原文：📜Introducing Scroll – Technical principles —— Scroll

译者：Evelyn｜W3.Hitchhiker

为了使用我们基于 zkEVM 的 zkRollup 来扩展以太坊，我们根据一套维护 Scroll 核心价值的技术原理来设计了 Scroll。这篇文章阐述了这些原理以及它们与我们 Scroll 的更广泛的设计之间的关系。

我们的技术原理

1. 确保用户安全

在区块链扩容解决方案的背景下，最重要的安全形式涉及用户资金和数据的完整性。尽管扩容解决方案可以为用户提供额外的能力，但我们认为确保用户保持对其资金的访问是第一位的。对于 Scroll 来说，这意味着用户不应该需要去依赖L2节点的诚实性来保证安全，而是可以利用完整的L1的安全性，即使是在L2进行交易。通过根据这一原则在以太坊上构建，我们将Scroll的安全性植根于以太坊基础层的最安全的去中心化共识中。

2. 保持 EVM 等效性

除了给用户提供额外的能力，一个有效的以太坊扩容解决方案应该给用户和开发者提供一个从现有的 dapp 和开发者工具当中无缝迁移的路径。我们相信，保持 EVM 的等效性是实现这一目标的最佳途径。一个 EVM 等效环境的行为与以太坊黄皮书中的以太坊虚拟机规范完全相同。这意味着，用户和开发人员可以在没有额外的代码修改、昂贵的审计或对其开发工作流程的破坏性改变的情况下进行迁移。

与通过转译（transpilation）等解决方案简单地兼容 EVM 相比，EVM 等效性提供了更强大的保障。仅仅满足于兼容性可能会迫使用户和开发者修改甚至完全重新实现以太坊的大部分支持性基础设施。此外，如果没有 EVM 等效性，维持安全将变得更加困难。因此，为了最大限度地方便开发者和用户，Scroll 是 EVM 等效的，而不是简单的 EVM 兼容。

3. 效率

为了让用户在 L2 享受到良好的体验，我们认为:

• 交易费用应该很低，比基础层便宜好几个数量级。

• 用户应该在 L2 体验到即时的预先确认，并在基础层（在我们的例子中是以太坊）体验到相当快速的最终结果确认。

虽然这些条件在中心化运营商那里很容易满足，但为了保持安全性，它们必须在去中心化的环境中继续保持。在 L2 的背景下，我们认为 Scroll 应该尽可能的高效，同时在二层和基础层保持用户安全和去中心化。

4. 跨越社区各层的去中心化

去中心化是区块链的一个核心属性，经常被忽视或以不正当的方式来换取效率。我们认为它是区块链最有价值的方面之一，并确保协议和社区充满活力，且能抵御审查或协调攻击。我们认为去中心化贯穿于 Scroll 的许多方面，包括节点操作员、证明者以及开发者和用户的社区。通过与社区的公开建设，并为去中心化证明和排序制定可靠的路径，Scroll 致力于确保各层的去中心化。

我们的原理如何引领 Scroll 的设计

Scroll 的主要设计选择自然是由以下这些技术原理促成的：

1. 安全性和 EVM 等效性使我们选择了一个基于 zkEVM 的 zkRollup 解决方案

在构建 Scroll 时，安全是我们的首要任务。在我们基于 zkRollup 的设计中，在 Scroll 上执行的 L2 交易的完整性由以太坊基础层的智能合约中验证的简洁的零知识证明来保证。这使得 Scroll 交易与以太坊基础层本身的交易一样安全。因此，用户不必信任任何第三方来保证他们的资金安全（安全性来自于以太坊基础层的安全性和零知识密码学的数学保证）。我们相信这是一组尽可能少的信任假设，为我们的用户提供最好的安全。

在决定采用 zkRollup 方法后，我们不得不努力让用户和开发人员能够使用并访问它。因为我们很快意识到，通过 zkEVM 实现 EVM 的等效性是有重大突破的。虽然打破等效性会大大简化这项任务，但一旦我们意识到利用零知识密码学中最新突破来建立一个 zkEVM 是可能的，我们就认为这是最佳选择。通过承担这项技术上的艰巨任务，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。

2. 去中心化将我们引向一个去中心化的证明者网络

在设计我们的 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而导致大量的证明开销。为了减少该证明时间而导致的 L1 的最终确认时间，我们决定建立我们的 Roller 网络，一个无需许可且去中心化的证明者网络，并且为 Scroll Layer 2 区块生成证明。

我们的去中心化证明者网络有两个主要的技术优势：

• 我们将我们的证明基础设施设计成高度可并行的。这意味着Scroll能够通过增加更多的证明节点来大规模地扩展证明计算。

• 社区将被激励去建立更好的硬件解决方案，并自己运行证明，而不是仅仅依靠于 Scroll 团队的中心化管理。为了在网络的初始阶段进行引导，我们正在内部建立 GPU 证明解决方案，并将其开源供公众使用。随着这一点的成熟，我们正在与一些硬件公司探索 ASIC 和 FPGA 解决方案。从长远来看，我们期待着这一领域的激烈竞争，并坚信证明生成的延迟和成本将呈指数级地减少。

最后，也是最重要的一点，从第一步去中心化证明者开始，是对我们社区参与和去中心化原则的可靠承诺。随着 Scroll 接近主网，我们计划将排序器和我们的证明者网络一起去中心化，为协议提供更大的审查阻力和稳健性。

3. 效率使我们专注于开放式研究驱动的创新

为了使 Scroll 的 zkEVM 在安全和去中心化的强大约束下切实可行，我们利用了来自整个社区的创新研究驱动的解决方案。我们的 zkEVM 设计整合了最近在证明系统、证明聚合和 ZK 硬件加速方面的突破，这只是其中的几个例子。我们的开放式开发方法使我们能够与以太坊基金会的 PSE（隐私和扩容探索）小组和其他合作者合作，一起寻找最佳创意，我们相信这种开源的研究方法将产生最好和最有效的解决方案。

随着 Scroll 接近 zkEVM 的第一个生成版本，我们继续专注于优化和整合最新和最好的技术。本着这一精神，我们目前正在探索：

• danksharding 后的 blobs 数据格式如何提高 Scroll 的效率

• 如何使用最新的硬件友好的 ZK 算法来共同优化 Scroll 的 zk-EVM

• 如何将新的 ZK 原语公开给二层的应用开发者