KSY:深度解析zkSync 2.0架構與核心基礎設施_zksync幣發行量

編譯作者：水多多|zkSync

我可以把你比作夏日嗎？你的可擴展性和安全性更高。狂風確實震撼了五月親愛的心靈，夏天的租約日期太短了。——中本聰莎士比亞，2021介紹

面對最大的技術挑戰，我們開始在與EVM兼容的環境中部署智能合約。測試網的第一個版本已經上線：您已經可以使用區塊瀏覽器查看zkSync2.0上的活動。在這篇文章中，我們將深入解釋每個關鍵組件、提供進度更新以及下一個版本的計劃。主要成就

在密碼學方面，zkEVM的指令集已經完成，兩種實現都完成了：在電路中和在執行環境中。在編譯器方面，用Solidity和Zinc編寫的智能合約現在可以編譯成zkEVM字節碼。在核心基礎設施方面，全節點集成已完成，能夠成功部署和執行已編譯的智能合約。雖然zkEVM和核心2.0基礎設施已準備好公開，但編譯器需要做更多工作才能正確覆蓋所有邊緣情況。為了提供更全面的開發者體驗，我們決定在編譯器100%可靠后立即開放對zkEVM、編譯器和核心SDK的訪問。zkSync2.0與以太坊的比較

大多數東西看起來和感覺都是一樣的。以下是一些重要的區別：Solidity智能合約

上海市新型產業規劃通知：推動區塊鏈等新興技術深度應用:上海市經濟和信息化委員會等部門發布關于印發《臨?港新片區創新型產業規劃》的通知：強化數字賦能，發展數據產業，探索建立安全高效的跨境數據流動機制，建設信息服務開放合作的“連接器”和“數字絲路”的樞紐口岸。推動數據產業新技術新應用。優先發展與新片區產業融合度高、國際合作性強的工業軟件、云計算、大數據、離岸信息服務等產業，增強信息技術創新能力，大力推進基礎軟件、行業應用軟件、信息安全軟件、區塊鏈、邊緣計算等的研發應用，支持高端化數據處理、數據分析、數據挖掘等數據增值服務。

以智能制造為引領，以主攻高端、精密提升、拓展服務、智能升級為重點，打造世界級智能制造產業中心。著力開展智能制造模式示范。推動5G、人工智能、區塊鏈等新興技術深度應用，在民用航空、汽車、海工、醫藥等領域試點示范智能制造新模式，加快建立以狀態感知、實時分析、自主決策、精準執行、學習提升為特征的智能制造系統，打響新片區“智能制造”品牌。（上海市經濟和信息化委員會官網）[2020/9/24]

支持以太坊中的大多數操作碼！但是，也有一些例外：此版本不支持ADDMOD、SMOD、MULMOD、EXP和CREATE2操作碼，但將來會支持。我們暫時不支持KECCAK256操作碼，而是自動將其所有調用替換為調用另一個抗沖突哈希函數。KECCAK256稍后將作為預編譯器引入。我們決定不包含SELFDESTRUCT操作碼，因為以太坊計劃將其刪除。我們可能會刪除對完整256位XOR/AND/OR操作碼的支持，因為這些操作碼僅存在于已編譯的用于位掩碼的可靠代碼中。這可以由編譯器使用其他操作碼來完成。gas

聲音 | 經濟日報：積極推進區塊鏈等與實體經濟深度融合:2月22日，經濟日報刊文“高級化+現代化推動制造業高質量發展”。文章表示，要提升產業鏈融合水平。智能化引領產業鏈融合創新，加速傳統制造業數字化轉型，加快優化智能制造產業生態，以產業鏈智能化、高端化轉型升級拓展制造業換道超車的機遇和空間。密切關注區塊鏈技術發展趨勢，積極推進區塊鏈、互聯網、大數據、人工智能等與實體經濟深度融合，推動產業鏈供應鏈在組織、平臺、業態、模式及至市場、服務等的突破式、重構式創新。[2020/2/22]

在zkSync2.0中，有一個不同的gas概念。交易價格將根據當前的L1gas價格和ZKP生成成本而波動。智能合約調用將具有最大數量的zkEVM步驟和存儲寫入參數。Web3API

下一個版本將包括我們的Web3API實現，它將與以太坊文檔定義的Web3標準兼容。事件將開箱即用，所有服務都可以輕松集成。zkSync包括L1沒有的功能，例如提交和最終塊的概念。因此，將會有額外的方法讓開發人員更精確地控制數據。Web3客戶端代碼將接收與您在以太坊上相同的數據，但可以使用“zksync_”命名空間請求專門的信息。因為zkSync有多種交易類型，并且使用EIP712簽名，所以`eth_sendRawTransaction`數據的格式會與L1不同。但是，編碼對應于以太坊ABI，所以支持它并不困難。簽署交易

動態 | 深大通與新麻成立合伙企業 探索區塊鏈與工業大麻業務場景的切入和深度結合:據格隆匯今日消息，深大通(000038.SZ)發布公告，公司于2019年4月17日與北京天益新麻生物科技有限公司簽署了《合作框架協議》。公告顯示，雙方擬利用各自優勢，共同成立大通-新麻有限合伙企業，主要投資方向為：工業大麻的全產業鏈整合及拓展，CBD產品的研發及境內外銷售，并將就區塊鏈與工業大麻業務場景的切入和深度結合進行探索，以獲取協同效應和價值釋放。[2019/4/18]

zkSync2.0中的交易可以通過2種方式授權：用戶可以通過簽署EIP712消息，使用他們的普通以太坊錢包簽署交易。任何帳戶都可以設置一個公鑰來創建我們的內部Schnorr簽名來簽署交易。這允許基于智能合約的錢包與zkSync2.0進行交互，而無需發送L1消息的額外費用。存儲效率提升

每個塊僅應用一次存儲槽覆蓋。這意味著如果多個用戶與單個AMM合約交互，則AMM合約的存儲槽將僅被覆蓋一次。這允許定序器在以后向用戶退還單次寫入的共享成本。預編譯

“預編譯”機制已計劃好，但稍后會發布。我們計劃首先支持keccak256、sha256哈希和ECDSA恢復原語。可以根據需求和復雜性考慮包含其他預編譯，例如Blake2f輪函數。進一步的限制

動態 | 最高法：積極推進區塊鏈等科技創新成果同審判執行工作深度融合:據中華人民共和國最高人民法院消息，1月17日，最高人民法院召開全國高級法院院長會議，會議強調，要積極推進大數據、人工智能、區塊鏈等科技創新成果同審判執行工作深度融合，努力攻克以智慧法院人工智能技術為標志的一批關鍵技術，大力推動“智審、智執、智服、智管”建設，扎實推進電子卷宗隨案同步生成及深度運用，以電子卷宗為基礎全面推進智能化輔助辦案工作，推動智慧法院建設向更高層次發展。[2019/1/17]

zkSync2.0的第一次迭代可能會對每筆交易施加32次智能合約調用的額外限制，直到實施適當的記賬機制為止。執行跟蹤將有一個硬限制，但它將與以太坊塊大小的當前限制相當，并且不應影響大多數協議。可能會有更多限制，但我們的目標是在最終版本中將它們減少到絕對最低限度。深入了解zkSync2.0架構

你可能聽說過區塊鏈三難困境，但在擴展以太坊時，還有第四個因素：可編程性。當前所有的擴展解決方案都存在于犧牲一些安全性、分散性和可編程性以實現可擴展性的范圍內。zkSync2.0的設計結合了以下2項技術突破，最大限度地發揮了所有4項功能：zkEVM：為我們與EVM兼容的zkRollup提供動力的引擎，這是唯一支持L1安全性和可靠智能合約的解決方案。zkPorter：一個鏈下數據可用性系統，可擴展性比rollups高2個數量級。

聲音 | 工信部副部長陳肇雄：推動數字經濟與實體經濟深度融合:據人民網消息，2018中國信息通信大會在成都召開，中國工業和信息化部副部長陳肇雄指出，順應數字經濟發展大勢，推動數字經濟與實體經濟深度融合，是加快新舊動能接續轉換的重要舉措。今后中國將加快推進數字產業化、產業數字化，做大做強數字經濟，打造高質量網絡，強化基礎支撐。[2018/12/17]

由于zkEVM和zkPorter是可互操作和可組合的，zkSync2.0能夠顯著優于所有其他擴展解決方案。目前的共識是Eth2數據分片將在2022年底到來，以在不犧牲去中心化的情況下提供指數級更大的數據可用性層。zkSync的zkRollup技術與Eth2數據分片相結合是最終目標，在不犧牲任何4個因素的情況下達到100,000+TPS。狀態樹

zkSync2.0狀態樹覆蓋了以太坊的全部160位地址空間。每個帳戶將駐留在狀態的zkRollup部分或zkPorter部分。zkRollup和zkPorter賬戶完全一樣，除了一個組件：保證數據可用性。zkRollup交易數據通過calldata發布到以太坊，zkPorter交易數據發布到zkSyncGuardian網絡，zkSync代幣持有者參與權益證明。發布數據的地方是成本和安全性之間的權衡。zkPorter交易比匯總交易便宜得多，但它有可能凍結您的資金。然而，zkRollup和zkPorter賬戶的有效性都是通過零知識證明和以太坊來保證的。也就是說，zkPorter中的資金只能被凍結，不能被盜。zkRollup和zkPorter賬戶的互操作性和可組合性讓每個用戶都有機會成為zkSync中的一等公民。部署在zkRollup端的Uniswap可以通過zkPorter賬戶訪問以換取最低費用。zkSync2.0是一個系統，專為整個金融領域的用戶而設計。密碼學

我們的VM，通常稱為zkEVM，不是EVM1:1副本，而是旨在能夠運行99%的用Solidity編寫的合約并保持其相同的行為，例如在恢復和異常期間。同時，編寫zkEVM以在電路中高效地產生零知識證明。這是在我們的證明系統沒有任何重大變化的情況下完成的；我們繼續將PLONK與自定義門和查找表和以太坊的BN-254曲線一起使用。這是有利的，因為自2020年6月以來，該證明系統已在zkSync1.0以及使用相同證明系統的其他項目中進行了實戰測試。經過數月的努力，我們再次激動地宣布：zkEVM的指令集已經完成并在電路和執行環境中實現。這里有一個重要的區別：電路和執行環境中的實現是分開的，用于不同的目的。生成執行跟蹤的證明并提供見證是電路的工作，但這非常慢。另一方面，執行環境是rust中zkEVM的直接實現，高效且快速。如果我們要依靠電路來生成和執行證明，那么交易的最終確定性將需要數小時。證明生成和簡單執行的分離使得zkSync上的交易能夠即時結算。接下來，我們專注于將zkEVM和編譯器結合在一起，并將遞歸結合在一起：塊之間的遞歸，它允許我們為N個塊發布一個證明，塊內的遞歸，它聚合塊的不同邏輯部分的子證明.這是簡單的部分！自2020年6月以來，zkSync1.0的主網上已經使用了塊之間的遞歸聚合證明。有關塊內遞歸以及我們的zkEVM如何工作的更多信息，請觀看此視頻說明。編譯器

我們正在同時開發兩個針對zkEVM的編譯器前端：Yul和Zinc。Yul是一種中間Solidity表示，可以編譯為不同后端的字節碼。Zinc是我們用于智能合約和通用零知識證明電路的基于Rust的語言。因為編譯器是使用LLVM框架構建的，所以可以認為它具有前端Yul→LLVMIR和后端LLVMIR→zkEVM字節碼。采用LLVM帶來了幾個主要優勢：LLVM優化框架無與倫比：它從LLVMIR生成最高效的zkEVM字節碼。使用較新版本的Solidity或Zinc，編譯器前端將處理所有更改，而LLVM將使我們脫離對編譯器后端的更改。將來，如果開發人員想用原生Rust或Javascript編寫智能合約，只需構建該語言的編譯器前端，智能合約就可以在zkSync中開箱即用。編譯器的安全性對我們來說至關重要，并且已經通過了多套測試：Zinc和Yul編譯器中的詞法、語法和語義測試。我們對Zinc和Solidity的集成測試貫穿整個智能合約生命周期：從解析源代碼到合約部署和在zkSync上執行交易。從Solidity存儲庫集成的廣泛測試套件，并適用于我們的集成測試工具。每個套件已經包含數千個測試，我們將把這個數字至少增加一個數量級。我們的2個編譯器已經成功部署并執行了兩種語言的簡單智能合約。但是還有更多的優化需要完成，一些復雜的LLVMIR語句需要翻譯成zkEVM字節碼。因此，我們決定在編譯器處于更強大的狀態之前不發布它。編譯器完成后，我們將專注于讓Zinc更具表現力和功能豐富，然后構建Rust編譯器前端以允許使用原生Rust編寫智能合約。核心基礎設施

zkSync2.0核心由幾個關鍵角色組成：全節點

通過虛擬機實現zkEVM字節碼的預電路執行器環境狀態在交易發送后幾秒鐘內可用，過濾掉可能使區塊膨脹的明顯不正確的交易，在內存池中執行交易并生成塊。證明者

接收區塊的見證人并生成零知識證明，用于并行證明生成的證明者接口，自定義證明者自動縮放器，可按需創建和終止證明者機器。交互者

用于觀看和與以太坊L1交互的工具，根據代幣價格、ZKP生成成本和L1gas價格計算交易費用。偏執狂監視器

Prometheus、elastic、sentry、uptime、幾個獨立的事件通知系統和自定義健康檢查服務。這個核心基礎設施功能齊全，已經集成了zkEVM執行器！讓我們談談

編譯器完成后，我們將一起共享對所有組件的訪問權限！開發人員將能夠部署Solidity/Zinc智能合約并通過Web3API進行交互。

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