ROLL:什么是zkEVM 它如何增強以太坊生態系統？_以太坊

作者：Manta Network 聯合創始人Kenny Li  翻譯：金色財經0xnaitive

零知識以太坊虛擬機 (zkEVM) 是一種以太坊狀態機，可以與零知識證明 (ZKP) 技術兼容的方式執行智能合約。

zkEVM 擴展了以太坊上零知識rollup (zk-rollups) 的功能，以支持去中心化應用程序 (DApp)。

zkEVM 可以輕松部署現有的以太坊項目和使用ZKP的新項目，以增強以太坊生態系統。

以太坊開發人員在 2014 年首次提出以太坊網絡時并沒有考慮ZKP 技術。然而，近年來，ZKP 受到了關注，并有望在區塊鏈領域發揮更加突出的作用。因此，將 ZKP 技術與以太坊的虛擬機相結合的努力已經加強。

要了解什么是 zkEVM，讓我們首先簡要回顧一下它的兩個基本概念：zk-rollups 和 EVM。

Rollup 是一種擴展解決方案，它在主鏈之外編譯大量交易執行，并將數據作為單個交易發送回主網絡。這個過程增加了吞吐量，同時降低了執行這些交易的成本。

Tether首席技術官：如果在30天內發行和贖回的總和為0并不能證明什么:金色財經報道，Tether首席技術官Paolo Ardoino在社交媒體上稱，關于穩定幣的穩定性和流動性。如果在30天內，發行和贖回的總和為0，只是意味著發行的資金流入會覆蓋贖回的資金，并不能證明什么。而如果在同一時間段內，凈余額為負150億，這意味著穩定幣能夠在不使用其他客戶的錢的情況下將錢還給要求贖回的客戶，并且可以真實地聲稱它具有很大的流動性并且是安全的。[2022/7/6 1:55:10]

在以太坊上，一個Rollup中的交易被壓縮并提交給以太坊主網，支付驗證單筆交易的費用。以太坊主網提供結算并驗證匯總中包含的交易數據。

zk-rollup是一種使用 ZKP 技術的rollup，ZKP 技術是一種加密技術，可以在不泄露信息本身的情況下驗證一條信息的有效性。zk-rollups 不需要將所有交易數據發布到以太坊主網；他們只需要狀態差異（例如用戶帳戶狀態的更改）和有效性證明，從而降低過程中Gas費。

韓國“區塊鏈城市”中的大多數公司都不知道什么是區塊鏈:釜山研究所最近的一份報告顯示：在韓國釜山的區塊鏈沙盒城市中，有62%的公司顯然對這項技術一無所知。

自去年以來，釜山被韓國聯邦政府視為區塊鏈開發的“無監管”區域。該市在區塊鏈領域開展了許多項目，包括基于區塊鏈的虛擬電廠的計劃，甚至是其自己的市政加密貨幣的計劃。

來自各行各業的100家接受調查的公司中，有91%的人表示他們沒有計劃采用區塊鏈技術。在對26家與區塊鏈相關的公司的另一項調查中，有23%的人抱怨最近面臨的監管障礙。此外，有19%的區塊鏈企業還表示他們對發展感到孤獨，指責政府缺乏對區塊鏈采用的支持，而15.4%的企業則擔心缺乏技術和人力資源來開發該技術。[2020/9/19]

zk-rollups的安全性來自于ZKP密碼學，通過密碼學的手段來驗證證明，實現去信任化。這與optimistic rollups等其他 rollup 不同，后者的安全性來自經濟學博弈論，在該理論中，不良行為者會因潛在損失而失去動力，而挑戰者會受到激勵。

動態 | 央行研究論文：區塊鏈能做什么不能做什么？:中國人民銀行發布工作論文稱：目前真正落地并產生社會效益的區塊鏈項目很少，除了區塊鏈物理性能不高以外，區塊鏈經濟功能的短板也是重要原因。應在持續研究和試驗的基礎上，理性客觀評估區塊鏈能做什么、不能做什么。不要夸大或迷信區塊鏈的功能。區塊鏈應用要立足實際情況。目前區塊鏈投融資領域泡沫明顯。[2018/11/6]

EVM 是運行以太坊賬戶系統和智能合約的狀態機。每次智能合約執行都會觸發 EVM 從舊狀態轉換到新狀態。EVM 定義了計算從一個區塊到另一個區塊的新狀態和有效狀態的規則。

狀態是以太坊中的一個重要概念。它是一個 Merkle Patricia Trie 數據結構，代表以太坊的當前狀態，并允許任何人從當前區塊一直追蹤交易信息回到創世區塊。

所有參與維護以太坊的節點都存在以確保連續性和共識，這使得每個節點都可以看到確切的當前狀態。EVM 在保持這種一致性方面發揮著關鍵作用。

EVM 默認不支持 ZKP。zkEVM 旨在確保以太坊狀態的連續性，同時提供所有信息正確的證據。這樣，在維護安全性和隱私性的同時，驗證了這些過程計算中涉及的各種因素。

金色財經現場報道 圓桌環節嘉賓關于區塊鏈3.0時代的發展方向是什么的觀點:金色財經現場報道，今日在紐約舉行的2018區塊鏈無國界峰會上金色財經合伙人佟揚主持了圓桌環節，討論了有關區塊鏈3.0時代的發展方向。對此，Certik聯合創始人哥大助理教授顧榮輝表示，區塊鏈1.0是存儲數據的區塊鏈，區塊鏈2.0存儲的是可以操作數據的程序，而區塊鏈3.0意味著可以在區塊鏈之上繼續加載區塊鏈，是終極的區塊鏈。星云鏈聯合創始人鐘馥百表示，區塊鏈3.0偏重區塊鏈技術的落地，區塊鏈3.0面臨經濟模型和技術方面的挑戰。區塊鏈3.0可以在經濟模型上激勵更多的人，提供門檻更低的開發平臺。IOST聯合創始人及CEO鐘家鳴表示，比特幣仍然是最適應區塊鏈的，區塊鏈3.0包含目前區塊鏈還不包括的一些功能。 Hydro Protocol聯合創始人王博聞表示，以太坊區塊鏈的效率低下，需要解決TPS問題，下一代的區塊鏈技術需要解決是否能使TPS以指數增長的問題。[2018/5/13]

zkEVM 通過將以太坊環境復制為 zk-rollups 來做到這一點。它獲取初始狀態，計算所有交易，然后輸出一個新的更新狀態以及隨附的 ZKP。該證明被提交給驗證者智能合約，該合約檢查初始狀態和新狀態輸出的正確性，而無需單獨驗證所有交易。

中國國際期貨公司總裁王永利：為什么虛擬貨幣會引發危機:中國國際期貨公司總裁王永利在其發表的文章'為什么虛擬貨幣會引發危機'中表示：“重視金融而忽略貨幣，注重貨幣金融的應用和熱點問題的解析與應對，而忽略貨幣演變的真相、貨幣金融的邏輯，盲目追求金融發展和獲利而過度脫離甚至損害實體經濟，在推動金融加快發展的同時也在積累越來越嚴重的危機隱患，直至引發全球性金融大危機和經濟大衰退。因此，重新探索貨幣的奧秘，有效掌控金融的魔力，準確把握貨幣金融的邏輯與規律，嚴控金融風險底線，發揮好貨幣金融的積極作用，控制其可能產生的負面作用，對全人類的和諧與發展都是非常必要的。這其中非常重要的一個切入口，就是準確把握記賬清算及其對貨幣金融的深刻影響。”[2018/2/27]

由于 zkEVM 基于 EVM，開發人員能夠輕松地將以太坊 DApp 和智能合約移植到 zkEVM，而無需進行 ZKP 開發工作。換句話說，zkEVM 允許 zk-rollups 執行智能合約，此外還有以前在沒有 zkEVM 的情況下支持的代幣交換和支付。

由于 EVM 的兼容性特性，開發人員可以使用現有的 EVM 工具和編程語言 Solidity 構建新產品，同時享受 zkEVM 帶來的增強安全性。同樣的好處也適用于用戶——他們可以繼續使用相同的 DApps 和熟悉的工具，但具有更高的安全性和隱私性。

當區塊鏈被稱為 EVM 兼容時，這意味著它提供了一個可以部署以 Solidity 編程語言編寫的 DApp 的環境。Solidity 專為開發在以太坊網絡上運行的智能合約而設計。

事實上，以太坊開發人員可以從以太坊復制和粘貼現有 DApp 的代碼，并以最少的修改將其部署到其他 EVM 兼容鏈上。對于用戶來說，任何兼容 EVM 的鏈地址都與他們的以太坊地址相同。

這意味著地址與 Metamask 和 Trust Wallet 等主流錢包兼容。目前，主要的EVM兼容鏈包括BNB Chain、Avalanche C-Chain和Polygon。

不要將 EVM 兼容性與 EVM 等效性混淆，EVM 等效性意味著從 DApp 開發人員的角度來看，2 層rollup與以太坊第 1 層幾乎相同。

如果用操作系統來類比，EVM 等效性類似于通過 Apple Cloud 恢復文件和設置，如果用戶之前的計算機和新計算機都運行在 Apple 的操作系統上。

相比之下，EVM 兼容性意味著如果一臺新電腦切換到 Windows 系統，則需要通過云存儲下載原始文件并轉換以恢復首選設置和舊文件。

直接使用 EVM 生成和驗證 ZKP 非常慢，因為以太坊最初設計并不支持 ZKP 技術。在某些情況下，這可能需要長達幾個小時。然而，必須在 EVM 兼容性和 ZKP 效率之間取得平衡。

以太坊創始人 Vitalik Buterin 將 zkEVM 分為以下四種類型。類似于區塊鏈不可能三角，它們各自在 ZKP 性能效率和 EVM 兼容性之間有不同的權衡。

類型一：共識級等價——zkEVM完全等價于以太坊

在共識層面，Type 1 zkEVM——也稱為 enshrined rollup——相當于以太坊，zkEVM 鏈狀態和交易與以太坊相同。它們可以相互驗證塊并直接與以太坊執行客戶端一起使用。

Type 1 zkEVM 使以太坊本身更具可擴展性，可以直接引入以太坊主網上。缺點是ZKP效率極差，需要大量的計算來驗證。解決方案是在未來為zk-SNARKs使用大規模并行驗證者或專用集成電路。

具有高 ZK 效率的類型 1 zkEVM 將是最理想的 zkEVM 形式。目前，有許多項目正在構建或探索這種類型的 zkEVM。

類型 2：字節碼級等價——完全等價于 EVM

Type 2 完全等價于 EVM 而不是以太坊。它在數據結構（如區塊結構和狀態樹）方面不同于以太坊，并刪除了一些對 ZK 不友好的堆棧操作。

它與以太坊現有的 DApp、調試工具和開發者基礎設施完全兼容。字節碼級等價可以加快證明時間，盡管不是很明顯。Type 2 一個明顯的缺點是它很昂貴，與 ZK 沒有協同作用，效率低且昂貴。

類型2.5：與 Type 2 類似，但修改了 gas 費用

Type 2.5 具有 Type 2 的優點和缺點，但 gas 費用略低。

類型 3：字節碼級等價——幾乎等同于 EVM

Type 3在Type 2的基礎上進一步犧牲了兼容性來提高ZK效率。它刪除了一些在 zkEVM 上難以實現的功能，例如預編譯，因此一些需要使用此功能的 DApp 代碼必須重寫。

類型4：開發語言級等價——高級語言等價于EVM

類型 4 EVM 具有最高的 ZK 性能，但兼容性相對較差。

zkEVM 實現的主要目的是將 ZKP 計算的支持擴展到智能合約執行，并在此過程中將DApps擴展到所有 EVM 兼容協議。但 ZKP 的應用并不止于此。

ZKP 技術可能與Web2用例兼容。將各種 Web2 用例與 ZKP 相結合可以使 Web3 應用程序更加流暢和用戶友好。它還會授予已經習慣使用傳統互聯網瀏覽器的用戶訪問Web3 的權限，進而推動 Web3 的采用。

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