Zeroswap：基于ZK汇总的DEX

DEX是DeFi领域最重要的组成部分。根据dune*ytics的数据，在过去的7天里，DEX的交易量已经超过40亿美元。当日，Uniswap的交易额也超过3亿美元。这些交易量是链上记录的真实交易量，不能是假的。

在今年年初，被锁定在Uniswap的资产只有1500万美元左右。即使在两个月前的7月25日，也只有8000万美元。仅两个月后，联合国信息安全网锁定的资产额就超过20亿美元，显示出其发展迅速。

以太坊（Uniswap锁定资产在两个月内从不足1亿美元飙升至20多亿美元）

德克斯的问题

尽管DEX发展迅速，但它在鼎盛时期并非没有缺陷。如今的DEX成交量往往受到投机交易、矿业等因素的推动，掩盖了一些需要注意的问题。这些问题包括成本高、速度慢、吞吐量低、用户体验差等。参与过挖矿的用户有着深刻的理解。在交通拥堵高峰期，挖矿天然气要花费几十元甚至几百元。

A660202（拥挤期间以太坊的高天然气成本）

由于多数AMM模式的DEX执行都是在链上完成，每个交易每个操作都需要等待区块确认，这导致交易速度过慢。对于用户来说，swap本意是兑换，但这种兑换的体验不够理想。

目前，大多数DEX是基于以太坊的，以太坊的TPS小于20。对于日益增长的交易需求，这一级别的吞吐量明显不足。

Dex技术出口

目前，DEX用户仍然是相对较少的加密用户，即便如此，他们也无法承受这一负担。DEX要想与CEX竞争，对CEX形成足够的竞争压力，还需要解决上述基础设施滞后的问题。

为了解决这些问题，有两种选择：一种是离开以太坊，进入其他公链建设，就像血清在Solana上建立DEX一样；另一种是留在以太坊上，用Layer2技术扩张，等待以太坊的碎片化。

在其他公链上建DEX的优势在于可以大大缓解成本、速度、吞吐量等问题；缺点是从头开始，需要很长时间的打造，因为在DIF上以太坊上有足够的乐高技术，已经形成了一定的网络效应。同时，以太坊的网络安全性也更高。

第二个解决方案仍然基于以太坊，但充分利用了Layer2技术来解决DEX存在的问题。蓝狐笔记之前也提到了以太坊的Layer2音轨。ZK-rollup在安全性方面有其优势，可以解决诸如成本和吞吐量等问题。适用于DEX的构造。

零交换二层方案

Zeroswap是一个基于ZK汇总技术的DEX。ZK rollup是一个2层解决方案。Zeroswap试图解决DEX的上述问题。其核心在于通过ZK-rollup技术的应用，实现低成本、快速的经验交流。同时，它还具有**别的安全性。

通过使用ZK rollup技术，ERC20代币被传输到Layer2，所有代币交易和交换都发生在Layer2。但是，由于它可以通过不断生成零知识证明来保证第一层和Layer2状态的一致性，所以它可以在不等待块确认时间和支付高昂的GAS FEE用的情况下实现更快的交换，同时它还拥有一级安全级别，这与CEX的代币交换体验非常接近。

具体来说，zeroswap利用了zksync的ZK汇总技术。Zksync是ZK汇总技术的一个实现。首先，用户将签名的事务提交给验证器。验证器对多个事务执行上卷操作并将它们合并到一个块中，然后将更新的契约状态树的根哈希和相应的snark证书发送到链上的契约。验证器还将事务对应的状态增量发送给链，以便人们在事务完成后重构状态。

由于snark证明和状态增量是通过链上的契约来验证的，因此可以证明所有交易的合法性和块数据的可用性。因此，验证者不能篡改身份，也不能挪用Layer2的资金，因为所有的状态变化都需要相应的证明，不能伪造。

另外，在这个过程中，资金不委托给第三方，私钥仍由用户持有。从zksync的ZK rollup实现可以看出，ZK rollup的核心思想是通过链上大量的事务聚合和智能合约对这些交易进行分析和验证，并使用零知识证明技术对这些聚合交易的证明进行连锁，从而在Layer2。

在这个过程中，大部分的资金都被锁在了智能链上，并且存储在这个过程中。同时，由于snark证书的存储和交易状态在链上的增量，即使验证器不工作，用户也可以通过链上的数据恢复交易并检索锁定的代币。这样可以保证代币的安全性。用户仍然控制私钥。在这方面，它与第1层的DEX没有什么不同。在保证安全的前提下，可以大大降低交易成本，加快交易速度，实现多层次的体验提升。

snark验证的耗气量远低于验证大量事务的耗气量，并且在链中存储完整状态的成本远低于在链中的存储成本。理论上，ZK-rollup可以通过Layer2实现以太坊的可伸缩性，同时可以大大降低事务成本。

目前，zeroswap是基于zksync的ZK-rollup实现的Layer2技术，适合于建立安全的去中心化交换协议。它支持基本的代币交换，包括代币的存放、转移和交换、代币的提取。代币存款是指代币从zksync的第1层到第2层的转账；转账和兑换是指第2层的代币转账和代币交易，其优势是基本上不收取手续费；**通过代币提取将第2层的代币转入第一层账户。

ZK汇总的安全性

Zeroswap基于ZK-rollup技术构造了一个去中心化的DEX协议。从表面上看，zeroswap是一种类似于Uniswap的AMM模式的DEX，但它们在底层技术实现和用户体验方面存在一些差异。

它与目前的Uniswap知名的区别在于，它可以大大降低交易成本，大大提高交易速度，实现接近CEX的交换体验，保证第1层的安全。考虑到其他Layer2方案，如**上卷和valium技术，虽然它们可以大大提高事务处理速度和降低事务成本，但它们在安全性上取得了更大的平衡。

（六层2技术综合比较，来源：Alex Gluchowski)

鉴于ZK-Rollup在安全性上的重视，基于Zk-Rollup的DEX是未来的发展趋势。从ZeroSwap的计划看，它预期是在10月底上线，鉴于Uniswap的Layer 2 还没有推出，ZeroSwap有可能成为第一个推出基于ZK-Rollup的AMM模式的DEX。

零交换的总体框架

从大框架来看，零交换系统包括链上智能合约、链下零交换服务器、零知识证明系统和前端用户界面。具体情况如下：

（zeroswap的总体框架，来源：zeroswap白皮书）

链上智能合约是部署在 以太坊 上的一组智能合约。用户的代币会存入其中，它还会记录和验证Layer 2状态的更新和对应的证明，它是连接链上和链下的桥梁。ZeroSwap的Layer 2服务端处理链下的交易，一方面它通过接口跟用户发生交互，一方面它监听 以太坊 链上的交易。

事务请求将被放入zeroswap的内存池中。块建议者汇总事务以生成新块。状态保持器负责更新Layer2的代币状态并将其发送给委员会。委员会与prove服务器通信以获取相应交易的证据。这些状态和相应的快照证书被发送到链上的zeroswap智能合约。

零交换零知识证明系统具有两个特点。一是分布式体系结构。prove服务器支持多个prover。多个验证程序可以查询证明服务器的证书任务，并在生成证书后将其返回给证明服务器。其次，采用plonk的零知识证明算法，大大降低了零知识证明的阈值。

plonk只需要在一定的范围内产生一次全局信任，并且只需要在一定的范围内产生信任。零交换的交易过程反映在其状态树的变化上。Zeroswap的状态树是高度为34的Merkel树，用于记录当前系统中所有账户的余额状态。

根节点的子节点都是系统中的账户节点。科目节点包括普通科目节点和对科目节点。“常规帐户”节点用于记录帐户中所有代币的状态。可以有多个叶节点。每个叶节点表示一种代币类及其数量。结对账户节点用于记录零掉期交易对资金池的状态。它只包含两个叶子节点，每个叶子节点代表基金池中一个代币的余额和类。

（zeroswap状态树，来源：zeroswap白皮书）

总结来说，ZeroSwap在技术有自己的特色，例如它采用了Plonk证明系统，其ZK证明电路可以支持不同大小，其初始可信设置只需一次，且在已有设置上可升级；在Layer 2层面实现了Uniswap的兑换逻辑，有可能成为**实现基于ZK-Rollup的AMM模式的DEX，如果顺利实现，可以极大降低用户的费用，加快交易速度。

零交换用户行为背后

与第一层的DEX相比，基于Layer2的zeroswap有哪些操作？这些操作和第一层的DEX有什么区别？从用户前端操作来看，zeroswap比Uniswap有更多的代币存取操作，其他操作基本相同。

从交易者的角度来看，完成零掉期交易需要哪些操作？这些行动的背后是什么？

与第一层的DEX交易相比，Layer2的DEX交易需要将代币从第一层账户存入Layer2账户，然后才能进行代币交换或转移。这里将涉及代币的存、转、兑换和取款操作。

第一种是将代币存入Layer2账户。用户将以太坊链上的代币存储到zeroswap合约中。一旦zeroswap检测到用户已将代币转移到链中的zeroswap契约中，它将根据事务细节更新状态树。根据交易账户中存入的代币金额和相应的零进行更新。如果账户没有对应token的叶节点，则首先创建token的leaf节点，然后更新状态。根节点的哈希状态会发生变化。根哈希与存储事务的快照证明一起发送到链上的zeroswap协定。

第二，Layer2的转移和交易。零交换转账是将代币从一个帐户发送到另一个帐户的过程。传输也由Layer2的用户发起。zeroswap服务器接收到传输请求后，会找到相应的接收和发送帐户，并更新这两个帐户下的代币余额状态。更新后的状态树的根节点哈希与传输对应的snap-proof一起发送给zeroswap的智能合约。

但是，它不是链上的代币转移，因为代币仍然在zeroswap合同中。用户在Layer2进行交易，Layer2本质上是用自己的代币与Layer2代币交换资金池中的代币。用户根据账户下的代币交换算法计算出相应的零和账户代币。

同时，zeroswap将更新后的状态树根节点哈希和相应的赎回操作snap证书发送给zeroswap合约。交换代币后，由于代币仍在zeroswap契约中，因此在传输操作完成后，链上的代币状态不会改变。（zeroswap交换操作流程，来源：zeroswap白皮书）

**跟Layer 1上的DEX不同，Layer 2 上的DEX代币要回到Layer 1，用户还需要将代币从Layer 2账户提取到Layer 1。当用户从ZeroSwap中提取代币时，首先用户在Layer 2上发起，之后ZeroSwap 服务器会收到用户的提币请求，之后更新该用户账户下对应的代币状态，并将更新后的状态树根节点哈希以及提取操作的SNARK证明发送到链上的ZeroSwap合约。合约进行验证，然后将合约中锁定的相应代币发送到用户在链上的账户。

这与CEX传统的取款操作类似，但不同的是，用户可以自由控制zeroswap DEX的取款，而CEX的取款受CEX机构的限制。在AMM模式的dex中，交易者必须有一个token对的流动性池才能完成交易。

那么，从流动性提供者的角度来看，如何在零掉期上提供流动性以及如何消除流动性？背后是什么？

流动性提供者如何增加流动性？

首先，用户发起在Layer2添加代币的请求。zeroswap服务器接收到请求后，会找到相应的请求者帐户和代币对帐户，然后根据AMM算法将用户帐户下的两种代币转移到代币对帐户中。根据目前代币池中的资金量，系统计算出用户可以获得的LP代币数量。LP代币代表流动性池中用户的权益。状态更新后状态树的根节点的哈希值与相应的附加流动性证明一起发送到zeroswap契约。

（向代币池注入流动性，来源：zeroswap白皮书）

流动性提供者如何移除流动性？

首先，用户发起一个请求以除去第2层上的流动性。在收到用户的请求后，zeroswap服务器将找到相应请求者的帐户并销毁相应数量的LP代币。同时，代币对帐户将根据销毁的LP的数量按比例将这两个代币返回给请求者的帐户。状态更新后状态树的根节点的哈希值与相应的移除流动性操作的证明一起发送到zeroswap契约。

**，在zeroswap上有一个流动性提取操作，它不移除流动性，而是从第2层提取流动性池的LP token到第1层。从操作过程来看，它与从Layer2提取回第一层的其他代币一致。但不同的是，还有一个LP代币的“铸造”，需要在第1层生成并发送到相应的账户。

zeroswap何时推出？根据zeroswap发布的方案，2020年10月10日可在以太坊测试网上使用，支持Layer2交易池的创建、交换和流动性添加和移除；2020年10月20日，支持多个交易池的组合。于2020年10月30日正式上线，在以太坊主网上线。它支持与Uniswap类似的各种功能。2020年12月30日，实现plonk认证系统电路优化和演示性能GPU优化；2020年11月初开始流动性挖矿。

Layer2与Dex的发展

DEX不仅是DeFi的一个重要发展，而且是整个加密领域知名的发展之一。在加密领域，CEX是知名的价值捕捉器。如今的DEX已经逐渐演变成CEX的真正对手。

但目前DEX在可扩展性、交易成本、交易速度、交易体验等方面仍存在不足，无法达到CEX的水平。然而，随着Layer2解决方案的引入，特别是ZK-rollup技术的引入，DEX将逐渐解决其缺点。一旦这些技术缺陷得到解决，DEX将有机会被大量人采用，进而成为CEX的真正对手。

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