ROL:什么是zkEVM 它如何增強以太坊生態系統？

作者：MantaNetwork聯合創始人KennyLi?翻譯：金色財經0xnaitive

本文要點：

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。

前言

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。

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]

什么是Zk-Rollup？

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。

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。

“比特幣到底是什么”登上抖音熱榜:抖音熱榜數據顯示，比特幣到底是什么”登上抖音熱榜，現排名第2位，當前熱度值為857.6w。[2021/2/23 17:43:36]

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和有效性證明，從而降低過程中Gas費。

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optimisticrollups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。

什么是EVM？

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。

現場 | 區塊大陸創始人楊揚：Libra第一次向全世界展示了什么叫區塊鏈:金色財經現場報道，2019年第一財經金融科技峰會12月1日在北京舉行。區塊大陸創始人兼首席科學家楊揚在“區塊鏈與數字貨幣”高峰對話環節表示，Libra第一次向全世界展示了什么叫區塊鏈，幾大互聯網巨頭和獨角獸公司的聯盟非常少見。區別于以太坊、比特幣的獲客生態建設模式，Facebook是一家真正的互聯網區塊鏈公司，它拿手上28億用戶來換場景，這是從來沒有人干過的事情。但它們為什么會有互信基礎，因為大家的利益都被寫在區塊鏈上面。[2019/12/1]

狀態是以太坊中的一個重要概念。它是一個MerklePatriciaTrie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。

和菜頭：在一個新場子什么韭菜都沒有，那你就是那根韭菜:昨晚和菜頭公眾號發文稱，春節前后，朋友圈平均每天都能看到2~3條關于比特幣或者區塊鏈的內容。現在，這個數量還在持續增長，而且開始向群里蔓延。關于“韭菜”和菜頭文中提及：我去買了本阿爾文德的《區塊鏈：技術驅動金融》來自學。看了三分之一之后，我非常確定一件事情：在這一輪由比特幣而起的區塊鏈熱潮里，我就是根“韭菜”。在一個新興的場子里，如何確定自己的地位？去找周圍有什么韭菜沒有。如果一根韭菜都找不到，那么，你自己就是那根韭菜。[2018/3/1]

ZkEVM如何工作？

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。

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。

投票上幣被質疑 何一回復“不是什么都需要區塊鏈+”:微拍創始人胡震生與何一就“數字貨幣交易所投票上幣”話題展開討論。胡震生認為“投票上幣”交易所沒有公開投票地址，同時也未公布投票算法，他表示“作為參與方認為平臺有修改數據的驅動力和可能性”，認為這“就不是一個優秀的區塊鏈項目”。何一回復稱幣安的投票項目都會經過審核，且投票數據每次都會清洗；交易所本來就是中心化平臺，每個組織有自己的規則，而她一直的觀點是“不是什么都需要‘區塊鏈+’”。[2018/2/28]

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。

EVM兼容性與EVM等效性

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TrustWallet等主流錢包兼容。目前，主要的EVM兼容鏈包括BNBChain、AvalancheC-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AppleCloud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。

不同類型的ZkEVM

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VitalikButerin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，Type1zkEVM——也稱為enshrinedrollup——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。

Type1zkEVM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1zkEVM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

Type2完全等價于EVM而不是以太坊。它在數據結構方面不同于以太坊，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。Type2一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Type2類似，但修改了gas費用

Type2.5具有Type2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

Type3在Type2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4EVM具有最高的ZK性能，但兼容性相對較差。

結束語

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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