拆解Scroll的技術棧：通用型ZK-Rollup的運行機制

2023-10-26 00:10:46

原文標題：《An Introduction to Scroll : the General-purpose Zero -Knowledge Rollup》

原文作者： FRANCESCO

原文編譯：Peisen，BlockBeats

編者語：基於 ZK Rollup 的以太坊 Layer 2 網絡 Scroll 從去年至今獲得了行業的高度關注。Scroll 於 2022 年 4 月和今年 3 月分別宣布完成了由 Polychain Capital 領投的 3000 萬美元 A 輪融資以及 Polychain Capital、紅杉中國、 IOSG Ventures 、啓明創投和 OKX Ventures 等參投的 5000 萬美元融資。

10 月 10 日，以太坊 Layer 2 解決方案 Scroll 主網已於當日下午 2 點產生創世區塊。10 月 17 日，Scroll 官方宣布主網已正式上线，隨後部分項目陸續开始集成或者支持 Scroll 主網，為用戶提供更多的應用場景和服務。

根據 Blockscout Scroll 主網 Token 頁面，若參考當前持有地址數最多的 Token，受關注的項目包括 Merkly、 Zonic on Scroll、PunkSwap Token、Skydrome、Scroll Name Service、Scroll Doge (zkDoge)、Scrollswap Finance Token (SF)、Script (SCRIPT) 、Scroll Inu. (Sinu)。

相關閱讀：《 Scroll 主網啓動：用戶都在交互哪些 Dapp？》

作為一種基於 zkEVM 的通用 ZK-Rollup，Scroll 旨在為現有應用程序和工具提供最高級別的 EVM 兼容性。加密研究員 @francesco web3 對 Scroll 的技術原理、工作流程以及目前發展狀態進行了研究，並提出了值得關注與思考的幾個問題。BlockBeats 將原文編譯如下：

通用型 zk-Rollup

10 月 10 日，Scroll 神祕地發布了一條消息，宣布其主網的正式啓動。除了空投礦業的帖子之外，我對這個事件了解並不透徹。因此，我決定深入探究這個事件！

了解 Scroll

Scroll 是一個針對以太坊的擴展解決方案：一個通用的 Layer 2 (L2) 零知識（zk）rollup。這聽起來可能包含了許多專業術語，讓我們逐個解釋它們。

作為以太坊上的一個 L2 rollup，Scroll 從本質上繼承了 ETH 的安全性。

除了安全性之外，Scroll 還與豐富的以太坊生態系統實現了無縫集成，包括工具、dApps、智能合約以及龐大的用戶群。

這種方法使得這些資源能夠輕松地轉移和互換使用，確保了 EVM 兼容性。可以說，「對於用戶和开發者來說，Scroll 幾乎就是以太坊」。

在 Scroll 出現之前，由於生成以太坊虛擬機（EVM）計算的零知識證明的復雜性，沒有通用的零知識（zk）rollup。簡而言之，作為一個通用 rollup 意味着具有與 EVM 等價的功能。然而，直到現在，成功地在 zk rollup 上運行一個 EVM 環境一直是一個難以捉摸的目標。這主要歸因於將 EVM 交易轉換為 zk 證明可解釋的邏輯電路的復雜性。

正是這種復雜性解釋了為什么 zk-rollup 項目只專注於特定應用，如 dYdX 專注於交易，ImmutableX 專注於 NFT。由於技術困難，無法开發出可以部署各種 DApps 的通用網絡。這也是為什么與 op-rollup 相比，zk-rollup 在總鎖定價值（TVL）和用戶數量方面表現不佳。

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盡管存在這些挑战，但對通用零知識（zk）rollup 的探索仍在繼續。與 EVM 兼容是一件大事，因為它極大地簡化了开發人員轉向新鏈所需的努力。例如，轉向非 EVM 鏈意味着：

需要將現有合約遷移並重寫到新的 rollup
不受現有 EVM 工具支持（例如庫、錢包、市場等）
無法支持來自以太坊生態系統的應用程序

許多人已經开始着手开發通用 zk EVM，可以從不同層面看它們在與 EVM 的兼容性：

Starknet 和 zkSync（語言層面）：這些目前是專用解決方案，使用自定義虛擬機（Cairo VM）運行。它們運行一個自定義 VM，並創建了一個編譯器「Warp Transpiler」，將 Solidity 代碼轉換為 Cairo VM 字節碼。

他們所做的是創建一個新的 VM，並在其頂部添加以太坊工具支持作為附加層。這仍然實現了使 Solidity 合約可導出到 StarkNet，從而讓「EVM 兼容」的目標。盡管不是直接執行 EVM，但它保留了兼容性，讓 Solidity 开發者為他們的 rollup 編寫代碼。

在使用這些解決方案時：

您不是在 EVM 內部執行
您沒有與其他以太坊接口的兼容性
Solidity 开發者能夠編寫可在您的 rollup 上使用的代碼

這是一個很好的折衷方案。

Polygon zk-EVM（字節碼層面）：運行一個自定義 VM，但已將所有 EVM 操作碼映射到對其 VM 有效的操作碼（「操作碼級等價」）。Polygon 的方法是構建一個具有「操作碼級等價」的 zkEVM。與 Scroll 相比，Polygon 有一個替代運行時（「zkExecutor」），它運行自定義的「zkASM」操作碼，而不是直接運行 EVM 操作碼。這樣做是為了優化 EVM 解釋，因為直接證明 EVM 會有太多約束。

下圖展示了該過程的幕後情況：

盡管這種配置比 Scroll 更高效，但它增加了大量的自定義代碼（用於創建 zkASM），可能需要修改代碼或工具以實現兼容性，並且隨着時間的推移可能與以太坊越來越不同（例如，燃氣價格可能有所不同，代碼庫可能越來越不同）。Scroll（字節碼級別）：將 EVM 執行直接轉換為可驗證的電路，從而在工具支持和兼容性方面帶來好處。

盡管這種配置比 Scroll 更高效，但它增加了大量的自定義代碼來創建 zkASM，可能需要修改代碼或工具以實現兼容性，並且隨着時間的推移可能與以太坊越來越不同。例如，gas 費可能不同，代碼庫可能逐步發生改變。

Scroll（字節碼層面）：將 EVM 執行直接轉換為可驗證的電路，從而在工具支持和兼容性方面帶來好處。