以太坊扩容方案——zkEVM架构

Scroll 是一个 EVM 等效的 zkRollup 以太坊扩展解决方案。 核心模块是zkEVM，用于证明EVM在Layer2的正确性。 已开发一年，与以太坊基金会隐私团队深度合作。

为了让 zkEVM 成为一个完整的 zkRollup，Scroll 围绕 zkEVM 构建了一个完整的 Layer 2 架构。

目前的架构包括中心化的排序节点和去中心化的证明网络，但未来Scroll也会将排序节点去中心化，让整个网络更加健壮。

滚动结构

当前的 Scroll 架构由三个主要组件组成：

这些组件的角色关系可以从下图得出：

滚动节点

Scroll 节点是应用程序和用户与 Scroll 网络交互的主要方式。 Scroll节点包含三个模块：

Sequencer（音序机）

Sequencer提供了一个JSON-RPC接口来获取Layer2的传输信息。 每隔几秒，Sequencer 就会从 L2 内存池中获取一系列传输记录，执行这些传输并生成新的 L2 块和新的状态根。

Sequencer on Scroll 基于久经考验的 Geth (Go-ethereum) 开发，具有兼容性和安全性。

协调员

当新的L2区块产生时，Coordinator会从Sequencer获取交易执行记录。 然后，协调器将执行记录分派给从滚筒池中随机选择的滚筒以生成证明。

中继器

Relayer 将监控部署在以太坊和 Scroll 上的 Rollup 和桥接合约，它有两个主要功能。

首先是监控 Rollup 合约以跟踪 L2 区块的状态，包括数据可用性和有效性证明。

其次，Relayer 监听部署在以太坊和 Scroll 上的桥接合约的充值和提现事件，并在两条链之间中继消息。

滚筒网

Rollers 在网络中充当证明者如何生成以太坊相似地址，负责为 zkRollups 生成有效性证明。 Rollers 有望利用 GPU、FPGA 和 ASIC 等加速器来减少验证时间和成本。 下图显示了 Roller 如何为每个块生成有效性证明：

Rollup 和桥接合约

Scroll 通过 Rollup 和桥接合约连接以太坊主网和 Scoll 网络如何生成以太坊相似地址，保证 L2 交易的数据可用性，使用户能够在 L1 和 L2 之间转移资产。

Rollup 合约从 Sequencer 获取 L2 的状态根作为调用数据。 这为 Scroll 块提供了数据可用性，并利用以太坊的安全性来确保包括 Scroll Relayer 在内的索引可以重建 L2 块。 一旦建立 L2 区块有效性的区块证明已被 Rollup 合约验证，相应的区块将被视为在 Scroll 上最终确定。

部署在以太坊和 Scroll 上的 Bridge 合约允许用户在 L1 和 L2 之间传递任意消息。 在这个消息传递协议之上，Scroll 还构建了一个无需信任的桥接协议，允许用户双向桥接 ERC-20 资产。

要从以太坊向 Scroll 发送消息或资金，用户需要在 Bridge 合约上调用 sendMessage。

Relayer 将索引 L1 并将其发送到 Sequencer 以包含在 L2 块中。 从 Scroll 发送回以太坊的消息在 L2 Bridge 合约上使用类似的过程。

Scroll 的 zkRollup 是如何工作的

将以上三个模块放在一起，我们就可以知道Scroll zkRollup的整个工作流程，如下图所示：

Scroll中的L2区块生成后，会提交到以太坊主网。 具体过程如下：

1. Sequencer 生成一系列块。 对于第 i 个块，Sequencer 执行跟踪 T 并将其发送给 Coordinator。 同时，Sequencer 将交易数据 D 作为 calldata 提交给以太坊上的 Rollup 合约以获得数据可用性，然后将得到的状态根和交易数据作为状态提交给 Rollup 合约。

2. Coordinator随机选择一个Roller为每个区块生成有效性证明。 为了加快证明生成过程，可以在不同的 Roller 上并行生成不同的区块证明。

3. 在为第 i 个块生成证明 P 后，Roller 将其发送回 Coordinator。 每 k 个区块，Coordinator 向另一个 Roller 派发一个聚合任务，将 k 个区块的证明聚合成一个证明 A。

4. 最后Coordinator将聚合证明A提交给Rollup合约，通过对比之前提交给Rollup合约的状态根和交易数据承诺来验证聚合证明，最终确定[i+1,i+k之间的值] 在 L2 片上。

经过这样一个过程，Scroll上的区块就会敲定，每个L2区块在这个过程中都会经历三个过程，分别是：

综上所述，Scroll 能够在 L2 上执行 EVM 字节码，同时继承了以太坊主网强大的安全保证。 这也是相当于 Scroll 的 EVM 与其他 EVM 兼容解决方案的最大区别。