ROL:Scroll 联创张烨：Scroll 的设计架构和挑战是什么？_WSCRT币

近日，Scroll的联合创始人张烨受邀参加了斯坦佛的区块链研讨会，分享了Scroll的架构设计和挑战。在演讲的前半部分，介绍了Scroll的整体架构，并重点介绍其一些特殊的设计选择。

在后半部分，描述如何了从头开始构建zkEVM，并使用具体示例来演示该过程。最后，简要讨论了Scroll在密码学和协议设计领域面临的各种研究挑战。

背景和初衷

Scroll是以太坊的Layer2扩容解决方案。为了最大限度地兼容以太坊，Scroll正在构建一个字节码层面兼容的“zkEVM”，它可以证明EVM计算的有效性。Scroll设计的初衷就是为了开发者友好和最大化的可组合性。而构建zkEVM的挑战在于构建难度和生成零知识证明的成本极高。幸好近些年的一些技术突破使其慢慢变得可行，例如多项式承诺可以证明任意阶数，查找表可以实现存储读取约束，硬件加速可以加速证明生成，递归证明可以将证明进一步压缩，降低费用成本。

具体细节亦可参考Scroll博客系列#1：以太坊原生zkEVMRollup介绍

比特币Ordinals协议已上线0.6.0版本，支持名为“诅咒铭文”的负数铭文:6月5日消息，比特币协议Ordinals新任首席维护者Raph在推特上宣布，Ordinals协议已上线0.6.0版本，该版本实现了识别更多类型铭文，包括诅咒铭文。

根据Ord.io开发者的解读，许多以前未被识别的铭文现在被Ordinals协议索引为“诅咒铭文”。市场升级到0.6.0后，用户就可以交易他们（在该版本上线前有7万个无效铭文）。正常的铭文被分配一个正编号，而诅咒铭文被分配了一个负编号。第一个诅咒铭文是-1，现在是-71,508。该协议设置了一个区块激活高度，可以将特定类型的诅咒铭文索引为正常的正数铭文，虽然正数铭文数字永远不会改变，但负数铭文的数字可以且将会改变。如果发现新的特殊情况并添加新类型的诅咒铭文，现有的诅咒铭文将被重新索引，新的诅咒铭文将被插入，这将导致负数铭文编号的移动。[2023/6/5 21:16:24]

Scroll架构

Scroll节点是应用和用户与Scroll交互的主要途径。它由三个模块组成，排序器(Sequencer)、协调器(Coordinator)和中继器(Relayer)。

排序器提供JSON-RPC接口并接收L2交易。每隔几秒钟，它就会从L2的内存池中取回一批交易并执行它们，以生成新的L2块和新的状态根。Scroll的排序器实现基于Go-Ethereum(Geth)，是最主流的以太坊节点实现之一。通过分叉Geth，我们可以实现最佳的兼容性并继承已经经过时间考验的安全性。

一旦生成了一个新的块，协调器就会收到通知，并从排序器接收这个块的执行踪迹。然后它将执行踪迹分派给从Roller池中随机选择的Roller以生成证明。

中继器监视同时部署在以太坊和Scroll上的Rollup和Bridge合约。它有两个主要职责。首先，它监控Rollup合约以跟踪L2块的状态，包括它们的数据可用性和有效性证明。其次，它监视同时部署在以太坊和Scroll上的Bridge合约的存款和取款事件，并将消息从一层中继到另一层。

每个L2区块将经过如下三个阶段，直到最终确认。

Pre-committed表示一个区块已经被一个排序器提议并发送给Rollers。虽然Precommitted区块还不是ScrollL2上的正式部分，因为它们还没有发布在以太坊基础层上，不过信任排序器的用户可以按预期进行下一步操作。目前预估Pre-commited阶段只需1-2秒。Committed表示该区块的交易数据已经发布在以太坊的Rollup合约上。这确保了区块数据可用，但不能证明它是正确执行的。目前预估Committed阶段需要数分钟。Finalized表示通过验证以太坊链上的有效性证明，已经验证此区块中的交易正确性。经过最终确认的区块被认为是ScrollL2链上的正式部分。目前预估Finalized阶段需要10分钟以上Pre-Alpha测试网阶段由于证明者的算力不足，因此整体流程的时间要大于所预估的时间。

彭博社：Bitcoin Opportunity Fund正寻求筹资1亿美元:3月17日消息，Bitcoin Opportunity Fund 正寻求筹资1亿美元资金。该基金由包括管理合伙人 James Lavish 和 David Foley 在内的六位投资者领导，将投资与比特币相关的公共和私人公司。该团队表示，其成员将大部分个人净资产投入到了该基金。（彭博社）[2023/3/17 13:09:33]

具体细节亦可参考Scroll博客系列#6：Scroll的架构概览

Ankr推出一体化区块浏览器和分析平台“Chainscanner”:10月20日消息，Web3基础设施提供商Ankr宣布推出一个专为特定应用程序区块链 (AppChains) 设计的一体化区块浏览器和分析平台“Chainscanner”，用户和开发人员可以轻松检查和分析数据并与他们选择的区块链进行交互，不再需要从头开始构建区块浏览器或任何其他必要的区块链基础设施。目前，Chainscanner支持BNB、Polygon和Avalanche等多个侧链生态。（blockchainreporter）[2022/10/21 16:33:07]

zkEVM的本质

zkEVM的本质是对EVM虚拟机计算生成的执行踪迹生成证明。Scroll的zkEVM中设计中，第一层包括直接证明EVM的逻辑，包括EVM电路，RAM电路，Storage电路及其他电路，例如验证ECDSA签名的Signature电路；第二层进行证明第一层证明的聚合证明。出于动态的执行踪迹的考虑，证明系统的前端部分Scroll采用了目前最新的Plonkish协议，对比标准的Plonk用Permutation关联前后的约束，Plonkish使用了更低阶的Customgate，可以灵活得设定每一步的约束。

在硬件加速方面，Scroll拥有独有的PipeZK加速方案。对于第一层的EVM电路，加速后的GPU可以提升9倍速度，在30秒内完成证明。对于第二层的聚合电路，加速后的GPU可以提升15倍速度，在约2分半内完成证明。由于Pre-Alpha测试网目前只有10个左右的证明者，实际速度可能会略慢于实验数据。

具体细节亦可参考ScrollDevcon6系列#1：zk-Rollups的证明系统选择

WatcherGuru：价值5.1亿美元的比特币期权将于周五到期交割:金色财经报道，WatcherGuru发推称，价值 510,000,000 美元的比特币期权将于本周五到期交割。[2022/10/20 16:31:58]

CryptoDickbutts系列NFT24小时交易额涨幅达429.54%:金色财经消息，据NFTGo.io数据显示，CryptoDickbutts系列NFT总市值达3707.46万美元，在所有NFT项目总市值排名中位列第78；其24小时交易额为1,596,835.09美元，增幅达429.54%。截止发稿时，该系列NFT当前地板价为3.85ETH，增幅达33.22%。[2022/8/9 12:11:15]

有趣的研究方向

当前，Scroll的研究团队在协议层和密码学方向也在进行着有趣的研究探索。

研究的第一个方向，是证明者和排序器的去中心化。Scroll所提出的第一个方案是排序器和证明者的任务交给一个节点，同时处理交易和生成证明，代价是可能会加重节点负担，产生一定程度的中心化。第二个方案，排序器节点按共识出块，证明者节点可以自由提交证明，代价是系统将依赖最快的验证人，其他算力不足的证明者将没有激励进一步提交证明，退出系统，证明系统将被最快的验证者所绑架。针对第二个方案，Scroll所提出的解决方案是设置时间窗口，在规定时间内提交证明的即可获得证明奖励。

研究的第二个方向，是L3存在的意义。L3最早由StarkNet所提出，但存在争议的点在于，如果数据可用性放在L1上，并不能节省太多的成本，如果数据可用性不放在L1上，大可以在L2实现类似的功能。L3更可能适用于应用的自定义需求，例如独有的排序器，自定义的执行环境，或是更低价的存取款费用，亦或是L3之间所需的可组合性。关于L3的更多探讨，可参考Vitalik:什么样的Layer3是有意义的？

研究的第三个方向，是L2层之间的流动性分配。例如Uniswap可能需要在不同的L2层上都分别部署流动性池。如何将不同的L2层之间的流动性池打通，对于用户体验上来说将会是极大的提升。

研究的第四个方向，是zkEVM的资源定价问题。计算的成本主要由验证和证明交易组成，存储的成本主要是历史交易和calldata的数据存储。最理想的状态是维持现在以太坊主网的资源定价方案，但是由于Keccak等zk不友好的运算所带来的成本增加，仍然需要对zkEVM的资源定价方案做相应的调整。

其他的研究方向包括，零知识证明中电路的随机性，算数化。Scroll的证明系统分为两层，因此证明者的硬件加速算法也围绕两层设计展开。Scroll目前在第一层和第二层证明系统都选择了Halo2协议，但也在积极探索不同证明系统间的可组合性。

当然目前zk系统仍在开发中，也未经过审计和实践检验，因此在可预见的长期时间内，无法保证这些代码无懈可击，代码层面仍需要大量的审计工作。具体可参考ScrollRollupDay#1:Vitalik介绍用多重证明强化Rollup安全性

责任编辑：Kate

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