ZKSync产品与生态:灵活组装的扩容捷径

ZKSync产品与生态:灵活组装的扩容捷径

随着Optimism发币、Arbitrum开启Odyssey羊毛大战,2022年下半年注定是L2百花齐放的阶段。此前,链茶馆已撰文详述过L2的背景及ZK系的StarkWare专项介绍,而作为ZK系的另一个代表项目,ZKSync也值得关注。本文将在与StarkWare对比的框架下,深度解析ZKSync的产品架构及运营生态。

本文目录:

  1. 产品体系
    1.1 证明系统:SNARK vs STARK
    1.2 数据可用性模式:颗粒度不同的混合模式Volition
    1.3 开发语言:原生语言Cairo vs Solidity优先策略
    1.4 整体架构:均以Sequencer和Prover为核心
    1.5 小结
  1. 运营生态
  2. 团队及融资
  3. 优势与挑战
  4. 附录

1. 产品体系

ZKSync的产品早已有之,但在1.0阶段,仅仅支持支付等简单功能;到2.0产品实现了EVM兼容,开始发挥其真正实力。

ZKSync2.0在去年6月上线测试网,但没有向开发者开放;去年10月上线第一款zkEVM产品UniSync,也就是Uniswap在ZKSync的版本;直到今年2月,终于向开发者开放了ZKSync2.0开发工具,开始部署生态。目前ZKSync主网产品仍然在1.0阶段。本文将重点围绕2.0进行介绍。

1.1 证明系统:SNARK vs STARK

ZKSync与StarkWare在最底层所选择的证明系统不同,ZKSync选择的是较为成熟的SNARK技术,而StarkWare则是自研的STARK系统。底层技术的差异,也使得二者的性能潜力、产品路线图迥然。

业界对于这两种证明系统的共识是:在计算量较大的情况下,STARK的可扩展性和速度会明显胜过SNARK,而且STARK更安全[1]。

在可扩展性和速度方面,STARK能够生成包含更多计算结果的证明。虽然STARK所需要的字节数更多、验证也需要更长的时间,但是更大的证明本身能够使得每笔交易所分摊的gas更低。

在安全性方面,SNARK必须要有受信的初始化(Trusted Setup),有一定的信任前提,而STARK则不需要这个前提。

1.2 数据可用性模式:颗粒度不同的混合模式Volition

数据可用性(Data Availability),简单解释其含义为,除了交易更新完的最终状态数据之外、用于复原交易历史的其他相关信息,是否能被获取。如果这些必要数据都放在链上,就是Rollup模式,安全级别更高、同时也因为消耗了更多链上存储空间而更昂贵;如果放在链下就是Validium模式。数据可用性模式的选择,本质上是安全性和效率之间的取舍。

在这一点上,StarkWare和ZKSync都采取了「Volition」模式,即Rollup和Validium的混合,用户可以自主选择用哪种方式来存储数据。

ZKSync产品与生态:灵活组装的扩容捷径

来源:https://medium.com/starkware/volition-and-the-emerging-data-availability-spectrum-87e8bfa09bb

Volition的设想最早由StarkWare提出,上图出自其2020年发布的博客。不过到目前为止,StarkWare和ZKSync都还没有将Volition落地。但是在ZKSync的路线图中,似乎对这一功能设计更为重视,专门命名为ZKPorter,并且将ZKPoter和zkEVM并列为两大架构上的突破[2]。

值得注意的是,StarkWare和ZKSync对于用户可选择的「颗粒度」设定是不同的。StarkWare选择的颗粒度更细,实现难度也更大。

StarkWare的设想中,用户将会以「每笔交易」为单位,自主选择数据可用性模式。但这样可能会带来一个问题:当用户的同一个账户,同时选择这两种模式时,如果安全级别更低的Validium交易出现了问题,那在这笔交易之后出现的Rollup交易是否也会受到影响?按照StarkWare的早期设想,为了防止数据不可用性的攻击,设计了最小回滚机制,即如果检测到有数据不可用,就会将交易历史回滚至上一个数据可用的区块状态。在最坏的情况下,最小回滚机制可能会要求所有数据都发布在链上,其实又回到了Rollup模式[3]。相关细节还未公布,但可以想见难题不少。

而在ZKSync的设计中,用户将以「账户」为单位,选择数据可用性模式。也就是说,Rollup账户的交易都将以Rollupo模式进行,ZKPoter账户的冗余数据则都会放在链下。如此一来,两种模式下的交易其实是隔离的,各有各的交易历史,不会相互影响。不过,ZKSync也会允许zkRollup和ZKPoter的账户之间进行互操作,猜测这样的交易会同时记录在zkRollup和zkPorter中,保证安全性。

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来源:https://blog.matter-labs.io/zkporter-a-breakthrough-in-l2-scaling-ed5e48842fbf

1.3 开发语言:原生语言Cairo vs Solidity优先策略

StarkWare在很长一段时间内都以原生语言Cairo作为唯一的开发语言。Cairo也是StarkWare团队自研的语言,能够很好地适配STARK证明系统,但由于要求开发者学习新的语言,造成了进入门槛高的问题。

在兼容EVM方面,StarkWare的解决方案是由第三方团队Nethermind开发Solidity到Cairo的编译器Warp。Warp1.0版本由于生成的Cairo文件过大,普及率并不高,但Warp2.0版本借助了Yul(一种Solidity的中间代码),大幅提升了效率[4]。就在本月,Warp2.0开始进入审计,即将投入使用。

ZKSync则在更早以前就采取了Solidity优先的策略,ZKSync2.0上线时就允许开发者用Solidity编写合约。其实现方式如下图所示:以LLVM作为编译器后台,通过Yul将Solidity编译到LLVM,再编译到zkEVM。这样做的好处在于,未来其他语言也可通过类似的方式(即先编译到LLVM)来实现兼容。ZKSync目前的开发和维护集中在Solidity语言上,未来将开发自研的语言Zinc、开放Rust等语言的兼容。

ZKSync产品与生态:灵活组装的扩容捷径

源:https://blog.matter-labs.io/zksync-2-0-hello-ethereum-ca48588de179

ZKSync的策略对开发者来说无疑降低了进入门槛,通过EVM兼容来快速吸引生态项目、沉淀TVL是其核心目标。但是鉴于StarkWare的编译器Warp2.0即将上线,预期同样能够吸引Solidity开发者(但不确定功能上有多少差异),ZKSync的发展很有可能会受到影响。

1.4 整体架构:均以Sequencer和Prover为核心

整条网络的核心架构,将会决定网络以怎样的方式来实现去中心化。整体上,二者都将以Sequencer和Prover作为架构的核心。Sequencer的核心作用包括:挑选有效交易并执行计算,而Prover则将为计算结果生成证明。

StarkWare还未明确Sequencer和Prover的角色会分开还是合并,而ZKSync则已经将Sequencer的角色称为「全节点」,推测和Prover将会是独立的实体[5]。此外,ZKSync的架构中还增加了交互器(Interactor)以辅助L2和L1的交互、计算手续费等,以及偏执监视器(Paranoid Monitor)来做健康监控。

如何实现去中心化,从长远来看非常重要,但这一课题对于发展较为初期的ZK Rollups来说,还是下一步的问题,目前StarkWare和ZKSync都还没有非常明确的答案。

1.5 小结

本节从证明系统、数据可用性模式、开发语言和整体架构对比了StarkWare和ZKSync。除了整体架构方面,二者的核心角色类似、细节尚不明确外,其他方面都有不小的差异。

在证明系统方面,StarkWare采取的STARK比ZKSync采取的SNARK具有更强的可扩展性和安全性;在数据可用性模式方面,二者都提供了用户可自主选择的Volition,但ZKSync将以账户为单位,而StarkWare以每笔交易为单位,ZKSync的颗粒度更粗、路径也更简单;在开发语言方面,StarkWare优先开发了原生语言Cairo,随后通过第三方公司开发的编译器实现EVM兼容,而ZKSync则在最开始就采取了Solidity优先的策略,对开发者门槛更低,但现在依然面临StarkWare的强力竞争。

总体而言,ZKSync的路线更「亲民」,产品也更类似苹果的组装模式,核心技术如SNARK、LLVM等均来自业界或学界的已有成果;相对来看,StarkWare则更硬核,不论在技术还是产品层面,都选择了更难的原创路线。

2. 运营生态

ZKSync的生态项目集中在Defi和基础设施方面。

在ZKSync的官网,可以看到正在迁移到ZKSync2.0的成熟项目(部分如下图),Defi类包括1inch、FRAX、Zigzag等;基础设施类包括Gnosis Safe、Snapshot等、跨链桥如Orbit、中心化交易所如Banxa。

ZKSync产品与生态:灵活组装的扩容捷径

来源:https://ecosystem.zksync.io/

在其notion页面则罗列了即将或已经部署在ZKSync2.0的新兴项目。其中,Trustless Currency Protocol是一个类似Maker的抵押借贷项目,SyncSwap是一个类似Uniswap的代币兑换DEX。Mint Square是一个基于ZK Rollups建立的NFT市场,也在StarkNet测试网上进行了部署,tofuNFT则是一个多链NFT市场,在BNB、ETH、Arb等多条链上均已部署。

ZKSync产品与生态:灵活组装的扩容捷径

来源:https://matterlabs.notion.site/zkSync-2-0-Testnet-Applications-e38328bccda7472793024a25e26a1cac

整体而言,ZKSync2.0的生态主要来源于成熟Defi及基础设施项目的迁移、多链NFT市场的部署,除此之外似乎还没有令人眼前一亮的项目。对比来看,StarkNet测试网上有诸多游戏项目、以及StarkNet原生的Defi项目,从品类上比ZKSync要更丰富且独立。

3. 团队及融资

Matter Labs联创及CEO Alex Gluchowski来自德国,2011年毕业于柏林工业大学(Technische Universität Berlin),获得硕士学位。其后,曾在多家公司担任研发/CTO等职位。2013年开始创业,联合创办过健身平台Somuchmore GmbH(2013.12~2015.9)、野营车租赁平台PaulCamper(2015.10~2017.8)。2017年9月,进入香港的Entropy Labs担任研发,从此开始进入区块链行业。2018年年末,联合创办Matter Labs。

另一位联创Alexandr Vlasov的经历相对简单,2006~2012年就读于莫斯科国立大学,专业为核与粒子物理学,2013~2018年就读于加拿大的麦吉尔大学,获得电子工程博士学位,随后就加入了Matter Labs主管研发。

截止目前Matter Labs总融资额度5,800万美元,其中5,000万美元均来自2021年11月的B轮融资,由a16z领投。a16z也投资了Optimism,同时押注OP系和ZK系。

对比来看,StarkWare曾有过ZCash的加密行业成功经验、团队以教授领头,且已经获得~2.8亿美元融资,ZKSync的团队和融资相对草根。

4. 优势及挑战

ZKSync的风格有些类似苹果,善于将成熟技术组装成用户可用的新产品,以Solidity为优先的策略也对开发者非常友好。对于ZKSync来说,现有的zkEVM能否迅速吸引L1上的已有成熟应用、将TVL做高,会是一个关键。这或许也是ZKSync希望在L2之争中占有一席之地的捷径之路。

然而在这一方面,ZKSync面临多方面竞争:OP系的Optimism已经发币,能够通过代币激励来吸引用户,而Arbitrum近日也已经开启Odyssey活动,通过营销活动来吸引用户和资金;一直以来基于原生语言Cairo、生态较为独立的StarkWare,也即将上线升级版的Solidity编译器,降低了开发者进入门槛。在这一场L2之争中,ZKSync的速度将至关重要。

5. 附录

[1]zkSNARKs vs. zkSTARKs: https://www.numio.one/zksnarks-vs-zkstarks/

[2]zkSync 2.0: Hello Ethereum: https://blog.matter-labs.io/zksync-2-0-hello-ethereum-ca48588de179

[3]MVR – Minimally Viable Rollback: https://ethresear.ch/t/mvr-minimally-viable-rollback/7538

[4]https://twitter.com/odin_free/status/1505127342431252482

[5]zkSync 2.0: Hello Ethereum: https://blog.matter-labs.io/zksync-2-0-hello-ethereum-ca48588de179

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