以太坊:五大 ZK 項目2022年度總結_StarkNet

2022年，零知識證明賽道在深熊里逆勢生長。

關注度方面，相關話題越來越多出現在全球各地開發者大會，以太坊創始人Vitalik也更多地提到ZK概念，此外以太坊基金會旗下組織PrivacyandScalingExploration也在致力于相關研究。

資金方面，不少ZK相關在2022年逆勢拿到融資，且數目不小。如MantaNetwork獲得幣安戰略投資，Aztec獲得1億美元B輪融資等等。

本文將從概念入手，解釋ZK，總結五大ZK項目StarkNet、zkSync、MantaNetwork、Scroll、Polygon在2022年的進展。

什么是ZK？

ZK是對計算本身進行加密。比如，有一場針對加密行業的閉門線下活動，每位走進活動場地的人，面前會自動出現彈窗，要求填寫驗證碼。

假設，有位參會者的驗證碼，由三位字母組成。第一位字母，是比特幣代幣縮寫的第二個字母，第二位是以太坊代幣縮寫的第二個字母，第三位是泰達代幣縮寫的第四個字母。若參會者是行業內部人員，會知道驗證碼是“TTT”。反之，則不是。

參會者驗證通過后，手腕自動生成手環。會場內的安保只要看到手環，就知道該參會者是之前已通過驗證。

在實際的ZK網絡中，有兩種參與者，證明者與驗證者。證明者生成ZK證明，驗證者驗證該證明。在上述例子中，參與會議的人是證明者，證明自己是合格參會者。會場驗證系統和安保人員，是驗證者，驗證參會者是否合格。

由此帶來以下特性，首先，ZK證明不可偽造，這是基于密碼學本身產生的。其次，隱私性，驗證者除了驗證參與者是否合格外，不會獲取其他任何信息。第三是簡潔性，其他安保人員查看手環即可，無需再重新驗證參與者身份。

ZK能做什么？

擴容與隱私，是目前ZK主要應用方向。

擴容利用了ZK簡潔性。ZK網絡甚至可以只用1個節點驗證交易真實性，生成ZK證明，其他節點只需校驗ZK證明即可，無需再進行復雜計算。如上文所述，安保人員僅需查看手環即可，無需再核實參會者確切身份。

采用ZK技術的Layer2，由排序器或者Layer2節點生成ZK證明，部署在以太坊主網的合約來驗證該證明。用戶在Layer2執行具體交易，交易聚合上傳至以太坊主網后，其他節點無需復雜驗證，由此完成執行層面擴容和模塊化。

同時，由于ZK不可偽造，zk-Rollup可以使用鏈下的數據可用層。因為可以生成ZK證明，并且無法篡改和偽造證明。

攻擊者無法證明自己擁有這些資產，所以無法動用鏈下資產，也無法作惡。所以StarkNet、zkSync的zkPorter和Polygon的Avail等ZK項目，都搭建了自己的數據可用層。這點是OptimismRollup目前做不到的。

Coinbase發文反駁“比特幣挖礦對環境不友好”，提出對比特幣的五大誤解:Coinbase發文“事實核查：比特幣挖礦對環境不友好嗎？”表示，比特幣挖礦是一個能源密集型過程，這一點毋庸置疑。但弄清楚能源使用對環境的實際影響是復雜的。

誤解1：比特幣是氣候變化的重要原因。

今年4月，一些新聞稱中國比特幣挖礦的排放可能會導致全球變暖失控。但這些文章所依據的報告存在嚴重缺陷，其并不是礦工使用的能源。事實是，全球礦業的一半在中國四川，那里多余的水力發電使礦業95%依靠可再生能源。此外，75%的礦工已經將可再生能源作為其能源結構的一部分。

誤解2：比特幣與健康環境不兼容。

可再生能源往往供應過剩。天然氣開采中簡單燃燒銷毀多余產品。比特幣激勵公司建立更多的綠色基礎設施，從而進一步降低清潔能源的價格。這種良性循環實際上可以為應對氣候變化做出貢獻。

誤解3：比特幣本質上比傳統金融系統效率低。

能源消耗主要來自區塊鏈上的區塊，而不是交易。隨著隔離見證、閃電網絡等工具，允許各方在每個區塊中聚合更多的交易，每筆交易的能源成本將降低。

誤解4：比特幣消耗“太多”能源。

美國每年因家用設備閑置而浪費的能源就可以為比特幣挖礦提供1.5年的動力。比特幣的能源消耗遠少于其他金融系統，僅為黃金開采業的一半。

誤解5：加密貨幣領域無法解決環境影響。

ETH正在升級為PoS，更環保，更便宜，速度更快。埃隆·馬斯克最近宣布，特斯拉將因能源問題而暫停接受比特幣付款等等。[2021/5/26 22:45:51]

以太坊費用主要由三部分組成：鏈上執行費用、存儲/狀態費用、數據可用性費用。其中，數據可用性費用是最主要的花費。

稍微區分下數據可用性與與數據存儲。前者強調區塊發布的數據是否可用，后者強調存儲數據與訪問。

在未來理想狀態下，zk-RollupGas更低、TPS更高。所以，Vitalik認為短期來看，OptimisticRollup會因EVM兼容性勝出，但長期看，zk-Rollup會勝出。

ZK賽道重點項目進展

StarkNet

StarkNet是用Cairo語言編寫的、采用zk-STARK、無許可的以太坊Layer2。利用ZK技術，StarkNet在自身Layer2上執行計算，通過遞歸將N多筆交易打包在一起，生成證明提交到以太坊鏈上，由鏈上智能合約校驗ZK證明。

在必要時，以太坊全節點可通過解密元數據重構StarkNet歷史狀態。StarkNet也由此獲得以太坊級別安全性。

出于最大限度地發揮STARK特點，以及對ZK生成驗證速度的考量，StarkNet使用對ZK更友好的Cairo語言，通過Warp和Kakarot兼容EVM。這也成為StarkNet2022年開發重點之一。

SWIFT：6月人民幣升至全球第五大最活躍貨幣:環球銀行金融電信協會（SWIFT）今日發布數據顯示，2020年6月，在基于金額統計的全球支付貨幣排名中，人民幣升至第五位，占比為1.76%。環比5月，人民幣支付金額總體增長了14.15％，同時，全球所有貨幣支付金額總體增長了16.05％。同期，以歐元區以外的國際支付作為統計口徑，人民幣位列第八，占比1.14％。（上證報）[2020/7/23]

融資情況

2018年1月，宣布600萬美元種子輪融資。

2018年7月，宣布1200萬美元Grant輪融資，以太坊基金會參與投資。

2018年10月，宣布3000萬美元A輪融資，Polychain、Pantera等機構及個人參與。

2021年5月，宣布7500萬美元B輪融資，Paradigm領投，紅杉資本、FoundersFund、Pantera等參投。

2021年11月，宣布5000萬美元C輪融資，紅杉資本領投，投資方包括Paradigm、AlamedaResearch、ThreeArrowsCapital等。

2022年5月，宣布1億美元D輪融資，GreenoaksCapital和Coatue領投，投資方還包括TigerGlobal與其他參與者。

2022年主要進展

產品方面，跨鏈橋StarkGateAlpha版上線主網；發布StarkNet去中心化治理提案，以及代幣設計；宣布StarkNet基金會成立，STRK代幣部署至以太坊；Visa宣布計劃使用StarkNet和Argent實現自托管錢包自動交易。StarkNetv4.5支持DA數據可用性選擇方案Volition

開發方面，Solidty→Cairo轉譯器Warp2.0發布；KakarotzkEvm實現100%EVM操作碼完整兼容；StarkNet上實現Bulletproofs；發布StarkNet狀態重置計劃，宣布Cairo1.0，首個版本即將發布。

Cairobase64編碼代碼庫發布，未來鏈上NFT發展的第一步，部署ERC-20和ERC-721代幣合約標準，部署標準界面的帳戶抽象等基本合約。更新StarkNet主網更新，更新CairoLang；

生態進展方面，據官網顯示，StarkNet生態項目已達122個。

zkSync

zkSync是以太坊Layer2，有1.0和2.0之分。1.0于2020年6月上線，只用于實現特定功能，不支持zkEVM，也無法處理復雜智能合約。zkSync2.0是支持zkEVM的，更為通用的版本。若無特別說明，后文所提zkSync皆指zkSync2.0。

劉昌用：2020大危機的五大原因:3月13日，北京大學經濟學博士、知密大學創始人劉昌用在金色財經個人專欄撰文表示，我們正在面臨一場百年一遇的大危機，危機產生的原因在于，短期（0-20年）原因是上一個全球經濟增長點互聯網產業由盛而衰。這是正常的產業周期。互聯網創造的世界經濟效率提升在過去10年達到頂峰，互聯網改造了傳統經濟的方方面面。但是目前到達瓶頸，主要的問題是信息安全和信息壟斷，以及由此帶來的巨頭壟斷削弱創新動力 和信息經濟群島化。

中期（20-40年）原因是以中國為代表的新興市場經濟國家增長紅利期結束。這個紅利第一來自市場化改革的制度紅利，第二工業革命的城鎮化紅利，第三來自人口增長紅利，第四來自學習模仿發達國家的后發優勢。中國的體會最深，紅利期結束也最明顯。

長期（40-100年）原因是全球基于信用貨幣的金融體系和政策體系長期積累的矛盾爆發。世界工業化進程將金本位推向了信用貨幣，最終建立了全球主權信用貨幣體系。信用貨幣加速了工業化，但也造成持續擴大的通貨膨脹、經濟權力集中和全球金融泡沫。

歷史（人類史）原因是人類社會正在經歷從物質社會向信息社會重大轉型的陣痛。技術層面計算機、互聯網、物聯網等的興起，已經將以物質產品的生產與消費為核心的物質經濟（包括農業經濟和工業經濟）推向了以信息為核心的信息經濟，但根植于物質經濟的法律、道德、思想、文化不能適應，反而在遏制信息經濟的發展，這是千年級別的矛盾，轉型和突破很難很痛苦。[2020/3/13]

zkSync基于zk-SNARK的PLONK編寫，與StarkNet類似，利用ZK簡潔性及遞歸證明，將自身鏈上交易壓縮，由以太坊主網智能合約驗證。

zkSync同樣面臨EVM兼容問題，于是通過構建LLVM框架，創建編譯器前端Yul與Zinc，實現Solidity、Rust語言兼容，可用于開發zkSync智能合約，實現通用ZK電路。

融資情況

2019年9月，宣布200萬美元融資，Placeholder領投。

2021年2月，宣布600萬美元融資，UnionSquareVentures領投。

2021年11月，宣布5000萬美元B輪融資，a16z領投，，Placeholder、Dragonfly、1kx、Blockchain.com、Crypto.com、Consensys等參投。

2022年11月，宣布2億美元C輪融資，BlockchainCapital和Dragonfly共同領投，a16z、Variant、LightspeedVenturePartners等參投。

2022年主要進展

2022年，zkSync重點側重于zkEVM網絡上線及優化。2月，于公共測試網推出zkSync2.0，實現第一個zkEVM，并用幾個月的時間優化，包括架構升級，實現抽象賬戶，提升對Solidity的支持，并完全支持Vyper，實現證明合并。

動態 | 政協委員建議：助力“五大中心”建設，上海應積極利用區塊鏈技術:在今年上海政協委員們提交的提案中，區塊鏈也是大家關心的話題之一。委員們認為，在大力推進“五大中心”的建設中，上海絕對有條件，也應該積極利用區塊鏈技術。今年，上海要基本建成國際經濟、金融、貿易、航運中心，形成具有全球影響力的科創中心基本框架。不少委員的提案中都認為，區塊鏈技術奠定了堅實的信任基礎，創造了可靠的合作機制，具有較廣的運用前景，上海應該抓住契機，積極為區塊鏈尋找應用場景，這也將有利于助推“五大中心”建設。（新民晚報）[2020/1/17]

10月，zkSync開發項目注冊，參與注冊項目可在主網上線。當月，zkSync2.0主網上線，引入AlphazkEVM，初步兼容EVM。

生態發展方面，據官網顯示，zkSync生態項目達223個。其中不乏多練部署的成熟項目，包括Curve、1inch、yEarn、Gitcoin、Chainlink等等。

MantaNetwork

MantaNetwork是基于ZK技術的可編程隱私Layer1。Manta利用ZK技術，原創出隱私資產類型zkAssets、隱私地址協議zkAddress，以及隱私傳輸協議MantaPay。

開發者可以基于Manta，開發鏈上原生隱私dApp。

用戶可以用跨鏈橋，將ERC-20等同質化代幣，和ERC-721、1155等非同質化代幣橋接到Manta，將資產和地址從公開狀態，變為隱私狀態，將資產和地址持有信息隱私化，也可在Manta鏈上原生隱私dApp內，實現DeFi、NFT、游戲等隱私交互。

繼而實現隱私化交易信息，防止MEV夾心交易，保護DeFi交互信息，如借貸資產強平線，zkDID，以及將現有全鏈游戲或GameFi從對稱性博弈擴展為非對稱性博弈。

技術上，Manta選擇zk-SNARKGroth16，利用ZK簡潔性的同時，也利用了隱私性。Manta重新設計了隱私協議實現細節，使用了對零知識證明更友好的哈希函數——Poseidonhash讓整個密碼學協議更streamline，在經典的隱私技術如橢圓曲線密碼術算法等的基礎上進行優化和升級。

如同Kusama之于Polkadot，Manta也擁有自己的先行網Calamari。Calamari已上線，主網Manta暫未上線。Manta2022年開發進展，主要集中在于Calamari網絡部署ZK網絡，以及ZK科研方面的探索。

現場 | 人民創投總經理趙亞輝：區塊鏈健康發展需要處理好五大關系:金色財經現場報道，在今日舉辦的金融界2018夏季達沃斯之夜＋區塊鏈思享會上，人民創投總經理趙亞輝提到，區塊鏈與市場的關系需要脫虛向實，扎根市場，以解決真實痛點為目標；與監管的關系上，需要與時懼進，避免缺位，以守法合規發展為底線；與資本的關系上，需要辨證擁抱，冷靜應對，以堅實穩健升級為導向；與傳媒的關系上，需要客觀真實，科學準確，以引導鼓勵技術為方向；與自身歷史的關系上，需要深思熟慮，找準定位，以服務實體經濟為使命。[2018/9/17]

融資情況

2021年2月，宣布由Polychain領投的110萬美元融資，參投方包括Hypersphere等。

2021年10月，宣布550萬美元融資，機構包括加密領域的對沖基金CoinFund、ParaFi、LongHash、CMS，Divergence等30余家機構。

2021年11月，宣布2880萬美元社區輪融資。

2022年2月，幣安宣布戰略投資Manta。

2022年主要進展

產品方面，推出ZK本地生成工具MantaSigner，使得ZK交互可在2-5秒完成，或許是目前全網最快ZK交互體驗。MantaPay測試網Dolphin，已更新3個版本，當前Dolphinv3測試進行中。

Calamari與Moonriver、Karura實現互操作性。將Calamari網絡原有跟隨Kusama的NPoS共識，遷移至DPoS共識，實現用戶KMA代幣質押給Collator可分享出塊獎勵，同時增強網絡安全性。

開發方面，Calamari主要進展幾乎全部完成，只差MantaPay上線。目前MantaPay上線前最后一版測試網Dolphinv3已接近測試完成，意味著MantaPay即將上線Calamari。

推出原創隱私資產類型zkAssets與隱私地址類型zkAddress，并與今年年底完成Web3迄今為止參與人數最多的可信設置儀式。

ZK科研方面，Manta發起并主導了OpenZL計劃。OpenZL是一套讓ZK開發，具有互操作性的通用庫、工具和標準，目前已經支持Plonky2、Groth16、arkGroth16，接下來還將支持Halo2等等。

前不久，Manta主辦了OpenZL第一次線上聚會，來自以太坊基金會、Protocollabs、Web3foundation、RiscZero等機構的密碼學家參與分享。

此外，Manta與Jump合作《AcceleratingEllipticCurveOperationsandFiniteFieldArithmetic(WASM)》在ZPrize獲獎，最大限度提高客戶端和虛擬機吞吐量/最小化延遲，特別是WebAssembly運行時間。目的在于讓ZK和隱私應用流行，將ZKProver與主流錢包整合，提高WASMProver性能。

Scroll

Scroll是使用ZK開發的以太坊Layer2，號稱最兼容EVM的zk-Rollup。Vitalik在其解釋zkEVM類型的文章中，將Scroll歸為第二類，字節碼級別等效，即與EVM完全等效。而StarkNet、zkSync則歸為第四類，開發語言級別等效。

Scroll當前架構由三部分組成：Scroll節點、Roller網絡與Rollup、Bridge合約。

Scroll節點由排序器、協調器和中繼器組成，負責將用戶在Layer2的交易，構建區塊，提交到以太坊，并在Layer1和Layer2之間傳遞消息。

Roller網絡負責生成zkEVM有效性證明。Rollup和Bridge合約，為Scroll提供數據可用性，驗證zkEVM有效性證明，允許用戶在以太坊和Scroll之間轉移資產。

融資情況

2022年4月，宣布獲得3000萬美元A輪融資，PolychainCapital領投，BainCapitalCrypto、RobotVentures、GeometryDAO等參投。

2022年主要進展

Scroll的目標，是計劃建立EVM等效的zkEVM，希望實現字節碼級兼容，讓以太坊現有應用可以幾乎無縫遷移過來，并且兼容以太坊所有語言、工具，降低開發難度。

此外，Scroll還計劃建立去中心化驗證網絡，將ZK證明分發給參與者進行計算，將結果匯總形成最終的證明。去中心化的驗證網絡將向所有人開放，并將設置激勵機制與懲罰機制。

2022年，Scroll最重要進展是于8月，上線Pre-Alpha網絡，并開放測試。截至1月9日，參與地址達39.7萬。

生態建設方面，Uniswap、LensProtocol等協議，在ScrollPre-Alpha測試網部署，且與Multichain、HopProtocol、OrbiterFinance等跨鏈橋達成合作。Pre-Alpha上線之后，Scroll會將更多精力放在錢包等工具類基礎設施建設，以及應用拓展上。

PolygonHermez

2021年8月，Polygon以2.5億美元，收購以太坊Layer2協議HermezNetwork，并進行了合并，成為當前熟知的PolygonHermez。Hermez也有1.0與2.0之分，若無特殊說明，本文之后所提PolygonHermez，皆為2.0。

Polygon團隊自比“以太坊擴容瑞士軍刀”，除了Hermez，還有PolygonPoS、PolygonSDK解決方案和數據可用層PolygonAvail。

PolygonHermez是基于ZK的以太坊Layer2z

k-Rollup，同時采用zk-SNARK和zk-STARK開發，與Scroll一樣，屬于字節碼級別等效，即與EVM完全等效，主要由PoE共識、zkNode、zkProver及Bridge構成。

zkNode節點包括同步器、排序器、聚合器和RPC。

排序器收集用戶在Layer2上的交易，聚合器使用zkProver生成有效性證明，并由主網智能合約驗證。值得注意的是，Hermez通過STARK生成證明，使用SNARK驗證STARK的有效性。因為在以太坊上，使用SNARK驗證成本更低。

除Hermez外，Polygon曾在介紹ZK戰略的博文中，提到了另外三個由Polygon主導的ZK項目Miden、Nightfall、Zero。甚至Polygon還計劃推出OptimisticRollup方案、獨立的方案、安全共享鏈擴容方案。

融資情況

2019年4月與2022年7月，宣布SecondaryMarket融資，資金及參投方未披露。

2019年4月、8月，2021年5月，宣布種子輪融資，披露金額45萬美元，投資方包括Coinbase和NBA球隊達拉斯獨行俠隊老板馬克庫班。

2020年12月，宣布100萬美元A輪融資。

2022年2月，通過代幣銷售，宣布4.5億美元Venture輪融資，SequoiaCapitalIndia領投，參投方包括SoftBankVisionFund2、GalaxyDigital、GalaxyInteractive、TigerGlobal、RepublicCapital等參投。

2022年7月，NonEquityAssistance，獲得DisneyAccelerator投資。

2022年主要進展

2022年，Polygon在ZK方面最重要的進展，當屬上線zkEVM測試網，并不斷優化改進，包括添加遞歸，提高測試網性能。

10月，推出zkEVM公共測試網，Aave、Uniswap、LensProtocol、游戲工作室MidnightSociety也將成為首批加入測試網的成員。

12月，推出第二個zkEVM公共測試網，引入遞歸證明，以將證明時間從原先的10分鐘優化至4分鐘。啟動zkEVM安全審計，由安全公司Spearbit和Hexens進行，預計將持續到2023年1月。

Polygon聯合創始人SandeepNailwal最近發推表示，“剛從zkEVM主網啟動高級委員會出來，我們有主網啟動的日期”。

開發方面，Polygon開源zkEVM代碼，以及ZK開發系統Plonky2與Starky。Plonky2是zk-SNARK分支技術之一，而Starky或許是目前最快的開源STARK驗證器。

開源pil-stark工具包，PIL是創建代數狀態機的工具。用來定義EVM計算驗證的正確性，也用來生成STARK證明，驗證任意用戶交易的計算。

ZK研究方面，PolygonZK博客于去年發布兩篇論文《ZKWhitePaper:EfficientZKProofsforKeccak》《ZKResearch:BignumArithmeticforZero-KnowledgeProofs》。

ZK的未來：DID、跨鏈橋、預言機、抽象賬戶、全鏈游戲、硬件加速

ZK就像一輛隆隆駛來的火車，多數時間里，我們總是翹首以盼。而它真正來臨的那一刻，會疾馳而過，駛向更廣闊的大地。

熵減被科學家看作生命的本質。熵是熱力學概念，用來描述系統混亂程度。熵增說的是，沒有外力的情況下，一切事物都是從有序向無序發展，最終形成熵死。熵減是熵增的逆形勢。說的是在外力的作用下系統變得越來越有序。熵減，意味著效率。

人類分工的標準化與專業化是熵減。因為標準化集裝箱存在，奠定了跨境物流與全球化分工的基礎。TypeC充電線的普及，也是熵減的過程。區塊鏈也是如此。

信任是人類社會所需要付出的巨大成本之一。你需要不停地與另一個人互動，才能判斷此人是否值得信任，但結果有時并不如意。銀行征信，抵押或無抵押借貸更是如此。去信任，是熵減。

在ZK之前，區塊鏈去信任靠節點共識、治理共識或欺詐證明等等，是在經濟學假設基礎上建立的共識，即參與者需質押Token與項目方利益綁定。這對區塊鏈發展產生了限制。

前文提到過，當前以太坊費用主要由三部分構成：執行費用、存儲/狀態費用、數據可用性費用。

由于ZK證明不可偽造和簡潔等特性，使得zk-Rollup不僅可以在執行層進行鏈下擴展，也可鏈下擴展數據可用層。即使節點作惡，由于ZK不可偽造，也無法動用用戶資產。StarkNet、zkSync的zkPorter和Polygon的Avail等都搭建了自己的數據可用層。這點是OptimismRollup做不到的。

本質上，ZK可以將區塊鏈去信任化，從經濟學假設，帶入到基于密碼學假設中，實現鏈下數據可用性、原生抽象賬戶錢包等原生功能進一步擴展。可以說，ZK或許是真正的區塊鏈2.0。

前不久，ETH中文發文《盤點18個以太坊上的社交ZK項目》，從身份、治理、消息三個方面，將項目進行分類。ZK可以使用戶在不透露信息和身份的前提下，證明該用戶屬于某個群體，或滿足某個條件。

跨鏈橋和預言機類似，ZK發揮的作用類似，傳統跨鏈橋和預言機，需要可信第三方做驗證或提供數據，加上ZK之后，可以在原有鏈上，或在原始數據源生成證明，目標鏈或鏈上節點驗證證明，保證跨鏈橋資產安全，以及預言機節點不作惡。

ZK在原生抽象賬戶、全鏈游戲、硬件加速等領域的作用，同樣值得關注。ZK可以讓鏈上游戲從現有透明狀態變為不透明，將游戲從對稱性博弈，變為非對稱性博弈。

麻將、紙牌等游戲之所以經久不衰，原因在于這些都是非對稱性博弈游戲。游戲結果帶有很強不確定性，新手也可以憑借超強運氣獲勝。游戲所有參與者，無法通過購買超神裝備，來增加勝率，只能通過不斷重復積累經驗。

鏈上游戲具有可組合性，用戶可以參與游戲建設，同時游戲之間也可相互組合，想象空間更大。

2023年，關注ZK，關注區塊鏈的未來。

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