Polygon提案：用ZK验证器将Polygon PoS连接到AggLayer

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前言

我们邀请社区讨论一项提案，使用零知识 (ZK) 验证器将 Polygon PoS 安全地连接到 AggLayer，以验证网络的共识机制，从而建立网络结算到 AggLayer 的最终性。此共识证明是对悲观证明的补充，可确保连接到 AggLayer 的所有链的安全。有关悲观证明的更多信息，请参见此处：介绍悲观证明 2

共识证明将由 Plonky3 证明系统通过 Succinct Labs 的 SP1 进行保护，SP1 是一种通用 zkVM，允许 AggLayer 证明标准 Rust 的执行。有关 Polygon Labs 和 Succinct Labs 之间合作的更多信息，请参阅此处：基于 Plonky3 构建的 SP1 将有助于确保统一流动性 1

此次升级将带来两大直接好处：

• 通过 AggLayer 聚合流动性、用户和状态，为用户和开发者带来更大的网络效应；

• 升级的桥梁体验，包括无需许可的代币转移。

背景

一年前，社区开始讨论一项提案，该提案将使 Polygon PoS 成为 zkEVM Validium，从而将网络升级为由 ZK 驱动的L2。这仍然是 Polygon PoS 最终状态的长期目标。实现这一目标的挑战很大程度上取决于对维护 Polygon PoS 低费用、以太坊为所有人服务的精神的承诺。

用于将 Polygon PoS 升级到 ZK L2 的 Type 1 zkEVM 证明器已经能够以低成本证明现有的以太坊区块。对于 Polygon PoS 的应用，现在的问题是如何大规模地做到这一点。

就目前而言，如果这次讨论是有利的，并且随后的 PIP 被社区接受，那么升级将作为成为完整 ZK L2 的中间步骤。将 Polygon PoS 连接到 AggLayer 将提供统一桥的好处，同时仍然能够依赖验证器集提供的强化安全保障。

技术细节

如果社区讨论围绕此提案展开，未来的 PIP 或 PIP 们将提供适当的技术规范。但是，从高层次来看，此升级至少需要以下内容：

• 共识证明：将在以太坊上部署新的共识验证合约。此合约将能够验证 Polygon PoS 是否达成共识，同时，任何提款是否符合悲观证明逻辑所规定的标准。将创建一项提案，将其添加到 Unified Bridge 可用验证合约列表中。（有关这一点的其他考虑，请参阅下面的实际问题。）

• Bridge 实施：Unified Bridge 合约将部署在 Polygon PoS 上。

• PoS 门户：PoS Portal Bridge 中的现有代币将升级为使用 Unified Bridge，所有权将被销毁，从而消除对这些代币的多重签名控制。

• 网络角色：使用共识证明设计结算到 AggLayer 将需要一些实体提交所需的信息。（有关这一点的其他考虑，请参阅下面的实际问题。）

客户端变更

完成此升级不需要对 Bor 或 Heimdall 进行任何重大的客户端更改。虽然升级到 Heimdall v2 可能会进行未来优化，但这对于初始部署而言并非必需。

桥变化

完成此升级不需要更改支持 FxPortal 或 Plasma Bridge 的 StateSync 机制。此外：

• Unified Bridge 将作为独立的新桥部署。

• 使用 PoS Portal 映射的代币将升级为使用 Unified Bridge 而不是 FxPortal，并且 PoS Portal 将被弃用。

时间线

如果此次讨论结果令人满意，将发布正式的 PIP。主要依赖项是完成悲观证明的生产就绪实施，预计在夏季中旬完成。一旦完成，将发布正式的 PIP，最有可能在秋季完成。按照这个时间表，假设社区接受，将 Polygon PoS 连接到 AggLayer 可能会在 2024 年底之前完成。

与此同时，Polygon PoS 的核心工程师预计即将到来的 Ahmadabad 硬分叉将在 7 月部署，Heimdall v2 预计将在之后某个时间推出。目前，这两项升级都不是将 Polygon PoS 连接到 AggLayer 的依赖项。但是，共识证明还有另一种实现方式，需要对 Heimdall 进行更深层次的更改。

实际问题

基于签名的共识证明

该提案概述了使用 Polygon Plonky3 来表示 Polygon PoS 的共识，其中 SP1 zkVM 提供了 Rust 的可维护性和开发人员速度优势。广义上讲，共识证明的目标是表示本地链状态。这也可以通过修改 Heimdall 以使用不同的签名方法来实现。

例如，如果在共识期间使用了 BLS 或 ICE-FROST 阈值签名，则该单个签名可以代表 AggLayer 的共识。这种方法的一个好处是简单：Polygon PoS 和 AggLayer 之间的通信可以作为一项任务添加到 Heimdall，与当前向 L1 提交检查点的同一流程相同。

一个潜在的缺点是，这种方法需要对网络的共识机制进行更深入的更改，这可能会延长开发时间。这种设计将消除对新网络角色的需求。

与 AggLayer 通信的网络角色

为了使 Polygon PoS 使用共识证明连接到 AggLayer，需要一个新角色。此角色将负责向 AggLayer 提交以下信息：

• 网络的本地桥接状态；

• 共识证明。

如何以及由谁执行此功能是一个积极调查的领域。在高层次上，协议研究人员正在考虑以下之一：

• 允许列表地址首先执行此角色，目标是在 AggLayer 堆栈有机会强化后使其无需许可；

• 该角色立即无需许可，在这种情况下，网络参与者将执行此功能以换取一些尚未量化的奖励。如果这是首选方案并且没有其他安全问题，则需要确定通过什么机制选择此网络参与者；一个潜在的选择是使用 Heimdall 中现有的领导选择。

总结

Polygon PoS 拥有 4 亿多个唯一地址、从以太坊桥接的 20 亿美元以上资产以及数万个应用程序，仍然是世界上使用最广泛的区块链之一。用户和开发人员之所以喜欢它，是因为它拥有强大的社区、网络效应和适用于所有人的低费用，通常比著名的以太坊 L2 低几个数量级。

Polygon Labs 的核心开发人员多年来一直专注于以太坊扩展技术的研究和开发；它从 Polygon PoS 开始。多年来，他们得出了两个结论：ZK 技术是实现可验证的链下计算的唯一实用方法，而聚合是在不牺牲链主权的情况下实现多链互操作性的唯一方法。

Succinct Labs 和 Polygon Labs 的共同努力基于共同的信念，即与开源技术的合作可以构建最佳的公共利益。关于 Polygon PoS 未来的讨论结果最终掌握在社区手中。我们再次邀请您分析、讨论并希望达成实施该提案的共识。