup技术是zkSync的最终目标，在不牺牲4个因素中任意一个的前提下达到10万以上的TPS。

状态树

zkSync2.0状态树覆盖了以太坊全部的160位地址空间。每个帐户将存在于zkRollup部分或zkPorter部分的状态中。zkRollup和zkPorter帐户完全相同，除了一点不同：获取数据可用性的地方不同。zkRollup交易数据通过数据调用发布到以太坊主网中；而zkPorter的交易数据发布到zkSyncGuardian网络中，其中，zkSync代币持有者能够参与该网络的PoS机制。

选择在哪里发布数据，是在成本和安全性两者间做出权衡。zkPorter的交易费比rollup的交易费要便宜很多，但是用户的资金可能会被冻结。然而，zkRollup和zkPorter账户的有效性是由零知识证明和以太坊来提供保证的。换句话说，zkPorter中的资金只能被冻结，不能被窃取。

Argent即将发布StarkNet钱包ArgentX和zkSync L2版钱包:11月13日消息，以太坊智能合约钱包 Argent 即将发布针对 ZK Rollup 扩容方案 StarkNet 的浏览器插件钱包 Argent X，目前该钱包只是一个开发者工具，当 StarkNet 启动 Alpha 版时 Argent 会在其移动应用中添加对 StarkNet 的支持。同时，Argent 在 zkSync 上的 Layer2 钱包目前处于 Beta 测试阶段，很快会开放给所有用户。[2021/11/13 6:50:24]

zkRollup和zkPorter帐户的互操作性和可组合性给了每个用户成为zkSync一流公民的机会。假设，Uniswap部署在zkRollup端，用户可以通过zkPorter账户访问，并以最低的手续费进行swap。zkSync2.0是一个专门为整个金融领域用户设计的系统。

密码学

我们的虚拟机，通常被称为zkEVM，它并不是完成1:1复刻EVM的。但是，zkEVM旨在能够运行99%用Solidity编写的合约，并且在遇到回滚和异常时也能维持同样的行为。同时，zkEVM能够有效率地在一个电路中生成零知识证明。

zkEVM的实现不需要我们对此前的证明系统做出重大的变动；我们继续使用带有自定义门和查询表的PLONK?(通常被称为UltraPLONK)和以太坊的BN-254曲线。这是有利的，因为这个证明系统已经过实战测试(自2020年6月以来，zkSync1.0和其他项目就开始使用这个证明系统)。

经过几个月的努力，zkEVM的指令集已完成，并在电路和执行环境中实现。

这里有一个重要的区别：电路和执行环境中的实现是分开的，用于不同的目的。电路的工作是生成执行跟踪的证明并提供证人，但这个过程十分缓慢。另一方面，执行环境是zkEVM在rust中的直接实现，效率高、速度快。如果我们在生成证明和执行的过程中都依赖于电路，那么敲定交易需要几个小时。而生成证明和简单执行的分离使得zkSync上的交易能够即时结算。

接下来，我们的工作将专注于将zkEVM和编译器结合在一起，并和递归结合在一起：区块之间的递归允许我们为N个区块发布一个证明；而区块内的递归聚合了区块不同逻辑部分的子证明。这是简单的部分！自2020年6月以来，zkSync1.0主网上已经使用了区块之间的递归聚合证明。更多关于区块内递归和我们的zkEVM如何工作的信息，请观看视频解释。

编译器

我们同时研究两种针对zkEVM的编译器前端：Yul和Zinc。Yul是一种Solidity的中间表示，可以为不同的后端编译成字节码。Zinc是我们基于rust的语言，用于智能合约和通用零知识证明电路。

因为编译器是使用LLVM框架构建的，所以可以认为它有一个前端、Yul→LLVMIR和后端、LLVMIR→zkEVM字节码。LLVM的采用带来了几个主要的优点：

1.LLVM优化框架是不匹配的：它从LLVMIR中生成最有效的zkEVM字节码。

2.有了新版的Solidity或Zinc，编译器前端将处理所有更改，而LLVM将使我们无需更改编译器后端。

3.在未来，如果开发者想基于原生的Rust或Javascript编写智能合约，只需为该语言构建编译器前端，智能合约就可以在zkSync中开箱即用。

编译器的安全性对我们来说是至关重要的，并且已经经过了多个套件的测试:

1.Zinc和Yul编译器中的词法、语法和语义测试。

2.我们自己针对Zinc和Solidity的集成测试，它贯穿整个智能合约生命周期：从解析源代码到合约部署，再到在zkSync上执行交易。

3.从Solidity存储库集成的广泛测试套件，适合我们的集成测试工具。

每个套件已经包含了几千个测试，我们将至少增加一个数量级。

我们的两编译器已经成功部署并用两种语言执行了简单的智能合约。但是仍然有更多的优化需要完成，一些复杂的LLVMIR语句需要转换为zkEVM字节码。因此，我们决定等到我们的编译器运行状态更强健再发布。

完成编译器的工作之后，我们将集中精力完善Zinc的功能，然后构建Rust编译器前端来允许使用原生Rust编写智能合约。

核心基础设施

zkSync2.0核心基础设施由几个关键部分组成：

全节点

1.利用虚拟机的zkEVM字节码的预电路执行器环境

2.状态在交易发送后的几秒内可用

3.过滤掉明显无效的交易(例如，没有足够的资金进行交易)，这些交易可能会使区块膨胀

4.在内存池中执行交易并生成区块。

证明者

1.接收区块的见证者并生成零知识证明，

2.用于并行证明生成的证明者接口

3.自定义的证明者自动缩放器，可根据需要创建和终止证明者机器。

交互器

1.用来监测以及与以太坊L1交互的工具，

2.基于代币价格、ZKP生成成本以及L1gas费来计算交易费用。

Paranoid监视器

Prometheus、弹性、哨兵、正常运行时间，几个单独的事件通知系统以及自定义的安全运行检查服务。

zkSync2.0的核心基础设施功能齐全，已经集成了zkEVM执行器。

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原文链接：

https://medium.com/matter-labs/zksync-2-0-hello-ethereum-ca48588de179

来源|?MatterLabs

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