作者：ZKSwap

感謝Matter Labs 提出關於部分L1 數據鏈上可用性的問題，我們一直以來都非常重視社區的聲音，並會根據社區的需求修改方案。因此，我們想藉著這次機會向大家分享ZKSwap 開發團隊辛勤工作所交付的產品背後的一些思考。

經過非常謹慎細緻的思考之後，為了TPS 和Gas fee 的效率，我們決定將ZKSwap 的L2 轉賬放在鏈下。在ZKSwap 的設計中，L1 相關的數據在鏈上，L2 相關的數據，比如轉賬和交易，存在鏈下。儘管存在鏈下，這部分數據也會被驗證者實時公佈。

例如，L2區塊7831：https://api.zkswap.info/block/7831/pub-data

三種轉賬類型

ZK-Rollup 協議中，一個區塊可以包括三種類型的轉賬：

類型1：來自L1 的存款和創建AMM 交易對的轉賬；

類型2：L2 發起且只能被L1 驗證的轉賬。比如，公鑰轉賬將需要L1 簽名來確保L1 賬戶的密鑰所有者能將他們的賬戶與L2 賬戶關聯起來，因為電路不能檢查確認L1 的簽名；

類型3：由L2 簽名驗證而無法被L1 驗證的轉賬。

ZKSwap安全模型

一個區塊內記錄的L2 轉賬在L1 上只有部分記錄。只有區塊信息的總結會被記錄在L1 鏈上，例如區塊哈希、新默克爾根、區塊高度等等。

當一個區塊的轉賬被提交到L1 上，區塊就被創建出來，區塊哈希會被驗證。由於以太坊內建了sha256 算法，所以區塊哈希通常也使用sha256 進行計算。

為了保持數據可用性，所有的轉賬數據都應該被提交到L1 上，這被稱為“公開數據”。一筆轉賬的公開數據與其在L2 上的轉賬並不完全相同。系統在進入“退出模式”時將使用公開數據，這樣任何人都能恢復最近的經過驗證的默克爾樹。

電路

L2 的電路與L1 的智能合約能夠協同工作，確保ZK-Rollup協議的功能性。 L2 的電路保證了以下幾點：L2 轉賬簽名正確、L1 / L2 轉賬執行正確、區塊信息計算正確、及時有效地更新賬戶信息——包括默克爾根、賬戶默克爾樹和費用信息等等。

雙驗證模式

驗證模塊對與安全性來說十分重要，是ZK-Rollup 協議的基礎。

公開數據驗證——驗證第一類和第二類轉賬的內容和次序。例如，驗證存款需要確保存款數額和信息與L1 上記錄的相同，並且順序無誤。

區塊驗證——驗證一個區塊裡的轉賬被正確執行，並且L2 的賬戶默克爾樹根被及時恰當地通過零知識證明進行更新。當一個區塊被驗證之後，更新的默克爾根就取得了最終性。

總結來說，整體的安全假設如下：

· 一個區塊的所有轉賬公開數據在鏈上；

· 驗證一個區塊中第一類和第二類轉賬被正確執行；

· 證明一個區塊內的所有轉賬被正確執行、賬戶默克爾樹被正確更新、一個區塊內的所有轉賬的公開數據能夠匹配；

· 證明該區塊內所有公開數據都被正確計算；

· 提交給L1 的區塊公開數據與零知識證明系統所證明的數據相同。

公開數據不上鍊時會發生什麼？

如果公開數據不在鏈上，安全假設“提交給L1 的區塊公開數據與零知識證明系統所證明的數據相同”就不能被驗證。這時候，當L2 的零知識證明系統陣營所有轉賬都被正確執行、默克爾樹都被正確更新時，只能說明一個區塊內的轉賬有效，而不能證明來自特定區塊的其他轉賬。

大多數第三類轉賬都是安全的，但是對於提現操作來說，提現的收款人未經驗證，不能被零知識證明系統證明。

對於第一類轉賬來說，所有可能的第一類轉賬都能被證明，但不能被驗證。類如，零知識證明系統能證明一些非L1 發起的存款轉賬。

由於只有驗證著能提交公開數據或者區塊證明，所以社區必須信任驗證者是誠實的。當驗證者誠實時，以上所有的風險都不會存在。對ZKSwap 來說，所有公開數據都在瀏覽器中同步公佈，任何人都可以驗證公開數據和任何鏈上區塊。

將公開數據存在鏈下不是一個草率的決定。這個選擇背後的主要原因是降低Gas 費和提高可擴展性。

Gas費用

保持ZK-Rollup 協議運行的一個痛點是Gas。為了向L1 提交一個區塊，需要消耗以下Gas Limit（參考典型用例：只展示了區塊中的L2 轉賬（交易））：

一個區塊中，最多可以包括120 筆交易轉賬。

如果要在L1 提交驗證一個區塊，需要消耗大約23 萬Gas Limit，call data 費用約佔31%。

可擴展性（TPS）

可擴展性（TPS）是另一個考慮因素。假設一筆L2 轉賬消耗1850.7 Gas，那麼ZKSwap 將消耗10% 的以太坊Gas，整體TPS 將在51.5。

這是在只有交易、沒有提現的情況，所以正常使用中將消耗更多Gas，TPS 會更低。

結論

保護用戶資金安全對所有區塊鏈項目來說都很重要，也是ZKSwap 的核心價值。當轉賬的公開數據沒有提交上鍊時，安全性就依賴於零知識證明電路。當驗證者誠實時，用戶的資產就是安全的。從技術角度來說，如果驗證者不誠實，安全性將會是一個問題。這是降低Gas、提高TPS 的一個權衡。

考慮到Gas 消耗和可擴展性，ZKSwap 做了一個艱難的決定，將公開數據不上鍊，換來對L2 用戶更高的TPS 和更低的Gas 消耗。

我們願意傾聽開發者和用戶的反饋，讓ZKSwap 系統更好。我們也可以在任何時間將所有數據上鍊。事實上，在發布ZKSwap 之前，我們已經實現了100%數據可用的版本（所有L1 和L2 轉賬都在鏈上），所以我們可用隨時升級至這個100% ZK-Rollup 的版本，提供更高的Gas消耗、更低的TPS，但是更安全。