ROL:全面对比以太坊主流ZK系Layer2

原文来源：链茶馆

以ZKrollups技术展开的项目不难看出最终目标都是zkEVM，而从去年至今将是日常加密货币用户将能够首次尝试zkEVM的一年。

Layer2扩展是目前行业最关键的问题之一，原先L1是由以太坊本身实现的，在以太坊区块链上运行智能合约平台，但由于以太坊的原始架构存在吞吐量限制和高昂交易手续费等问题，因此需要构建L2扩展解决方案来提高交易速度和降低成本。

而基于zkEVM项目旨在提高以太坊的可扩展性和安全性，通过使用零知识证明、分片技术和其他技术来实现更快、更高效的交易。

zkEVM是一种利用零知识证明实现隐私保护的以太坊虚拟机。它允许以保护智能合约条款和合约中涉及的数据隐私方式执行智能合同，其中完全是通过零知识证明所实现的。

可以把zkEVM视为，在以太坊的智能合约执行过程中，部分数据可在不泄露原始数据的情况下进行处理和验证。项目若引入zkEVM可以有效提高智能合约的隐私性和性能，而借由zkEVM，用户可以在保护隐私的前提下，以更快的速度执行包含秘密计算的智能合约。

根据Vitalik的解读，zkEVM可分为：

类型1PSE：——zkEVM不会改变以太坊系统的任何部分，并力求完全等效。

类型2Scroll——zkEVM看起来会完全等同以太坊，但在数据结构和状态树等方面有所不同。

类型2.5?——zkEVM显著增加GAS成本，以满足?EVM中非常难以zk证明的特定操作，而开发人员在此处部署dApp时需要小心，因这些可能会破坏一些开发人员的工具。

类型3?——zkEVM几乎等效于EVM，但它们必须做出一些牺牲并删除那些难以在zkEVM系统中实现的功能。

类型4?——这些zkEVM在语言级别是兼容的。

他们采用用这些语言编写的智能合约，并使其有可能用另一种用于构建zkEVM系统的语言进行编译。目前，zkSync就是这样一种zkEVM实现。

zkEVM分类与线路

目前以太坊扩容方案Rollup有两大不同的賽道，OptimisticRollup与zkRollup，他们执行原理差不多，主要区别在于交易验证过程。

瑞士联邦财政部就区块链全面条例进行磋商:10月19日消息，瑞士联邦财政部已开始就区块链和分布式账本技术领域的全面条例进行磋商。该磋商将在各州、各方和该领域的利益集团之间进行。磋商计划将持续三个多月，至2021年2月2日结束。预计出台的全面条例将帮助政府将这些修正案纳入联邦法令级别的法律，而联邦委员会的目标是推动这些法律于2021年8月开始生效。（Cointelegraph）[2020/10/19]

值得注意的是，zkRollup的“零知识证明”技术使用了诸如SNARKs，这种加密方式验证并在以太坊上发布其交易批次。

因此可以将ZKrollup理解成，通过零知识证明将链下执行与链上数据结合起来，也逐步成为ZK主流解决方案。

但除了ZK-rollup之外，其实还有另外两种解决方案——Validium和Volitions。

首先，ZK-rollup?的运作简单来说是将多笔交易打包在一起，发布到L1上，同时发布一个证明来声称这些交易有效，一旦在L1上验证确实有效，zk-rollup的状态就会更新。

这套证明机制也被称作“有效性证明”，目前ZK-rollup主要采用的证明机制有zkSNARK和zkSTARK。

接着还有Validium和Volitions。

ZK-rollup将交易分批发送到L1上去执行，是一种无需信任的“自定义安全性”。Validium则是直接在链下执行，并通过零知识证明来维护数据，只有需要的时候才在主网上验证取款请求的有效性证明。

所以Validium可扩展性更高于?ZK-rollup，缺点即是，它把信任权交给链外“弱信任”第三方扩容，遭受攻击导致数据不可用或者用户无法取出资金的机率较高。

其中，解决安全的方式即是“采用PoS机制”，以经济激励来确保数据皆以储存在各个节点当中并且随时可用。

目前采用?Validiums?方案的代表项目是?ImmutableX，以NFT为中心的扩展解决方案。Vitalik也曾说过Validium严重被低估，其实大多数dApp用Validium就已经可以满足运行需求了。

至于Volitions，它是StarkWare团队结合ZK-rollup和validium创造出的Volitions方案，顾名思义是关于“决断能力”。Volitions本质上可同时提供ZK-rollup和validium两种服务，因为它们共享同一个状态根，用户可以自行选择每笔交易的DA模式。

动态 | 中国平安不断强化区块链等核心技术领域研究，全面支撑五大生态圈建设:近年来，通过“金融+科技”“金融+生态”，中国平安充分发挥社会资本在创新管理上的优势，致力于打造“医疗生态圈”，持续加大医药产业与医疗科技创新两大领域投入，将区块链、云计算、人工智能等领先技术广泛运用于智慧医疗建设及医疗科技创新，优化医疗资源配置，实现行业医疗资源共享，提升服务水平。当前，中国平安不断强化人工智能、区块链、云三大核心技术领域研究，全面支撑“金融服务、医疗健康、汽车服务、房产服务、智慧城市”五大生态圈建设。（中国经营报）[2020/2/22]

即便像上述所说，Validium遭受到攻击导致数据不可用或者用户无法取出资金，ZK-rollup上的资金仍然可以保证安全。因用户可在涉及重要资金往来时选择ZK-rollup模式，共享以太坊的安全性，如果是日常娱乐、社交或者小额交易，就可切换回Validium模式来提高速度并节省成本。

zkEVM项目最新进展、分析

1.StarkNet

根据Dune显示，StarkNet桥接用户量达到318,?253个，超越Optimism的317,?758个。不过在桥接存储总价值方面，StarkNet仍落后Optimism，前者桥接储存价值为39,?900ETH，后者桥接储存价值为527,?480ETH，价值超10亿美元。作为四大L2中估值最高的项目，StarkNet生态项目，近期的交易活跃度就可见一斑。

StarkNet已经于2022年11月16日宣布在以太坊主网上部署了其原生代币$STRK，用于投票、质押和支付费用，代币分配仍待决定。而StarkNet母公司StarkWare成立于2018年，总部位于以色列，两个主要产品为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。

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简单来说，用户发起交易后会将交易发送给Squencer进行验证、排序和执行，并打包批次，Squencer通过CairoOS执行交易，也就是EVM的角色。Squencer再将执行交易的踪迹递交给Prover，由Prover对计算完整性生成一个有效性证明，这里的Prover也为StarkEx生成有效性证明，且可以聚合来自不同StarkEx应用和StarkNet的交易，实现共享。

二者所使用的底层技术是相通的，StarkEx相当于通过单个App中心化运营的方式提前使用了ZKRollup技术，而StarkNet则承担了建立节点网络的去中心化任务。StarkWare对领域的一项重大贡献，就在于通过Cairo语言，将所有的智能合约计算结果转化成了可证明的多项式方程，由此让智能合约与ValidityProof相兼容。

StarkWare在7轮融资中累计已获得2.73亿美元融资，其中母公司StarWare估值80亿美金，这也是为何是四大估值最高原因之一。在zk-rollup的细分赛道中，StarkNet并没有在zkEVM占上一定用户比例，目前，StarkNet的生态仅是初现雏形，交易量过于稀少也让StarkNet难以积攒足够数量的交易来均摊有效性证明的成本，导致StarkNet的交易确认时间较长，无法发挥极致的可拓展性。

不过今年1月5日，StarkWare宣布正式推出编程语言Cairo1.0公开版本，正式取代为期两年的测试、预览版本，也标志着使用该语言在StarkNet上编写智能合约已经成为可能，同时也会兼顾高效的执行效率，成为ZK系Layer2Rollup技术派的里程碑事件。

可见对于开发生态对于项目方来说才是生态系统的基础，据ElectricCapital统计，StarkWare的全职开发者是Aptos和Sui的两倍，算上兼职可能有3倍左右，而且数量还在增长之中。过去1年来增长了214%?，过去2年来增长了?2220%?。即便StarkNet暂时放弃朝EVM兼容性路线走，但也让StarkNet更放开手聚焦于获得更加灵活的开发体验，吸引多元化的开发者。

前美国联邦存款保险公司主席称 中韩全面关闭虚拟货币交易是错误的:前美国联邦存款保险公司（FDIC）主席Sheila Bair在19日（当地时间）CNBC采访时，谈论到关于中国和韩国虚拟货币交易现况和政府政策的时候表示“全面禁止比特币交易是错误的。”[2018/1/19]

2.zkSyncEra

去年10月以太坊L2扩容解决方案zkSync的zkSync2.0主网第一阶段BabyAlpha上线，成为以太坊上第一个zkEVM项目中发布的主网，而在今年3月24日zkSync则宣布，zkSync2.0主网已进入第二阶段FairOnboardAlpha，允许注册项目皆能在主网上部署，甚至决定将zkSync2.0更名为zkSyncEra、zkSync1.0则更名为zkSyncLite。zkSyncEra主网正式向公众开放后，?3天内单一地址数便突破10万个，?1.8万枚ETH跨链进入zkSyncEra。截至今年4月14日，zkSyncEraTVL已达2.4亿美元。

先前ZkSyncLite的交易成本其实不高，但整体速度较慢；而ZkSyncEra则进一步提高了交易速度、并大幅降低了交易成本。不仅如此，ZkSyncEra将会有和现存开发工具更多的集成，以降低外部开发者的进入门槛，简单来说，在这次更新后，ZkSyncEra将会和云端开发环境进行兼容适配，比如谷歌云服务存储数据。

还有，GPU和非GPU环境，都可用于秘钥生成和设置，并且GPU加速仍会优化，以便于未来开发硬件加速设备。

zkSyncEra亮点分别为：

(?1)完全不依赖第三方却类似主网的安全性：支持Solidity0.8.x版本，和以太坊主网开发环境保持一致。

(?2)无需许可权的EVM相容智能合约：zkSync的EVM兼容性，使Solidity和Vyper编写的智能合约无需重构即可在zkSync上使用。zkSync这次还为EVM语言构建了第一个基于LLVM的编译器，得益于LLVM的开源和普适性，最终可让开发人员使用C++、Rust等语言编写智能合约。

(?3)标准Web3API：Web3API与Ethereum几乎完全兼容，开发者可使用绝大部分API。

(?4)保留关键的EVM功能，例如智慧合约可组合性。

昨天数字货币价格全面下滑 但Ripple继续创下历史新高:虽然比特币，Ethereum和Litecoin等数字资产的价格周四因韩国开始要求实名加密货币交易并考虑禁止某些交易所的消息而数字货币价格全面下滑，但Ripple继续创下历史新高。

比特币价格大约下跌8％至14,200美元，以太坊下跌4％至725美元，莱特币下跌11％至240美元。但在同一时期，目前市场价值约为555亿美元的瑞波币（Ripple）在统计所有流通加密货币时保持稳定。Ripple今年激增，大约增加了23,900％，成为全球第三大有价值的加密货币。[2017/12/29]

(?5)引入新功能，如抽象帐户：zkSyncEra直接使用本地抽象帐户，协助Era上的任何帐户可以用任何代币支付费用，甚至可以在一些协议愿意补贴的条件下让用户以零费用进行交易。

(?6)执行延迟机制：根据官方3月24日消息指出，zkSync宣布zkSyncEra多层安全机制中的其中一种机制，即“执行延迟”，也就是每个提交给L1的L2区块在执行和最终确定之前都会有一个时间锁，最初该延迟将是24小时，随着系统的成熟，该延迟将逐渐减少，直到移除Alpha阶段，届时延迟将被完全移除。此举主要是要确保团队有足够的时间在区块成为最终区块之前验证包含在区块中的交易所带来的任何影响，并且有足够的时间来检测漏洞、调查并通过治理冻结协议。

以上为zkSync技术目前最新进展。而zkSync开发公司MatterLabs的融资背景和技术背景不容小觑，MatterLabs已于2022年11月完成2亿美元融资，且团队早在2020年12月20日踏上ZK道路，推出了zkSyncLite，但当时由于缺乏EVM功能，开发人员使用起来相对不便。

因此，可以说zkSyncEra目前完成度相较以往较高，其面向开发者和项目的技术，例如开源了zkEVM更让开发人员易使用构建自身的生态系统。

其次，zkSyncEra对于接入Web2以及硬件之应用以加速和链间扩展性，也有更多的技术储备。

现在生态不仅更适合开发者还有项目可构建自身的生态系统，更吸引了多个应用，包括DeFi、钱包、跨链、NFT、基础设施等多个领域，不过zkSyncEra还处在Alpha阶段，生态内许多项目皆属于其他网路的应用迁移，极少原生应用，其风险性依旧未知。

3.PolygonzkEVM

PolygonzkEVM主网测试版本3月27日正式上线，Vitalik在上面完成了第一笔交易，这次与EVM完全兼容，这也意味着它支持与以太坊相同的程式代码。在过去的一年中，Polygon是收入最高的链，收入超过2600万美元，而Arbitrum和Optimism分别为1900万美元和1800万美元。

而在去年10月上线测试网以来，已取得许多重要的里程碑，包含生成超过75,?000个ZK证明，部署5,?000个智能合约，大量交易生成的证明成本低至0.06美元等。

这一次主网更有突破性发展，PolygonzkEVM已经通过了100%适用于zkEVM的以太坊测试向量，开发人员无需修改或重写任何程式码，且所有以太坊工具都可以与PolygonzkEVM无缝协作，意味着在ZKRollup的EVM兼容再迈出一大步，推测已达到type2的水平，完全等效于EVM。

会说PolygonzkEVM继承了以太坊的安全性，是因Sequencer做了类似以太坊Proposer的工作，提议了一批交易是有效交易，并且给出了这批交易执行后的新状态；而L1合约的验证逻辑，相当于所有L1的Validator都会在自己的以太坊客户端里执行一遍，实际上是所有的以太坊验证者充当了Rollup的验证者，因此才可以验证PolygonzkEVM完全等同L1。

根据DuneAnalytics数据，PolygonzkEVM上线近24小时，已超过2,?500名用户完成超过2,?700笔、?88万美元的跨链交易量，今PolygonTVL约360万美元。

在过去的一年中，Polygon是所有链中收入最高的，超过2600万美元，而Arbitrum和Optimism分别为1900万美元和1800万美元。

然而，根据TokenTerminal的数据，由于代币激励措施让项目平均每年约多负3亿美元，但这对Polygon拥有的24亿美元资金库来说根本不到占比的15%?。

ZK系以太坊二层扩容产品的竞争意味浓烈，目前PolygonzkEVM在EVM兼容性上看似暂时胜出，因此可以推测下一个竞争点则是正式上线主网的时间，以及谁先建立稳固的生态系统，预测L2将在今年Q2到Q3成为整个市场的热点。

4.Scroll

Scroll和PolygonEVM分别在开源技术上被市场认为做的最好的项目，除此之外，EVM兼容程度也非常类似，V神提出的4种不同类型的ZK-EVM类型按照兼容或是等效程度从高排列，Zk-sync?是4型，而Scroll和Polygon都是组在第3型正过渡到第2型的发展中。

Scroll共同创办人SandyPeng4月10日在Foresight香港峰会中宣布将推出激励生态的合作计划，未来3到4个月就会上线主网，近期还以18亿美金的估值完成第三轮融资。

Scroll于去年8月宣布试行第一个Pre-alpha测试网，使用户能够在该网路上进行交易，并且于今年1月16日首次完成测试网重置。根据最新消息指出，目前Scroll的Alpha测试网正式在Goerli测试网运行，已经从Pre-alpha阶段过渡到Alpha测试阶段，在Alpha测试网截至上周也已产生超过100万个区块。以技术来看，Scroll开发了世界上最快的GPUprover，允许任何人利用GPU机器搭建证明节点，实现去中心化。

加入的节点越多，算力越大，成本越低，从而激励社区更新更好更快的硬件，迭代专属于ZK的ASIC，进一步缩小L1的最终确认时间和证明成本。在?ZKRollup?赛道，Scroll拥有最高的硬件计算效率，除了技术层面，Scroll团队追求社会和文化层面的去中心化。

2022?年，Scroll团队增加了39名成员，分布于20多个城市，?10多个时区。其中超过30位都是ZK或者区块链研究员和开发者。

除了在?EVM?兼容方面的优秀表现，Scroll?证明节点的去中心化和开源的社区经营都体现了以太坊的正统性，达到了价值观层面的“兼容”，顶级硬件速度为Scroll注入了更大的潜力。

且?Scroll的三个设计原则或核心价值(社群驱动、安全第一和各个层面的去中心化)是项目的竞争优势。今年注入新资金后，Scroll计划继续构建其产品，推出其主网并扩大其生态系统。为此，团队表示Scroll未来会寻求将目前的团队规模从60人左右增加到近100人。

5.Linea

PolygonzkEVM主网BETA上线，带给zkEVM新热度；ConsenSys官方也宣布其ConsenSyszkEVM更名为Linea，并已向所有开发人员、用户与协议开放测试网并原生集成了MetaMask和Truffle等工具；加上此前Consensys共获超7亿美元的融资，由Microsoft，SoftBank，Temasek，CoinbaseVentures等参与投资。

而Linea技术亮点即是不使用转译器或自定义编译器为Solidity智能合约生成zk证明，采用的是编译后的Solidity字节码。不仅可以降低漏洞和黑客攻击的表面风险，且他们提供的创新证明者设计可确保更快的交易速度和更低的Gas成本。

Linea写道：“我们创新的证明器设计确保了更快的交易速度和更低的Gas成本，而不会牺牲安全性。”就在向公众开放Linea测试网后，仅在第一周，就看到了270万笔交易、?354,?000个唯一钱包地址、?75,?000个已部署合约和26,?000个关注者，所以ConsenSys官方接着宣布创建了开放版纪念NFT来庆祝Linea的公开测试网发布。

结语

先不说以太坊本未来是否有机会会升级到Type1zkEVM以进一步进行链上扩展。目前单从Type2到Type4的外部zkEVM赛道来看，为开发人员和用户提供独特的定制和UX造就了蓬勃生态，这往往是现在以太坊L1无法做到的。

以ZKrollups技术展开的项目不难看出最终目标都是zkEVM，而从去年至今将是日常加密货币用户将能够首次尝试zkEVM的一年。去年年底市场给出2023年的建议是“在zkEVM成熟之前，市场格局应该依然是以OP主、ZK为辅”，但今年年初大多ZK项目纷纷确认主网上线，看来时机会比去年格局来的更快，在技术上也更稳定了不少。

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