Polygon zkEVM的gas定价

1. 引言

所有的zkEVM都存在一个有趣的问题：

• 如何给gas定价？

在Ethereum Virtual Machine (EVM)中，gas通过为每个计算设置economic fee，来保持网络安全。恶意行为，如拒绝服务（DoS）攻击，通过设置执行交易的价格来抑制。gas limit定义了事务可以执行的计算步骤总数。

gas用于反映节点所消耗的（带宽、存储、计算）资源，但是在生成zkEVM proof的过程中，某些EVM opcodes的证明 要比 在CPU中re-execute 昂贵。
换句话说，就是在EVM中某些低gas fee的计算，在zkEVM中证明时，可能会变得非常昂贵并降低网络速度。

zkEVM中的opcode定价，有3个选项：

• 1）保持与原有的EVM gas定价策略一致：

  • 有利于EVM-equivalency，开发者可无缝将其dapp部署在zkEVM。
  • 但是，存在潜在的DDOS攻击。原因在于：EVM中某些低gas fee计算，在zkEVM中证明将非常昂贵。将足够多的低gas fee opcode压缩到一个EVM块中，但在zkEVM中的证明是高成本的，并且网络可能会经历严重的延迟。如，在zkEVM中，Keccak hash证明是昂贵的，将EVM区块中填满“EXTCODESIZE”仅需100 gas，但会导致type-1 zkEVM执行大量Keccak hash，从而导致潜在的DoS。

• 2）在zkEVM中重新给opcode定价。
  重新定价的问题在于：某些合约依赖于现有的gas策略来工作——如“GASLEFT”或“CALLSTIPEND”。
  这会给dApps引入unexpected behavior，给开发者增加不必要的麻烦。

• 3）保持原有的gas定价策略，同时额外引入DOS缓解机制。

  • 可保留合约的功能，同时不牺牲网络安全性和可靠性。
  • 当前Polygon zkEVM的opcode gas定价与EVM完全一致。
  • Polygon zkEVM引入了配额（quotas）来识别病态交易——如用EXTCODESIZE填充整个块。将其视为额外的安全反射。一个块中只能包含一定数量的Keccak哈希。Polygon zkEVM扫描违反此配额（quotas）的恶意块，有助于确保不会发生昂贵且网络缓慢的spam。
    由于Polygon zkEVM证明器速度极快，Polygon zkEVM中L1 gas计划和实际资源消耗之间的计算成本差异仍然很小。【在zkASM编写的zkROM中为各opcode引入了ZK-COUNTERS计数。可参看Jordi 2022年10月分享Technical Details of the Opcode Compatible zkEVM by Jordi Baylina | Devcon Bogotá。】
  • 这是最好的选项：无缝设计集成加上防止spam的机制。

参考资料

[1] Polygon zkEVM的gas定价

附录：Polygon Hermez 2.0 zkEVM系列博客

• ZK-Rollups工作原理
• Polygon zkEVM——Hermez 2.0简介
• Polygon zkEVM网络节点
• Polygon zkEVM 基本概念
• Polygon zkEVM Prover
• Polygon zkEVM工具——PIL和CIRCOM
• Polygon zkEVM节点代码解析
• Polygon zkEVM的pil-stark Fibonacci状态机初体验
• Polygon zkEVM的pil-stark Fibonacci状态机代码解析
• Polygon zkEVM PIL编译器——pilcom 代码解析
• Polygon zkEVM Arithmetic状态机
• Polygon zkEVM中的常量多项式
• Polygon zkEVM Binary状态机
• Polygon zkEVM Memory状态机
• Polygon zkEVM Memory Align状态机
• Polygon zkEVM zkASM编译器——zkasmcom
• Polygon zkEVM哈希状态机——Keccak-256和Poseidon
• Polygon zkEVM zkASM语法
• Polygon zkEVM可验证计算简单状态机示例
• Polygon zkEVM zkASM 与 以太坊虚拟机opcode 对应集合
• Polygon zkEVM zkROM代码解析（1）
• Polygon zkEVM zkASM中的函数集合
• Polygon zkEVM zkROM代码解析（2）
• Polygon zkEVM zkROM代码解析（3）
• Polygon zkEVM公式梳理
• Polygon zkEVM中的Merkle tree
• Polygon zkEVM中Goldilocks域元素circom约束
• Polygon zkEVM Merkle tree的circom约束
• Polygon zkEVM FFT和多项式evaluate计算的circom约束
• Polygon zkEVM R1CS与Plonk电路转换
• Polygon zkEVM中的子约束系统
• Polygon zkEVM交易解析
• Polygon zkEVM 审计及递归证明
• Polygon zkEVM发布公开测试网2.0
• Polygon zkEVM测试集——创建合约交易
• Polygon zkEVM中的Recursive STARKs