零知識證明正在改變以太坊的游戲規則_以太坊

編譯：Yuanshan@Web3CN.Pro

作者：William M. Peaster

從區塊鏈層面出發，以太坊生命的初始階段是單一的（monolithic）。這意味著在最初的幾年里，Layer 1以太坊主網全權負責執行自己的交易，促進自己的網絡安全，并為自己的數據可用性提供服務。

然而，在過去的幾年里，以太坊一直在迅速轉向模塊化設計（modular design）。這意味著對以太坊的運行來說，采用外部第三方解決方案對自身進行擴展，是一種理想的方式。

比如近年來，像Arbitrum和zkSync等Layer 2項目的興起，它們在以太坊之外（即鏈下）執行交易，然后有效地將批量交易“Rollup”到以太坊Layer 1，在此過程中提供便宜、合理的價格和便捷的用戶體驗。

Modular Ethereum - via Ultra Scalable Ethereum

歐易OKX宣布將基于全覽默克爾樹、零知識證明升級儲備金證明:3月2日消息，據歐易 OKX 官方消息，平臺宣布在未來幾個月內升級儲備金證明，將基于全覽默克爾樹、零知識證明的技術來證明償付能力。后續將允許任何人查閱默克爾樹中的所有資產情況，但也會通過拆分和洗牌的方式保障用戶隱私。

據了解，除儲備金干凈度為 100% 外，歐易 OKX 是目前唯一一家同時實現默克爾樹開源驗證、錢包地址所有權開源驗證、鏈上資產開源驗證的交易平臺。自去年 11 月份以來，歐易按月定期發布 PoR 報告，持續引領行業提升透明度。[2023/3/2 12:38:51]

從L1到L2

今天，以太坊L1本身實現了30筆/秒的交易（TPS）。但為了更好地處理全球鏈上活動，且不會造成重大網絡擁塞（高費用、慢速），L2的擴展創新將給以太坊帶來更強大的能力。

具體而言，實現這樣的優秀能力有兩種主要類型的解決方案：鏈上擴展和鏈下擴展。鏈上擴展是指直接對區塊鏈進行任何更改，以提高其交易執行能力，即吞吐速度。對以太坊來說，分片（ sharding）就是一個例子。它把以太坊活動的負載分散到數十個主鏈，而不是單一的主網上。

BNB Chain將于年底上線零知識證明擴容方案zkBNB主網:9月8日消息，BNB Chain宣布已于9月2日上線基于零知識證明的擴展解決方案zkBNB測試網，允許開發人員開始構建應用程序，計劃于年底上線主網。BNBChain稱，zkBNB旨在提供更快的交易速度、更快的最終確定性、更低gas費，是BNBChain實現規模化的重大突破。

根據介紹，zkBNB的特點包括：支持快速集成支付和原子交換，利用創新的內置AMM交換和DeFi用例的流動性池，數字資產將在未經許可的情況下自動交易；TPS達到5000-10000；內置NFT市場和API服務；內置域名服務等。[2022/9/8 13:15:41]

The future of Ethereum L2s + shards - via Vitalik Buterin

鏈下擴展是指在鏈下執行交易執行能力，即L2。鏈下擴展不像分片一樣將 L1 拆分為許多主鏈，而是在外部構建第2層。

a16z宣布推出使用零知識證明技術的空投領取工具:金色財經報道，加密風投機構a16z在官網宣布推出使用零知識證明技術的空投領取工具，使得加密項目方向活躍貢獻者發放空投時保護貢獻者的地址隱私，特別是根據用戶鏈下活動空投代幣的情況下。

具體而言，潛在的空投接收者可以通過公共渠道（如 Telegram、Discord、Twitter 或 Signal）提供消息（稱為“承諾”）；然后，空投者通過將這些承諾散列在一起，構建一個Merkle樹。隨后，潛在的接受者可以通過提供零知識Merkle證明，證明他們是樹內承諾的作者，而無需透露是哪一個，從而聲稱自己的空投份額。

a16z稱，以這種方式申領代幣將收件人的公共地址與所有其他有權空投的用戶的公共地址混合在一起，從而保護他們的匿名性。[2022/3/28 14:21:12]

以太坊的敘事也正逐漸從L1向L2轉變。

而當談到L2時，當下最受歡迎的解決方案之一是ZK Rollup（零知識匯總）。這是因為在速度上，以太坊和它不在一個層級。ZK Rollup可以實現大約2000 TPS的速度，而以太坊目前是30 TPS。

以太坊基金會更新支持的研發項目，涉及零知識證明的項目數量最多:4月27日消息，以太坊基金會公開了正在支持的研發團隊的項目和領域，其中涉及“應用零知識證明”的團隊和技術最多，近14個項目。

除了零知識證明之外，以太坊基金會還支持了關于ETH2研究、以太坊基金會官網、Ewasm、形式化驗證、Geth客戶端、Javascript團隊、Remix、無狀態客戶端、Solidity等領域。[2021/4/27 21:03:39]

依靠以太坊安全性的同時，ZK Rollup既帶來了高效的運行速度，又提供了低廉的價格，受到當前資本及市場對它的極大關注。其中一些L2項目也在飛速發展，如：

dYdX：加密貨幣和衍生品交易所，TVL（總鎖定價值）達$375

MLoopring：L2交易，NFTs，TVL達$121

MzkSync Lite：L2 交易，NFTs，TVL達$65M

Space：L2交易，NFTs，TVL達$49M

金色沙龍 | 燕麗：零知識證明對于協調區塊鏈底層擴容也有很大幫助:在今日舉行的《隱私計算——區塊鏈信息安全守護者》為主題的金色沙龍中，算力智庫創始人燕麗表示，2020年1月1日，中國首部《中華人民共和國密碼法》將正式開始實施，而在這之前一直只有一部 2007年4月23日公布的《商用密碼產品使用管理規定》和《境外組織和個人在華使用密碼產品管理辦法》。很多人把這次《密碼法》和2019年“1024”中央把區塊鏈技術作為國家戰略聯系在一起。區塊鏈技術是完全基于密碼學技術，所以按照這個邏輯，如果政府要完全掌控未來區塊鏈技術的發展，首先就要完全掌控密碼學技術，而這個其中的核心是國家主權范圍之間在所有的通信安全和商業行為之間軍備競賽的升級。區塊鏈有大量擴容壓力，而為了達到這個操作，必然要犧牲系統處理效能和部分隱私。但矛盾的是，區塊鏈前期的應用場景如虛擬貨幣，數字金融等，都需要有更好的隱私保護和不容易被惡意攻擊的防護。所以若想讓區塊鏈技術落地生根，那么提高區塊鏈底層技術來滿足對于高安全性(含高完整性和高保密性)、高性能、高廣義效率的要求，也許是個穩妥做法。所以隱私計算中的零知識證明等對于協調區塊鏈底層擴容也有很大幫助。[2020/4/15]

Four of the largest 10 L2s today are ZK rollups - via L2BEAT

從ZK Rollup到zkEVMs

ZK rollup有兩個主要架構：鏈上以太坊智能合約和基于以太坊交易和執行環境的鏈下虛擬機（VM）。

zkEVM則是與以太坊虛擬機 （EVM） 兼容的 ZK rollup，即以太坊 L1 的執行環境。

Illustration of Polygon zkEVM’s general approach to scaling - via Polygon

在以太坊開始擴容競賽時，像Arbitrum和Optimism這樣的Optimistic Rollup具有巨大的優勢，因為它更容易與EVM兼容甚至完全等效。這種技術“親和力”使應用程序可以輕松地移植其代碼，并使用從L1到L2的自己喜歡的工具，這是很棒的用戶體驗。

相比之下，ZK Rollup從定制的虛擬機（VM）開始，意味著項目需要進行大量的工作，即“解釋”來自 EVM 的代碼或使用從頭開始編寫的新代碼（截至2023年3月，多個ZK Rollup項目現在即將推出自己的zkEVM實現）。

因此，zkEVM的到來代表了Vitalik Buterin在2021年預測的重要一步，即“隨著技術的改進，中長期來看，ZK Rollup將在所有用例中勝出。由于 ZK Rollup使用了加密證明，因此與Optimistic Rollup相比，它們具有內置的隱私和安全優勢。當您將 EVM 兼容性添加到組合中時，ZK Rollup有可能在未來超越Optimistic Rollup”。

Type1、Type2 zkEVM的競賽進行時

如果說以太坊“擴容戰”是指Optimistic Rollup和ZK Rollup之間的競爭，以提供最佳的區塊鏈擴容解決方案。那么發生在ZK Rollup內部之間的競爭也才剛剛開始，即看看哪個團隊能夠實現Vitalik Buterin定義的第一個“Type 1”和“Type 2”zkEVM。

Buterin’s types of zkEVM

2022年8月，Buterin提供了一種衡量 zkEVM 能力的方法，即以Type1到Type4的等級來對其進行評級。Type 1 zkEVM 將與 EVM 完全等效，甚至可以用于升級以太坊本身，而Type 4 zkEVM 只能與以太坊某些應用程序兼容。

也就是說，由于工作涉及較廣，Type 1 zkEVM的實現還需要一段時間，但是現在有多個項目正在嘗試Type 2 zkEVM。

The main zkEVM efforts today - via Immutable X

例如，Polygon zkEVM是Type 3 zkEVM，并且正在成為Type 2 zkEVM，接近EVM等效（也有一些額外的細微差別）。

Scroll是另一個值得關注的項目，目前正在朝著Type 2 zkEVM發展。

相比之下，zkSync Era通過自定義功能和zkPorter（令人印象深刻的Volitions）進行了增強。當然，它的可能性范圍是開放的。

迄今為止，zkEVM的最新進展項目有：

將于3月27日開啟主網測試版的Polygon zkEVM；

已向Buider推出主網的zkSync Era；

剛剛發布Goerli zkEVM測試網（主網之前的最后一步）的Scroll；

處于Type 3狀態并且正在升級的Starknet的Kakarot zkEVM；

Source: Messari

結語

以太坊本身可能會升級到Type 1 zkEVM，以進一步進行鏈上擴展，這是極有可能的事。與此同時，作為潛在升級的補充，從Type 2s到Type 4s的外部zkEVM將繼續蓬勃發展，為開發人員和用戶提供以太坊 L1 無法提供的獨特自定義功能，如用戶體驗增強功能。

總而言之，ZK Rollup（可以說是整個L2）的最終結果是zkEVM，而這些努力的項目中的第一個正處于推出市場的前沿。2023年也將是普遍加密用戶能夠首次嘗試 zkEVM 的一年。

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