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我能否将你比作炎天?

你有着更强的可扩展性和平安性。

狂风糟蹋着五月新萌芽的意志,

炎天总是倏忽而逝。

—— 聪· 莎士比亚,2021

先容

解决了最大的手艺挑战后,我们最先在兼容 EVM 的环境中部署智能合约。测试网的第一个版本已上线:你可以通过区块浏览器查看 zkSync 2.0 上的流动。在本文中,我们将深入解说每个要害的组件、提供进度更新和下个版本的设计。

zkSync 2.0 测试网浏览器:https://zksync2-alpha.zkscan.io/

主要功效

在密码学方面,zkEVM 的指令集已经获得最终确定,而且在电路和执行环境中都已实现。

在编译器方面,无论是用 Solidity 照样 Zinc 编写的智能合约都可以被编译成 zkEVM 字节码。

在焦点基础设施方面,全节点整合已经完成,能够乐成部署并执行编译后的智能合约。

虽然 zkEVM 和焦点 2.0 基础设施已准备公然,然则我们还需要在编译器上下更多功夫,才气准确笼罩所有极端情形。为了提供更全方位的开发者体验,我们已经决议等编译器到达 100% 可靠时立刻开放 zkEVM、编译器和焦点 SDK 的接见权限。

zkSync 2.0 vs 以太坊

二者之间在外观和体验感上都差不多。以下是几个主要区别:

Solidity 智能合约

zkSync 2.0 支持绝大多数以太坊操作码!然则也有一些破例:

  1. 我们暂时不支持 KECCAK256 操作码,所有对 KECCAK256 操作码的挪用会被自动替换成另一个抗碰撞的哈希函数。之后,KECCAK256 操作码将作为预编译引入。

  2. 我们已经决议不包罗 SELFDESTRUCT 操作码,由于以太坊正在设计移除该操作码。

  3. 我们可能会对作废对完整的 256 位 XOR/AND/OR 操作码的支持,由于这些操作码仅存在于经由编译且用于位掩码的 solidity 代码。这可以由编译器使用其它操作码来完成。

Gas

在 zkSync 2.0 中,有一个差其余 gas 看法。生意价值将凭证当前 Layer 1 gas 价钱(由于要将挪用数据上链)和天生零知识证实的成本而颠簸。智能合约挪用的 zkEVM 步骤和存储写入参数将有数目上限。

Web 3.0 API

下一个版本将包罗我们的 Web 3.0 API 实现,该实现将兼容以太坊文档所界说的 Web 3.0 尺度。事宜将酿成开箱即用的,所有服务都可以轻松集成。

zkSync 包罗 Layer 1 没有的功效,例如已提交区块和已敲定区块的看法。因此,未来将会有其它方式可以闪开发者更准确地控制数据。Web 3.0 客户端代码吸收的数据与你在以太坊上吸收的数据相同,然则要请求专门的信息可以使用 zksync_ 命名空间。

由于 zkSync 有多种生意类型并使用 EIP712 署名,eth_sendRawTransaction 数据的花样与 Layer 1 差异。然则,编码对应的是 Ethereum ABI,因此要支持 Ethereum ABI 并不难。

签署生意

(除了优先级行列机制之外)zkSync 2.0 支持两种生意授权方式:

  1. 用户可以通过签署 EIP 712 新闻,使用通俗的以太坊钱包(如 Metamask 或任何支持 WalletConnect 协议的钱包)来签署生意。

  2. 任何账户都可以设置公钥来确立我们的内部 Schnorr 署名用以签署生意。这样一来,基于智能合约的钱包就可以与 zkSync 2.0 举行交互,无需发送 Layer 1 新闻的分外成本。

存储效率提高

每个区块只应用一次存储槽覆写。也就是说,若是有多名用户与统一个 AMM 合约交互,这个 AMM 合约的存储槽只会被笼罩一次。因此,定序器之后会向用户退还平摊成本之后的结余。

预编译

“预编译” 机制是已经设计好的,然则要等之后的版本宣布。我们设计先支持 keccak256、sha256 哈希和 ECDSA 恢回复语。凭证需求和庞大性,我们可能会思量引入 Blake2f 轮函数等其它预编译(在当前形式的以太坊中险些不能用)。

分外限制

zkSync 2.0 的第一个迭代版本可能会强制要求每笔生意的智能合约挪用不得跨越 32 次,直到实现一个适当的记账机制为止。

执行追踪将有一个硬性上限,然则会与当前以太坊区块巨细上限相当,不会影响大多数协议。

可能还会有更多限制,然则我们的目的是在最终版本中将这些限制降至最低。

深入探讨 zkSync 2.0 架构

你或许听说过区块链的三难逆境,然则实现以太坊的可扩展性还需要思量第四个因素:可编程性。现有的可扩展性方案都要在一定水平局限内牺牲平安性、去中央化和可编程性来实现可扩展性。zkSync 2.0 的设计通过连系以下两种手艺突破,将这四个特征同时施展到了极致:

  1. zkEVM:作为我们兼容 EVM 的 zkRollup 的引擎,是唯一具备 Layer 1 平安性且支持 Solidity 智能合约的解决方案。

  2. zkPorter:可扩展性比 rollup 凌驾两个数目级的链下数据可得性系统。

由于 zkEVM 和 zkPorter 具有互操作性和可组合性,zkSync 2.0 显著优于其它可扩展方案。

现在的共识是,Eth 2.0 数据分片将在 2022 年底上线,在不牺牲去中央化的条件下提供大得多的数据可得性层。我们的最终目的是,将 zkSync 的 zkRollup 手艺与 Eth 2.0 数据分片连系起来,无需牺牲任何 4 个特征中的任何一个,即可到达 10 万+ TPS。

状态树

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zkSync 2.0 状态树笼罩了以太坊的整个 160 位地址空间。每个账户都有存储在 zkRollup 部门或 zkPorter 部门的状态。zkRollup 和 zkPorter 账户险些完全相同,除了保证数据可得性的组件之外。zkRollup 生意数据通过挪用数据宣布到以太坊上,zkPorter 生意数据则宣布到 zkSync 的守卫网络上(在这个网络中,zkSync 代币持有者介入权益证实机制)。

数据宣布在那里反映的是成本和平安性之间的权衡。zkPorter 生意比 rollup 生意廉价得多,然则你的资金有可能遭到冻结。不外,zkRollup 和 zkPorter 账户的有用性都是通过零知识证实保证的。换言之,zkPorter 里的资金只有可能被冻结,不会被盗。

zkRollup 和 zkPorter 账户的互操作性和可组合性让每个用户都有时机成为 zkSync 中的一等公民。用户可以通过 zkPorter 账户接见部署在 zkRollup 上的 Uniswap,从而享受最低生意费。zkSync 2.0 是一个系统,旨在让整个金融领域的用户都能介入。

密码学

我们的虚拟机(常被称为 zkEVM)并非以太坊虚拟机的复刻品,而是为了能够运行 99% 的 Solidity 合约并确保它们能(在回滚和异常情形下)正常事情而设计。与此同时,zkEVM 可以用来高效地在电路中天生零知识证实。

我们并没有因此对质明系统举行任何重大改变;我们依然使用带有自界说门和查找表的 PLONK(通常被称为 UltraPLONK)和以太坊的 BN-254 曲线。这么做是有利益的,由于这个证实系统自 2020 年 6 月以来已经在 zkSync 1.0 和其它项目中经由千锤百炼。

我们要再次宣布,经由数月以来的艰辛事情,zkEVM 的指令集已经获得最终确定,而且在电路和执行环境中都已实现

这里有一个主要区别:电路和执行环境中的实现是脱离的,二者的用途差异。电路的作用是天生追踪执行的证实并提供见证新闻,然则异常慢。相比之下,执行环境(用 rust 语言直接实现 zkEVM)既快速又高效。若是我们将天生证实和执行都交由电路完成,实现生意的最终确定还需要好几个小时。只要我们将天生证实和执行星散,就可以在 zkSync 上实现即时生意结算。

接下来,我们的重点是将 zkEVM 和编译器连系在一起,并加入递归:区块间递归(每 N 个区块宣布一个证实)和区块内递归(将一个区块的差异逻辑部门的子证实聚合起来)。要实现这点并不难!自 2020 年 6 月以来,zkSync 1.0 就已经接纳了区块间递归聚合证实。若是你想要领会更多关于区块内递归和 zkEVM 事情原理的信息,请旁观这个视频解说。

编译器

我们正在同时开发两个针对 zkEVM 的编译器前端:Yul 和 Zinc。Yul 是可以针对差异后端编译成字节码的中央 Solidity 示意。Zinc 是我们基于 Rust 为智能合约和通用零知识证实电路开发的语言。

由于编译器是基于 LLVM 框架构建的,我们可以把它看作有一个前端 Yul → LLVM IR 和后端 LLVM IR → zkEVM 字节码。LLVM 的应用带来了几个主要优势:

  1. LLVM 优化框架是无与伦比的:它从 LLVM IR 中天生最高效的 zkEVM 字节码。

  2. 通过使用较新版本的 Solidity 或 Zinc,编译器前端将处置所有更改,LLVM 使得我们无需更改编译器后端。

  3. 未来,若是开发者想要使用原生 Rust 或 Javascript 语言来编写智能合约,他们只需构建对应语言的编译器前端,以便在 zkSync 中实现智能合约的开箱即用。

编译器的平安性对我们来说至关主要,而且已经由多个测试套件的测试:

  1. Zinc 和 Yul 编译器的词法、语法和语义测试。

  2. 我们自己的 Zinc 和 Solidity 整合测试。这些测试贯串整个智能合约生命周期:从剖析源代码到合约部署和在 zkSync 上执行生意。

  3. 整合自 Solidity 库并凭证我们的测试工具举行调整的多个测试套件。

每个套件都包罗数千个测试,我们至少会将这个数字增添一个数目级。

我们的两个编译器已经乐成部署并执行了使用 Zinc 和 Solidity 语言编写的简朴智能合约。然而,我们另有更多优化需要完成,以及一些庞大的 LLVM IR 语句需要翻译成 zkEVM 字节码。因此,我们决议等到我们的编译器变得更结实一点后再将它宣布出来。

等到编译器完成后,我们将专注于增强 Zinc 的表达力和功效性,然后通过构建 Rust 编译器前端闪开发者可以使用原生 Rust 编写智能合约。

焦点基础设施

zkSync 2.0 焦点的几个要害组成部门是:

全节点

  1. 通过虚拟机针对 zkEVM 字节码实现的预电路执行器环境

  2. 状态在生意发送后的几秒内触达

  3. 过滤掉可能会导致区块膨胀的显著不准确的生意(如生意资金不足的生意)

  4. 执行生意池中的生意并天生区块

证实器

  1. 收到区块的见证新闻并天生零知识证实

  2. 提供用于并行证实天生的证实器界面

  3. 按需确立和终止证实器的自界说证实器自动扩缩器

交互器

  1. 用于查看并与以太坊 Layer 1 交互的工具

  2. 基于代币价钱、零知识证实天生成本和 Layer 1 的 gas 价钱盘算生意用度

多维监控器

Prometheus、elastic、sentry、uptime 等自力事宜通知系统和自界说康健检查服务。

这个焦点基础设施不仅功效完整,而且已经整合了 zkEVM 执行器!

联系我们

编译器完成后,我们将开放所有组件的接见权限!开发者将可以部署 Solidity/Zinc 智能合约,并通过 Web 3.0 API 举行交互。

迎接关注我们的推特!并加入我们在 discord、telegram 和 gitter 上的讨论。

若是你有兴趣与我们一起构建首个兼容 EVM 的 zkRollup,我们正在火热招聘中!

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