草根團隊的擴容之路
作者： echo_z
隨著 Optimism 發幣、Arbitrum 開啟 Odyssey 羊毛大戰，2022 年下半年註定是 L2 百花齊放的階段。此前，鏈茶館已撰文詳述過 L2 的背景及 ZK 系的 StarkWare 專項介紹，而作為 ZK 系的另一個代表項目，ZKSync 也值得關注。本文將在與 StarkWare 對比的框架下，深度解析 ZKSync 的產品架構及運營生態。
本文目錄
1. 產品體系
- 證明系統：SNARK vs STARK
- 數據可用性模式：顆粒度不同的混合模式 Volition
- 開發語言：原生語言 Cairo vs Solidity 優先策略
- 整體架構：均以 Sequencer 和 Prover 為核心
- 小結
2. 運營生態
3. 團隊及融資
4. 優勢與挑戰
5. 附錄
產品體系
ZKSync 的產品早已有之，但在 1.0 階段，僅僅支持支付等簡單功能；到 2.0 產品實現了 EVM 兼容，開始發揮其真正實力。
ZKSync2.0 在去年 6 月上線測試網，但沒有向開發者開放；去年 10 月上線第一款 zkEVM 產品 UniSync，也就是 Uniswap 在 ZKSync 的版本；直到今年 2 月，終於向開發者開放了 ZKSync2.0 開發工具，開始部署生態。目前 ZKSync 主網產品仍然在 1.0 階段。本文將重點圍繞 2.0 進行介紹。
1.1 證明系統：SNARK vs STARK
ZKSync 與 StarkWare 在最底層所選擇的證明系統不同，ZKSync 選擇的是較為成熟的 SNARK 技術，而 StarkWare 則是自研的 STARK 系統。底層技術的差異，也使得二者的性能潛力、產品路線圖迥然。
業界對於這兩種證明系統的共識是：在計算量較大的情況下，STARK 的可擴展性和速度會明顯勝過 SNARK，而且 STARK 更安全[1]。
在可擴展性和速度方面，STARK 能夠生成包含更多計算結果的證明。雖然 STARK 所需要的字節數更多、驗證也需要更長的時間，但是更大的證明本身能夠使得每筆交易所分攤的 gas 更低。
在安全性方面，SNARK 必須要有受信的初始化（Trusted Setup），有一定的信任前提，而 STARK 則不需要這個前提。
1.2 數據可用性模式：顆粒度不同的混合模式 Volition
數據可用性（Data Availability），簡單解釋其含義為，除了交易更新完的最終狀態數據之外、用於復原交易歷史的其他相關信息，是否能被獲取。如果這些必要數據都放在鏈上，就是 Rollup 模式，安全級別更高、同時也因為消耗了更多鏈上存儲空間而更昂貴；如果放在鏈下就是 Validium 模式。數據可用性模式的選擇，本質上是安全性和效率之間的取捨。
在這一點上，StarkWare 和 ZKSync 都採取了「Volition」模式，即 Rollup 和 Validium 的混合，用戶可以自主選擇用哪種方式來存儲數據。
Volition 的設想最早由 StarkWare 提出，上圖出自其 2020 年發布的博客。不過到目前為止，StarkWare 和 ZKSync 都還沒有將 Volition 落地。但是在 ZKSync 的路線圖中，似乎對這一功能設計更為重視，專門命名為 ZKPorter，並且將 ZKPoter 和 zkEVM 並列為兩大架構上的突破 [2]。
值得注意的是，StarkWare 和 ZKSync 對於用戶可選擇的「顆粒度」設定是不同的。StarkWare 選擇的顆粒度更細，實現難度也更大。
StarkWare 的設想中，用戶將會以 「每筆交易」為單位，自主選擇數據可用性模式。但這樣可能會帶來一個問題：當用戶的同一個賬戶，同時選擇這兩種模式時，如果安全級別更低的 Validium 交易出現了問題，那在這筆交易之後出現的 Rollup 交易是否也會受到影響？按照 StarkWare 的早期設想，為了防止數據不可用性的攻擊，設計了最小回滾機制，即如果檢測到有數據不可用，就會將交易歷史回滾至上一個數據可用的區塊狀態。在最壞的情況下，最小回滾機制可能會要求所有數據都發佈在鏈上，其實又回到了 Rollup 模式 [3]。相關細節還未公佈，但可以想見難題不少。
而在 ZKSync 的設計中，用戶將以 「賬戶」為單位，選擇數據可用性模式。也就是說，Rollup 賬戶的交易都將以 Rollupo 模式進行，ZKPoter 賬戶的冗餘數據則都會放在鏈下。如此一來，兩種模式下的交易其實是隔離的，各有各的交易歷史，不會相互影響。不過，ZKSync 也會允許 zkRollup 和 ZKPoter 的賬戶之間進行互操作，猜測這樣的交易會同時記錄在 zkRollup 和 zkPorter 中，保證安全性。
1.3 開發語言：原生語言 Cairo vs Solidity 優先策略
StarkWare 在很長一段時間內都以原生語言 Cairo 作為唯一的開發語言。Cairo 也是 StarkWare 團隊自研的語言，能夠很好地適配 STARK 證明系統，但由於要求開發者學習新的語言，造成了進入門檻高的問題。
在兼容 EVM 方面，StarkWare 的解決方案是由第三方團隊 Nethermind 開發 Solidity 到 Cairo 的編譯器 Warp。Warp1.0 版本由於生成的 Cairo 文件過大，普及率並不高，但 Warp2.0 版本借助了 Yul（一種 Solidity 的中間代碼），大幅提升了效率 [4]。就在本月，Warp2.0 開始進入審計，即將投入使用。
ZKSync 則在更早以前就採取了 Solidity 優先的策略，ZKSync2.0 上線時就允許開發者用 Solidity 編寫合約。其實現方式如下圖所示：以 LLVM 作為編譯器後台，通過 Yul 將 Solidity 編譯到 LLVM，再編譯到 zkEVM。這樣做的好處在於，未來其他語言也可通過類似的方式（即先編譯到 LLVM）來實現兼容。ZKSync 目前的開發和維護集中在 Solidity 語言上，未來將開發自研的語言 Zinc、開放 Rust 等語言的兼容。
ZKSync 的策略對開發者來說無疑降低了進入門檻，通過 EVM 兼容來快速吸引生態項目、沉澱 TVL 是其核心目標。但是鑑於 StarkWare 的編譯器 Warp2.0 即將上線，預期同樣能夠吸引 Solidity 開發者（但不確定功能上有多少差異），ZKSync 的發展很有可能會受到影響。
1.4 整體架構：均以 Sequencer 和 Prover 為核心
整條網絡的核心架構，將會決定網絡以怎樣的方式來實現去中心化。整體上，二者都將以 Sequencer 和 Prover 作為架構的核心。Sequencer 的核心作用包括：挑選有效交易並執行計算，而 Prover 則將為計算結果生成證明。
StarkWare 還未明確 Sequencer 和 Prover 的角色會分開還是合併，而 ZKSync 則已經將 Sequencer 的角色稱為「全節點」，推測和 Prover 將會是獨立的實體 [5]。此外，ZKSync 的架構中還增加了交互器（Interactor）以輔助 L2 和 L1 的交互、計算手續費等，以及偏執監視器（Paranoid Monitor）來做健康監控。
如何實現去中心化，從長遠來看非常重要，但這一課題對於發展較為初期的 ZK Rollups 來說，還是下一步的問題，目前 StarkWare 和 ZKSync 都還沒有非常明確的答案。
1.5 小結
本節從證明系統、數據可用性模式、開發語言和整體架構對比了 StarkWare 和 ZKSync。除了整體架構方面，二者的核心角色類似、細節尚不明確外，其他方面都有不小的差異。
在證明系統方面，StarkWare 採取的 STARK 比 ZKSync 採取的 SNARK 具有更強的可擴展性和安全性；在數據可用性模式方面，二者都提供了用戶可自主選擇的 Volition，但 ZKSync 將以賬戶為單位，而 StarkWare 以每筆交易為單位，ZKSync 的顆粒度更粗、路徑也更簡單；在開發語言方面，StarkWare 優先開發了原生語言 Cairo，隨後通過第三方公司開發的編譯器實現 EVM 兼容，而 ZKSync 則在最開始就採取了 Solidity 優先的策略，對開發者門檻更低，但現在依然面臨 StarkWare 的強力競爭。
總體而言，ZKSync 的路線更「親民」，產品也更類似蘋果的組裝模式，核心技術如 SNARK、LLVM 等均來自業界或學界的已有成果；相對來看，StarkWare 則更硬核，不論在技術還是產品層面，都選擇了更難的原創路線。
運營生態
ZKSync 的生態項目集中在 Defi 和基礎設施方面。
在 ZKSync 的官網，可以看到正在遷移到 ZKSync2.0 的成熟項目（部分如下圖），Defi 類包括 1inch、FRAX、Zigzag 等；基礎設施類包括 Gnosis Safe、Snapshot 等、跨鏈橋如 Orbit、中心化交易所如 Banxa。
在其 notion 頁面則羅列了即將或已經部署在 ZKSync2.0 的新興項目。其中，Trustless Currency Protocol 是一個類似 Maker 的抵押借貸項目，SyncSwap 是一個類似 Uniswap 的代幣兌換 DEX。Mint Square 是一個基於 ZK Rollups 建立的 NFT 市場，也在 StarkNet 測試網上進行了部署，tofuNFT 則是一個多鏈 NFT 市場，在 BNB、ETH、Arb 等多條鏈上均已部署。
整體而言，ZKSync2.0 的生態主要來源於成熟 Defi 及基礎設施項目的遷移、多鏈 NFT 市場的部署，除此之外似乎還沒有令人眼前一亮的項目。對比來看，StarkNet 測試網上有諸多遊戲項目、以及 StarkNet 原生的 Defi 項目，從品類上比 ZKSync 要更豐富且獨立。
團隊及融資
Matter Labs 聯創及 CEO Alex Gluchowski 來自德國，2011 年畢業於柏林工業大學（Technische Universität Berlin），獲得碩士學位。其後，曾在多家公司擔任研發/CTO 等職位。2013 年開始創業，聯合創辦過健身平台 Somuchmore GmbH（2013.12~2015.9）、野營車租賃平台 PaulCamper（2015.10~2017.8）。2017 年 9 月，進入香港的 Entropy Labs 擔任研發，從此開始進入區塊鏈行業。2018 年年末，聯合創辦 Matter Labs。
另一位聯創 Alexandr Vlasov 的經歷相對簡單，2006~2012 年就讀於莫斯科國立大學，專業為核與粒子物理學，2013~2018 年就讀於加拿大的麥吉爾大學，獲得電子工程博士學位，隨後就加入了 Matter Labs 主管研發。
截止目前 Matter Labs 總融資額度 5,800 萬美元，其中 5,000 萬美元均來自 2021 年 11 月的 B 輪融資，由 a16z 領投。a16z 也投資了 Optimism，同時押注 OP 系和 ZK 系。
對比來看，StarkWare 曾有過 ZCash 的加密行業成功經驗、團隊以教授領頭，且已經獲得~2.8 億美元融資，ZKSync 的團隊和融資相對草根。
優勢及挑戰
ZKSync 的風格有些類似蘋果，善於將成熟技術組裝成用戶可用的新產品，以 Solidity 為優先的策略也對開發者非常友好。對於 ZKSync 來說，現有的 zkEVM 能否迅速吸引 L1 上的已有成熟應用、將 TVL 做高，會是一個關鍵。這或許也是 ZKSync 希望在 L2 之爭中佔有一席之地的捷徑之路。
然而在這一方面，ZKSync 面臨多方面競爭：OP 系的 Optimism 已經發幣，能夠通過代幣激勵來吸引用戶，而 Arbitrum 近日也已經開啟 Odyssey 活動，通過營銷活動來吸引用戶和資金；一直以來基於原生語言 Cairo、生態較為獨立的 StarkWare，也即將上線升級版的 Solidity 編譯器，降低了開發者進入門檻。在這一場 L2 之爭中，ZKSync 的速度將至關重要。
附錄
[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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