ROLL:全面對比以太坊主流ZK系Layer2_ROL

原文來源：鏈茶館

以ZKrollups技術展開的項目不難看出最終目標都是zkEVM，而從去年至今將是日常加密貨幣用戶將能夠首次嘗試zkEVM的一年。

Layer2擴展是目前行業最關鍵的問題之一，原先L1是由以太坊本身實現的，在以太坊區塊鏈上運行智能合約平臺，但由于以太坊的原始架構存在吞吐量限制和高昂交易手續費等問題，因此需要構建L2擴展解決方案來提高交易速度和降低成本。

而基于zkEVM項目旨在提高以太坊的可擴展性和安全性，通過使用零知識證明、分片技術和其他技術來實現更快、更高效的交易。

zkEVM是一種利用零知識證明實現隱私保護的以太坊虛擬機。它允許以保護智能合約條款和合約中涉及的數據隱私方式執行智能合同，其中完全是通過零知識證明所實現的。

可以把zkEVM視為，在以太坊的智能合約執行過程中，部分數據可在不泄露原始數據的情況下進行處理和驗證。項目若引入zkEVM可以有效提高智能合約的隱私性和性能，而借由zkEVM，用戶可以在保護隱私的前提下，以更快的速度執行包含秘密計算的智能合約。

根據Vitalik的解讀，zkEVM可分為：

類型1PSE：——zkEVM不會改變以太坊系統的任何部分，并力求完全等效。

類型2Scroll——zkEVM看起來會完全等同以太坊，但在數據結構和狀態樹等方面有所不同。

類型2.5?——zkEVM顯著增加GAS成本，以滿足?EVM中非常難以zk證明的特定操作，而開發人員在此處部署dApp時需要小心，因這些可能會破壞一些開發人員的工具。

類型3?——zkEVM幾乎等效于EVM，但它們必須做出一些犧牲并刪除那些難以在zkEVM系統中實現的功能。

類型4?——這些zkEVM在語言級別是兼容的。

他們采用用這些語言編寫的智能合約，并使其有可能用另一種用于構建zkEVM系統的語言進行編譯。目前，zkSync就是這樣一種zkEVM實現。

zkEVM分類與線路

目前以太坊擴容方案Rollup有兩大不同的賽道，OptimisticRollup與zkRollup，他們執行原理差不多，主要區別在于交易驗證過程。

歐洲央行：公共部門應建立全面的監管框架，解決與加密相關的社會和環境風險:金色財經報道，歐洲中央銀行(ECB)董事會成員FabioPanetta在第22屆國際清算銀行年會上關于加密貨幣未來的小組上表示，加密資產已被推廣為去中心化的替代品，有望提供更具彈性的金融服務。然而，現實并沒有兌現這一承諾。支持加密資產的區塊鏈技術可能非常緩慢、能源密集且可擴展性不足。由于處理復雜且價格波動較大，加密資產在日常交易中的實用性較低。

為了解決這些缺點，加密生態系統改變了它的敘述方式，支持更集中的組織形式，強調加密投機和快速獲利。但最近發生的事件暴露了加密生態系統的脆弱性，表明人們對加密資產的信心消失得有多快。在許多方面，這個生態系統重現了區塊鏈技術最初想要解決的缺點和漏洞。

公共部門應采取堅定的立場，建立全面的監管框架，解決與加密相關的社會和環境風險，包括將無擔保的加密資產用于投機目的。它還應該抵制為加密貨幣提供國家支持的呼吁，這本質上會使加密貨幣風險社會化。相反，公共部門應集中精力為可靠的數字結算資產的開發做出貢獻，包括通過在央行數字貨幣方面的工作。[2023/6/25 21:58:12]

值得注意的是，zkRollup的“零知識證明”技術使用了諸如SNARKs，這種加密方式驗證并在以太坊上發布其交易批次。

因此可以將ZKrollup理解成，通過零知識證明將鏈下執行與鏈上數據結合起來，也逐步成為ZK主流解決方案。

但除了ZK-rollup之外，其實還有另外兩種解決方案——Validium和Volitions。

首先，ZK-rollup?的運作簡單來說是將多筆交易打包在一起，發布到L1上，同時發布一個證明來聲稱這些交易有效，一旦在L1上驗證確實有效，zk-rollup的狀態就會更新。

這套證明機制也被稱作“有效性證明”，目前ZK-rollup主要采用的證明機制有zkSNARK和zkSTARK。

接著還有Validium和Volitions。

ZK-rollup將交易分批發送到L1上去執行，是一種無需信任的“自定義安全性”。Validium則是直接在鏈下執行，并通過零知識證明來維護數據，只有需要的時候才在主網上驗證取款請求的有效性證明。

所以Validium可擴展性更高于?ZK-rollup，缺點即是，它把信任權交給鏈外“弱信任”第三方擴容，遭受攻擊導致數據不可用或者用戶無法取出資金的機率較高。

聲音 | Crypto.com CEO：三年之內加密交易將受到全面監管:Crypto.com首席執行官Kris Marszalek最近在Off the Chain播客中表示，三年之內，加密交易將受到全面監管，行業可以通過合作來將加密貨幣傳播給大眾。Marszalek稱，為了與加密空間保持一致，傳統金融科技巨頭不會冒險收購加密貨幣初創公司，因為即將出臺的法規可能會給這些公司設置障礙。（AMBCrypto）[2019/11/23]

其中，解決安全的方式即是“采用PoS機制”，以經濟激勵來確保數據皆以儲存在各個節點當中并且隨時可用。

目前采用?Validiums?方案的代表項目是?ImmutableX，以NFT為中心的擴展解決方案。Vitalik也曾說過Validium嚴重被低估，其實大多數dApp用Validium就已經可以滿足運行需求了。

至于Volitions，它是StarkWare團隊結合ZK-rollup和validium創造出的Volitions方案，顧名思義是關于“決斷能力”。Volitions本質上可同時提供ZK-rollup和validium兩種服務，因為它們共享同一個狀態根，用戶可以自行選擇每筆交易的DA模式。

即便像上述所說，Validium遭受到攻擊導致數據不可用或者用戶無法取出資金，ZK-rollup上的資金仍然可以保證安全。因用戶可在涉及重要資金往來時選擇ZK-rollup模式，共享以太坊的安全性，如果是日常娛樂、社交或者小額交易，就可切換回Validium模式來提高速度并節省成本。

zkEVM項目最新進展、分析

1.StarkNet

根據Dune顯示，StarkNet橋接用戶量達到318,?253個，超越Optimism的317,?758個。不過在橋接存儲總價值方面，StarkNet仍落后Optimism，前者橋接儲存價值為39,?900ETH，后者橋接儲存價值為527,?480ETH，價值超10億美元。作為四大L2中估值最高的項目，StarkNet生態項目，近期的交易活躍度就可見一斑。

動態 | 福州市晉安區將引進發展區塊鏈產業 全面實施數字經濟領跑行動:據福州日報消息，近日，福州市晉安區召開部署會。會議指出，晉安區正全面實施數字經濟領跑行動，積極創建國家數字示范區，打造顯示器件、光電芯片、物聯網、大數據、軟件信息五大產業基地，加快福州軟件園晉安分園建設，引進發展區塊鏈產業，力爭到2020年數字經濟規模占GDP比重達45%以上，規模和增速躋身全市第一方陣。[2019/6/13]

StarkNet已經于2022年11月16日宣布在以太坊主網上部署了其原生代幣$STRK，用于投票、質押和支付費用，代幣分配仍待決定。而StarkNet母公司StarkWare成立于2018年，總部位于以色列，兩個主要產品為基于以太坊主網構建的擴容引擎StarkEx和通用型ZK-RollupStarkNet。首先，StarkNet是StarkWare推出的通用型L2，採取有效性證明方案來獲得主網的安全性，通過STARK+Cairo將有效性證明技術打造屬於StarkNet原生的生態。

簡單來說，用戶發起交易后會將交易發送給Squencer進行驗證、排序和執行，并打包批次，Squencer通過CairoOS執行交易，也就是EVM的角色。Squencer再將執行交易的蹤跡遞交給Prover，由Prover對計算完整性生成一個有效性證明，這里的Prover也為StarkEx生成有效性證明，且可以聚合來自不同StarkEx應用和StarkNet的交易，實現共享。

二者所使用的底層技術是相通的，StarkEx相當于通過單個App中心化運營的方式提前使用了ZKRollup技術，而StarkNet則承擔了建立節點網絡的去中心化任務。StarkWare對領域的一項重大貢獻，就在于通過Cairo語言，將所有的智能合約計算結果轉化成了可證明的多項式方程，由此讓智能合約與ValidityProof相兼容。

StarkWare在7輪融資中累計已獲得2.73億美元融資，其中母公司StarWare估值80億美金，這也是為何是四大估值最高原因之一。在zk-rollup的細分賽道中，StarkNet并沒有在zkEVM占上一定用戶比例，目前，StarkNet的生態僅是初現雛形，交易量過于稀少也讓StarkNet難以積攢足夠數量的交易來均攤有效性證明的成本，導致StarkNet的交易確認時間較長，無法發揮極致的可拓展性。

動態 | 支付寶通過區塊鏈等科技正在數字政務等領域全面參與福建省數字化建設:據福州新聞網報道，第二屆數字峰會期間，由福州市商務局、螞蟻金服、高德地圖聯合打造的全國首個智慧商圈可視化管理平臺將正式發布。平臺首選落地福州，原因在于螞蟻金服與數字福建建設的密切關系。通過實名認證、刷臉、小程序、區塊鏈在內的各種“暖科技”，支付寶正在數字政務、智慧出行、城市治理、智慧商圈等領域全面參與我省數字化建設。[2019/5/5]

不過今年1月5日，StarkWare宣布正式推出編程語言Cairo1.0公開版本，正式取代為期兩年的測試、預覽版本，也標志著使用該語言在StarkNet上編寫智能合約已經成為可能，同時也會兼顧高效的執行效率，成為ZK系Layer2Rollup技術派的里程碑事件。

可見對于開發生態對于項目方來說才是生態系統的基礎，據ElectricCapital統計，StarkWare的全職開發者是Aptos和Sui的兩倍，算上兼職可能有3倍左右，而且數量還在增長之中。過去1年來增長了214%?，過去2年來增長了?2220%?。即便StarkNet暫時放棄朝EVM兼容性路線走，但也讓StarkNet更放開手聚焦于獲得更加靈活的開發體驗，吸引多元化的開發者。

2.zkSyncEra

去年10月以太坊L2擴容解決方案zkSync的zkSync2.0主網第一階段BabyAlpha上線，成為以太坊上第一個zkEVM項目中發布的主網，而在今年3月24日zkSync則宣布，zkSync2.0主網已進入第二階段FairOnboardAlpha，允許注冊項目皆能在主網上部署，甚至決定將zkSync2.0更名為zkSyncEra、zkSync1.0則更名為zkSyncLite。zkSyncEra主網正式向公眾開放后，?3天內單一地址數便突破10萬個，?1.8萬枚ETH跨鏈進入zkSyncEra。截至今年4月14日，zkSyncEraTVL已達2.4億美元。

先前ZkSyncLite的交易成本其實不高，但整體速度較慢；而ZkSyncEra則進一步提高了交易速度、并大幅降低了交易成本。不僅如此，ZkSyncEra將會有和現存開發工具更多的集成，以降低外部開發者的進入門檻，簡單來說，在這次更新后，ZkSyncEra將會和云端開發環境進行兼容適配，比如谷歌云服務存儲數據。

聲音 | 比特幣安全專家：：比特幣的全面普及一定會來:知名的比特幣專家Andreas Antonopoulos本周在韓國發表演講時表示，比特幣的全面普及一定會來，但問題在于“什么時候”。他指出，在美國等地，這一趨勢可能會來得更晚。加密貨幣在發達國家的普及可能需要等到其經歷進一步的發展。（巴比特）[2019/4/7]

還有，GPU和非GPU環境，都可用于秘鑰生成和設置，并且GPU加速仍會優化，以便于未來開發硬件加速設備。

zkSyncEra亮點分別為：

(?1)完全不依賴第三方卻類似主網的安全性：支持Solidity0.8.x版本，和以太坊主網開發環境保持一致。

(?2)無需許可權的EVM相容智能合約：zkSync的EVM兼容性，使Solidity和Vyper編寫的智能合約無需重構即可在zkSync上使用。zkSync這次還為EVM語言構建了第一個基于LLVM的編譯器，得益于LLVM的開源和普適性，最終可讓開發人員使用C++、Rust等語言編寫智能合約。

(?3)標準Web3API：Web3API與Ethereum幾乎完全兼容，開發者可使用絕大部分API。

(?4)保留關鍵的EVM功能，例如智慧合約可組合性。

(?5)引入新功能，如抽象帳戶：zkSyncEra直接使用本地抽象帳戶，協助Era上的任何帳戶可以用任何代幣支付費用，甚至可以在一些協議愿意補貼的條件下讓用戶以零費用進行交易。

(?6)執行延遲機制：根據官方3月24日消息指出，zkSync宣布zkSyncEra多層安全機制中的其中一種機制，即“執行延遲”，也就是每個提交給L1的L2區塊在執行和最終確定之前都會有一個時間鎖，最初該延遲將是24小時，隨著系統的成熟，該延遲將逐漸減少，直到移除Alpha階段，屆時延遲將被完全移除。此舉主要是要確保團隊有足夠的時間在區塊成為最終區塊之前驗證包含在區塊中的交易所帶來的任何影響，并且有足夠的時間來檢測漏洞、調查并通過治理凍結協議。

以上為zkSync技術目前最新進展。而zkSync開發公司MatterLabs的融資背景和技術背景不容小覷，MatterLabs已于2022年11月完成2億美元融資，且團隊早在2020年12月20日踏上ZK道路，推出了zkSyncLite，但當時由于缺乏EVM功能，開發人員使用起來相對不便。

因此，可以說zkSyncEra目前完成度相較以往較高，其面向開發者和項目的技術，例如開源了zkEVM更讓開發人員易使用構建自身的生態系統。

其次，zkSyncEra對于接入Web2以及硬件之應用以加速和鏈間擴展性，也有更多的技術儲備。

現在生態不僅更適合開發者還有項目可構建自身的生態系統，更吸引了多個應用，包括DeFi、錢包、跨鏈、NFT、基礎設施等多個領域，不過zkSyncEra還處在Alpha階段，生態內許多項目皆屬于其他網路的應用遷移，極少原生應用，其風險性依舊未知。

3.PolygonzkEVM

PolygonzkEVM主網測試版本3月27日正式上線，Vitalik在上面完成了第一筆交易，這次與EVM完全兼容，這也意味著它支持與以太坊相同的程式代碼。在過去的一年中，Polygon是收入最高的鏈，收入超過2600萬美元，而Arbitrum和Optimism分別為1900萬美元和1800萬美元。

而在去年10月上線測試網以來，已取得許多重要的里程碑，包含生成超過75,?000個ZK證明，部署5,?000個智能合約，大量交易生成的證明成本低至0.06美元等。

這一次主網更有突破性發展，PolygonzkEVM已經通過了100%適用于zkEVM的以太坊測試向量，開發人員無需修改或重寫任何程式碼，且所有以太坊工具都可以與PolygonzkEVM無縫協作，意味著在ZKRollup的EVM兼容再邁出一大步，推測已達到type2的水平，完全等效于EVM。

會說PolygonzkEVM繼承了以太坊的安全性，是因Sequencer做了類似以太坊Proposer的工作，提議了一批交易是有效交易，并且給出了這批交易執行后的新狀態；而L1合約的驗證邏輯，相當于所有L1的Validator都會在自己的以太坊客戶端里執行一遍，實際上是所有的以太坊驗證者充當了Rollup的驗證者，因此才可以驗證PolygonzkEVM完全等同L1。

根據DuneAnalytics數據，PolygonzkEVM上線近24小時，已超過2,?500名用戶完成超過2,?700筆、?88萬美元的跨鏈交易量，今PolygonTVL約360萬美元。

在過去的一年中，Polygon是所有鏈中收入最高的，超過2600萬美元，而Arbitrum和Optimism分別為1900萬美元和1800萬美元。

然而，根據TokenTerminal的數據，由于代幣激勵措施讓項目平均每年約多負3億美元，但這對Polygon擁有的24億美元資金庫來說根本不到占比的15%?。

ZK系以太坊二層擴容產品的競爭意味濃烈，目前PolygonzkEVM在EVM兼容性上看似暫時勝出，因此可以推測下一個競爭點則是正式上線主網的時間，以及誰先建立穩固的生態系統，預測L2將在今年Q2到Q3成為整個市場的熱點。

4.Scroll

Scroll和PolygonEVM分別在開源技術上被市場認為做的最好的項目，除此之外，EVM兼容程度也非常類似，V神提出的4種不同類型的ZK-EVM類型按照兼容或是等效程度從高排列，Zk-sync?是4型，而Scroll和Polygon都是組在第3型正過渡到第2型的發展中。

Scroll共同創辦人SandyPeng4月10日在Foresight香港峰會中宣布將推出激勵生態的合作計劃，未來3到4個月就會上線主網，近期還以18億美金的估值完成第三輪融資。

Scroll于去年8月宣布試行第一個Pre-alpha測試網，使用戶能夠在該網路上進行交易，并且于今年1月16日首次完成測試網重置。根據最新消息指出，目前Scroll的Alpha測試網正式在Goerli測試網運行，已經從Pre-alpha階段過渡到Alpha測試階段，在Alpha測試網截至上周也已產生超過100萬個區塊。以技術來看，Scroll開發了世界上最快的GPUprover，允許任何人利用GPU機器搭建證明節點，實現去中心化。

加入的節點越多，算力越大，成本越低，從而激勵社區更新更好更快的硬件，迭代專屬于ZK的ASIC，進一步縮小L1的最終確認時間和證明成本。在?ZKRollup?賽道，Scroll擁有最高的硬件計算效率，除了技術層面，Scroll團隊追求社會和文化層面的去中心化。

2022?年，Scroll團隊增加了39名成員，分布于20多個城市，?10多個時區。其中超過30位都是ZK或者區塊鏈研究員和開發者。

除了在?EVM?兼容方面的優秀表現，Scroll?證明節點的去中心化和開源的社區經營都體現了以太坊的正統性，達到了價值觀層面的“兼容”，頂級硬件速度為Scroll注入了更大的潛力。

且?Scroll的三個設計原則或核心價值(社群驅動、安全第一和各個層面的去中心化)是項目的競爭優勢。今年注入新資金后，Scroll計劃繼續構建其產品，推出其主網并擴大其生態系統。為此，團隊表示Scroll未來會尋求將目前的團隊規模從60人左右增加到近100人。

5.Linea

PolygonzkEVM主網BETA上線，帶給zkEVM新熱度；ConsenSys官方也宣布其ConsenSyszkEVM更名為Linea，并已向所有開發人員、用戶與協議開放測試網并原生集成了MetaMask和Truffle等工具；加上此前Consensys共獲超7億美元的融資，由Microsoft，SoftBank，Temasek，CoinbaseVentures等參與投資。

而Linea技術亮點即是不使用轉譯器或自定義編譯器為Solidity智能合約生成zk證明，采用的是編譯后的Solidity字節碼。不僅可以降低漏洞和黑客攻擊的表面風險，且他們提供的創新證明者設計可確保更快的交易速度和更低的Gas成本。

Linea寫道：“我們創新的證明器設計確保了更快的交易速度和更低的Gas成本，而不會犧牲安全性。”就在向公眾開放Linea測試網后，僅在第一周，就看到了270萬筆交易、?354,?000個唯一錢包地址、?75,?000個已部署合約和26,?000個關注者，所以ConsenSys官方接著宣布創建了開放版紀念NFT來慶祝Linea的公開測試網發布。

結語

先不說以太坊本未來是否有機會會升級到Type1zkEVM以進一步進行鏈上擴展。目前單從Type2到Type4的外部zkEVM賽道來看，為開發人員和用戶提供獨特的定制和UX造就了蓬勃生態，這往往是現在以太坊L1無法做到的。

以ZKrollups技術展開的項目不難看出最終目標都是zkEVM，而從去年至今將是日常加密貨幣用戶將能夠首次嘗試zkEVM的一年。去年年底市場給出2023年的建議是“在zkEVM成熟之前，市場格局應該依然是以OP主、ZK為輔”，但今年年初大多ZK項目紛紛確認主網上線，看來時機會比去年格局來的更快，在技術上也更穩定了不少。

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