在构建基于zkEVM的zkRollup以太坊扩容方案Scroll时，我们遵循一系列核心技术原则，这些原则不仅体现了Scroll的核心理念，也指导了我们整体架构的设计。本文将详细解析这些原则及其如何塑造Scroll的技术路径。
确保用户资产安全
在区块链扩容方案中，最重要的安全形式是保障用户资金与数据的完整性。Scroll坚持用户不应依赖第二层节点的诚实性来确保安全，而是即使在第2层交易也能享受完整的第1层安全性。通过将以太坊作为安全基础，Scroll将其安全性根植于以太坊底层最安全、去中心化的共识机制中。
实现真正的EVM等效性
有效的以太坊扩容方案应为用户和开发者提供从现有dapp和开发工具无缝迁移的路径。我们认为，保持EVM等效性是实现这一目标的最佳方式。EVM等效环境与以太坊黄皮书中定义的以太坊虚拟机规范完全一致，这意味着用户和开发者无需进行额外的代码修改、昂贵审计或开发流程的重大变更。
与仅通过转译等方式实现EVM兼容性相比，EVM等效性提供了更强有力的保证。仅仅满足兼容性可能迫使开发者和用户修改甚至完全重新实现以太坊的大量支持基础设施。此外，没有EVM等效性，维护安全性将变得更加困难。因此，为了最大程度地提升开发者和用户友好性，Scroll实现了完全的EVM等效，而不仅仅是EVM兼容。
追求效率最优化
为了确保用户在第二层获得优质体验，我们认为必须满足以下条件：
- 交易费用应保持低廉，比基础层低数个数量级
- 用户在第二层应享受即时预确认，并在基础层（以太坊）获得合理快速的最终确定性
虽然在中心化操作者环境下这些条件容易满足，但为了保持安全性，这些特性必须在去中心化环境中持续存在。在第二层背景下，Scroll旨在尽可能提高效率，同时保持用户安全性和第二层与基础层的去中心化特性。
实现全方位的去中心化
去中心化是区块链的核心属性，但常常被忽视或为了效率而做出不当妥协。我们认为这是区块链最有价值的方面之一，确保协议和社区充满活力并能够抵抗审查或协同攻击。Scroll在多个方面考虑去中心化，包括节点操作者、证明者和开发者及用户社区。通过与社区公开共建，并规划去中心化证明和排序的可信路径，Scroll致力于确保所有维度的去中心化。
技术原则驱动的设计选择
zkEVM-based zkRollup方案的安全与等效优势
在构建Scroll时，安全是我们的首要考虑。在我们基于zkRollup的设计中，在Scroll上执行的第二层交易的完整性由在以太坊基础层智能合约中验证的简洁零知识证明保证。这使得Scroll交易与以太坊基础层交易本身一样安全。因此，用户不必信任任何第三方来保护资金安全——安全性来自以太坊基础层的安全性和零知识密码学的数学保证。我们相信这是最小可能的信任假设集，为用户提供了最佳安全性。
在确定zkRollup方法后，我们必须解决如何使其对用户和开发者易于访问的问题。我们很快意识到，通过zkEVM实现EVM等效性是终极目标。虽然打破等效性会大大简化这一任务，但一旦意识到利用零知识密码学的最新突破构建zkEVM是可能的，我们就决定这是最佳选择。通过承担这项技术密集且困难的任务，Scroll旨在提供最佳的用户和开发者体验。我们的zkEVM使用简洁的ZK证明来证明本地EVM字节码的正确执行，为EVM本身的状态转换功能提供保证，并允许Scroll支持以太坊本地开发者工具，如JSON-RPC接口和交易格式。
去中心化证明网络的创新设计
在设计zkEVM时，我们很快意识到将EVM放入ZK证明中会由于本地字段之间的不兼容性而导致大量的证明开销。为了减少因此证明时间而在第1层产生的最终确定时间，我们决定构建Roller网络，这是一个无需许可和去中心化的证明者网络，为Scroll第二层区块生成证明。
我们的去中心化证明者网络有两个主要技术优势：
- 我们设计了高度可并行化的证明基础设施，这意味着Scroll能够通过添加更多证明节点来大规模扩展证明计算
- 社区将有动力构建更好的硬件解决方案并自己运行证明者，而不是仅以集中方式依赖Scroll团队。在网络初始阶段，我们正在内部构建GPU证明解决方案，并将其开源供公众使用。随着这一技术的成熟，我们正在与几家硬件公司探索ASIC和FPGA解决方案。从长远来看，我们期待在这一领域出现充满活力的竞争，并坚信证明生成的延迟和成本将呈指数级下降
最重要的是，从去中心化证明者的第一步开始，就是对社区参与和去中心化原则的可信承诺。随着Scroll接近主网上线，我们计划将排序器与证明者网络一起去中心化，为协议提供更强的抗审查性和鲁棒性。
开源研究驱动的效率创新
为了在安全和去中心化的强约束下使Scroll的zkEVM变得实用，我们利用了整个社区创新研究驱动的解决方案。我们的zkEVM设计集成了证明系统、证明聚合和ZK硬件加速等最新突破。我们的开放开发方法使我们能够与以太坊基金会的PSE（隐私和扩展探索）小组和其他合作者合作，寻找最佳创意，我们相信这种开源研究方法将产生最佳和最有效的解决方案。
随着我们接近zkEVM的第一个生产版本，我们继续专注于优化和集成最新最好的技术。在这方面，我们目前正在探索：
- 数据blob后danksharding如何提高Scroll效率
- 如何将Scroll的zkEVM与新的硬件友好型ZK算法协同优化
- 如何向第二层应用开发者展示新的ZK原语
常见问题
Scroll如何保证用户资金安全？
Scroll通过zkRollup架构确保安全性，所有第二层交易的完整性由在以太坊基础层智能合约中验证的零知识证明保证。这意味着用户资金享有与以太坊主网相同的安全级别，无需信任任何第三方。
EVM等效性与兼容性有什么区别？
EVM等效性意味着与以太坊虚拟机规范完全一致，开发者无需修改代码或工具即可迁移。而EVM兼容性可能仅支持部分功能，需要额外调整和审计。Scroll实现的是完全等效，提供无缝迁移体验。
去中心化证明网络有什么优势？
去中心化证明网络通过并行计算提高证明效率，允许社区参与证明生成，并促进硬件创新。这降低了证明成本和时间，同时增强了网络的抗审查性和鲁棒性。
Scroll如何处理交易效率问题？
Scroll通过创新的zkEVM设计、证明聚合技术和硬件加速方案优化交易效率。同时，我们正在研究如何利用数据blob和新的ZK算法进一步提高性能，👉查看实时优化方案了解更多技术细节。
zkEVM技术对普通用户有什么好处？
zkEVM技术使用户能够在享受低廉交易费用和快速确认的同时，完全兼容现有的以太坊工具和应用。这意味着用户无需学习新的操作方式即可使用扩容后的网络。
Scroll的未来发展路线是什么？
Scroll致力于继续优化zkEVM性能，推进证明者和排序器的去中心化，并集成最新的ZK技术创新。我们正在探索硬件加速、算法优化和新原语开发等多个方向，👉探索更多策略以保持技术领先性。
技术整合与未来展望
本文概述的技术原则使Scroll形成了与现有以太坊社区一致的协议设计，并为未来尚未上链的数十亿用户提供了扩容路径。通过这些原则的指导，Scroll正在构建一个安全、高效、去中心化的扩容解决方案，为以太坊生态系统的可持续发展提供技术支持。
随着技术的不断成熟和发展，Scroll将继续坚持这些核心原则，推动zkEVM技术的创新和应用。我们相信，通过社区驱动的开放开发模式，Scroll将成为最具开发者和用户友好性的以太坊扩容解决方案。
