編譯| Cindy，SophonLabs
Layer 2 擴展是區塊鏈行業最關鍵的問題之一，因為以太坊的第一層（也稱為Layer 1或L1）是由以太坊本身實現的，它是在以太坊區塊鏈上運行的智能合約平台。然而，由於以太坊的原始架構存在吞吐量限制和高昂的交易手續費，因此需要構建第二層擴展解決方案來提高交易速度和降低成本。好多優質的Web3公司在下一次牛市之前開發出強大的解決方案。因為在2022 年初出現了很多問題以太坊L1 被成千上萬的交易堵塞，給NFT 買家和Defi 交易者帶來了很多阻塞的體驗，也使得zkEVMs 是最具創新性和最受歡迎的解決方案之一！ Layer 2通過將交易從以太坊主鏈中移除，使得以太坊主鏈可以專注於更基礎的交易處理，而更高級的交易可以在L2上進行處理，從而提高整個以太坊系統的擴展能力。
什麼是zkEVM？
zkEVM（Zero-Knowledge Execution Environment Virtual Machine）是一種利用零知識證明實現隱私保護的以太坊虛擬機。
zkEVM 允許以保護合同條款和合同中涉及的數據隱私的方式執行智能合同。這是通過零知識證明實現的，零知識證明是一種加密證明，允許一方向另一方證明某項陳述是真實的，而無需透露有關該陳述的任何其他信息。 zkEVM的基本思想是，在以太坊的智能合約執行過程中，部分數據可以在不洩露原始數據的情況下進行處理和驗證。具體來說，zkEVM採用零知識證明技術，使得原始數據保持隱私的同時，驗證執行結果的正確性。
zkEVM的引入可以有效提高智能合約的隱私性和性能。使用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。這對於一些場景比較敏感的應用非常重要，例如金融、醫療等領域。目前zkEVM還處於研究和開發階段，但已經吸引了很多關注和投入。預計在未來幾年中，zkEVM將逐漸成為以太坊生態系統中不可或缺的一部分。 zkEVM 解決方案種類繁多，雖然這些類型中的每一種都在努力構建最好的zkEVM，但它們都以不同的方式嘗試實現這一目標。
- 類型1（完全以太坊——等效）——這些zkEVM 不會改變以太坊系統的任何部分，並力求完全等效。示例包括Taiko 和PSE。
- 類型2（完全EVM——等效）——這些zkEVM 看起來與以太坊完全一樣，但在數據結構和狀態樹等方面有所不同。示例包括Scroll和Polygon Hermez。
- 類型2.5（EVM——等同於gas 成本除外）——這些zkEVM 顯著增加了gas 成本，以滿足EVM 中非常難以zk 證明的特定操作。這些可能會破壞一些開發人員工具，因此開發人員在此處部署dApp 時需要小心。
- 類型3（幾乎等效於EVM）——這些zkEVM 幾乎等效於EVM，但它們必須做出一些犧牲並刪除那些難以在zkEVM 系統中實現的功能。很少有項目希望成為Type 3，在它們遷移到Type 2.5 或Type 2 之前，應將其視為過渡狀態
- 類型4（高級語言等效）——這些zkEVM 在語言級別（Solidity、Vyper）是兼容的。他們採用用這些語言編寫的智能合約，並使其有可能用另一種用於構建zkEVM 系統的語言進行編譯。目前，zkSync 就是這樣一種zkEVM 實現。
如果要獲得更加深刻的解讀在Vitalik 的博客中找到更深入的技術解釋以及每種類型的zkEVM 的優缺點。
什麼是zk-rollup？
zk-rollup 是一種用於區塊鍊網絡的第2 層擴展解決方案。它允許交易在鏈下處理，然後“匯總”到單個鏈上交易中，從而減少主區塊鏈上的負載並提高交易吞吐量。
在zk-rollup 中，交易由一組負責確保交易正確性的驗證器處理。這些驗證器創建了一個零知識證明，這是一種密碼學證明，可以證明一個陳述是真實的，但不會透露任何關於該陳述的額外信息。然後將零知識證明添加到鏈上交易中，允許對交易進行驗證，而無需在主區塊鏈上處理每筆交易。
zkEVM 與zk-rollups的區別
zk-rollups 和zkEVMs 之間的一個主要區別是zk-rollup 側重於可擴展性，而zkEVM 側重於隱私。 zk-rollup 允許在鏈下處理大量交易，同時仍保持以太坊主鏈的安全性和完整性。另一方面，zkEVM 允許以保護隱私的方式執行智能合約，允許在以太坊平台上創建私人、機密的交易。
zk-rollup 和zkEVM 都是重大創新，有助於提高以太坊的可擴展性和隱私性。它們都有可能顯著增強以太坊平台的功能，並使其對廣泛的應用程序更有用。
了解了zkEVM 和zk-rollups 的基礎知識後，讓我們仔細看看實現zkEVM 的不同項目。
01、zkSync
zkSync是以太坊的第2 層擴展解決方案，旨在提高以太坊網絡的可擴展性和速度。它基於零知識證明，允許在不洩露基礎數據的情況下驗證交易。這允許zkSync 處理鏈下交易，這意味著它們不會記錄在以太坊區塊鏈本身上。相反，它們被記錄在一個單獨的鏈下數據結構中，稱為“Merkle 樹”。 zkSync 的一個關鍵特性是它使用“樂觀”傳輸，它允許用戶發送和接收交易，而無需等待它們在以太坊區塊鏈上得到確認。這顯著減少了交易時間並允許更高的交易吞吐量。
除了使用零知識證明和樂觀傳輸之外，zkSync 還利用其他幾種技術來提高可擴展性和安全性。其中包括簽名聚合，它允許將多個簽名壓縮為一個簽名，以及多鏈支持，這有助於zkSync 與其他區塊鍊網絡進行交互。
總體而言，zkSync 旨在為去中心化應用程序(dApp) 和其他基於以太坊的項目提供一個可擴展且安全的平台。通過允許更快、更高效的交易，它旨在讓開發人員更容易構建和部署dApp，並讓用戶更容易與之交互。
zkSync 面臨的主要挑戰之一是需要平衡可擴展性和安全性。雖然使用零知識證明和其他技術可以實現更快、更高效的交易，但它也帶來了額外的複雜性和潛在的漏洞。因此，zkSync 不斷努力改進和完善其技術，以確保其盡可能安全和穩健。
儘管面臨這些挑戰，zkSync 自2020 年推出以來取得了重大進展，並且已經在開發人員和用戶中贏得了強大的追隨者。其擴展以太坊的獨特方法吸引了相當多的關注和投資，並有可能在以太坊生態系統的未來發展中發揮重要作用。
02、Starkware StarkNet
Starkware是一個開發了名為StarkNet 的協議的項目。 StarkNet 是一種第2 層擴展解決方案，旨在提高區塊鏈的效率和可擴展性，尤其是那些使用智能合約的區塊鏈。
StarkNet 的一個關鍵特性是它使用STARKs，這是一種零知識證明系統，允許用戶在不洩露底層數據的情況下證明計算的正確性。這允許在網絡上提供更大的隱私和安全性，並且能夠在不需要受信任的第三方的情況下執行複雜的計算。
StarkNet 還利用分片技術，這種技術允許將區塊鏈分成多個可以並行處理的較小鍊或“分片”。這允許更大的吞吐量和更快的交易時間，因為每個分片都可以獨立於其他分片進行處理。 StarkNet 的主要目標之一是能夠大規模創建去中心化金融(DeFi) 應用程序。 DeFi 應用程序通常依賴於智能合約和其他復雜的計算，這會給底層區塊鏈帶來壓力並限制其可擴展性。通過使用StarkNet，DeFi 開發人員可以創建更高效和可擴展的應用程序，以處理更大量的交易。
StarkNet 已經與幾個流行的區塊鏈集成，包括以太坊、幣安智能鍊和Polkadot。這允許開發人員使用StarkNet 在這些平台之上構建DeFi 應用程序，而不必擔心可擴展性問題。除了專注於DeFi，StarkNet 還被用於其他各種應用，包括供應鏈管理、投票系統，甚至醫學研究。該協議的多功能性和可擴展性使其成為廣泛用例的有吸引力的選擇。
總體而言，Starkware 的StarkNet 協議代表了區塊鏈技術的重大進步。它使用STARKs 和分片可以提高效率、隱私和可擴展性，使其成為各種應用程序的理想解決方案，尤其是DeFi 領域的應用程序。
03、Polygon Hermez
Polygon 區塊鏈項目最近引入了一項名為Hermez zkEVM的新技術。該技術旨在提高以太坊區塊鏈的可擴展性和隱私性。
Hermez zkEVM 旨在通過使用零知識證明來解決以太坊區塊鏈的可擴展性問題，從而在以太坊網絡上實現更快、更便宜的交易。在Hermez zkEVM 的背景下，可以使用零知識證明來驗證交易的正確性，而無需透露具體細節。這允許更快的交易處理和減少費用，因為不需要整個網絡來驗證每筆交易。
除了提高可擴展性，Hermez zkEVM 還增強了以太坊網絡的隱私性。通過使用零知識證明，Hermez zkEVM 允許進行機密交易，對除發送方和接收方以外的各方隱藏交易的具體細節。這對各種應用程序都很有用，例如允許個人在不透露身份的情況下進行金融交易，或者允許公司在不披露敏感財務信息的情況下開展業務。正如前面在各種類型的zkEVM 中提到的，Polygon 的這種實現在字節碼級別而不是在語言級別兼容。
Hermez zkEVM 是以太坊網絡和更廣泛的區塊鏈社區的一個有前途的發展。通過提高可擴展性和隱私性，它有可能使以太坊網絡對廣泛的dApp 和用例更具吸引力。看看這項技術如何被採用以及它如何影響以太坊網絡和其他區塊鏈平台的未來發展將會很有趣。
04、Scroll
Scroll是一種去中心化協議，旨在為以太坊區塊鏈帶來可擴展性和更高的安全性。 Scroll 的一個關鍵特性是它使用zk-rollups，這是一種第2 層擴展解決方案，允許更快、更便宜的交易，同時保持主區塊鏈的安全性。
在zk-rollup 中，交易被捆綁在一起，並由主區塊鏈上的智能合約進行驗證。這允許更高的交易吞吐量，因為驗證每個單獨交易的負擔從主鏈中移除並放在匯總合約上。 Scroll 特別專注於創建與EVM 兼容的zk-rollup，這意味著它可以支持與以太坊相同的編程語言和智能合約。這很重要，因為它允許開發人員輕鬆地將他們現有的應用程序遷移到Scroll 網絡，而無需對其代碼進行任何更改。
總的來說，Scroll 是一個很有前途的項目，致力於將zk-rollups 的好處帶入以太坊生態系統。通過創建與EVM 兼容的解決方案，Scroll 可以為開發人員提供一種簡單的方法來擴展他們的應用程序並利用zk-rollups 提高的安全性和效率。隨著以太坊網絡的不斷發展和對可擴展解決方案的需求增加，像Scroll 這樣的項目將在區塊鏈行業的發展中發揮至關重要的作用。
05、Consensys and Infura
ConsenSys和Infura是以太坊生態系統中最著名的兩個名字，它們正在開發一個名為zkEVM 的新版本的以太坊虛擬機(EVM)。該項目旨在提高以太坊的可擴展性，這也一直是該平檯面臨的重大挑戰。
ConsenSys 和Infura 正致力於將zkEVM 集成到以太坊主網中，讓網絡上的任何人都可以使用它。對於以太坊社區來說這是一個令人興奮的發展，因為它有可能解決過去阻礙該平台發展的一些可擴展性挑戰。
雖然該公司尚未發布有關該項目的許多細節、他們的實施方法和其他事情，但這仍然是開發人員關注的最令人興奮的項目之一。 Consensys 已經構建了一些支撐以太坊生態系統的核心基礎設施，如果此zkEVM 實施成為人群中最受歡迎的實施之一，也就不足為奇了。
06、Taiko
Taiko在其網站上將自己產品定位為“Type 1 zkEVM——完全去中心化、等同於以太坊的zk-rollup”。他們聲稱，與此列表中的其他項目相比，作為Type 1 zkEVM 是主要的區別之一。他們幾乎沒有對以太坊架構進行任何更改，包括哈希函數、狀態樹或gas 成本。通過這樣做，他們可以在盡可能少的修改的情況下重用執行客戶端實現。使用像Taiko 這樣的Type 1 zkEVM 的主要優勢之一是無需對代碼進行太多更改即可輕鬆遷移。例如，您可以部署在以太坊L1 上，然後遷移到Taiko。另一方面，您也可以先部署在Taiko 上，然後再遷移到任何其他EVM 兼容鏈。
zkEVM（Zero-Knowledge Execution Environment Virtual Machine）是一種利用零知識證明實現隱私保護的以太坊虛擬機。它允許以保護合同條款和合同中涉及的數據隱私的方式執行智能合同。 zkEVM的基本思想是，在以太坊的智能合約執行過程中，部分數據可以在不洩露原始數據的情況下進行處理和驗證。
與zkEVM不同，zk-rollup是一種第二層擴展解決方案，它側重於可擴展性而非隱私。它允許在鏈下處理大量交易，然後將交易匯總到單個鏈上交易中，從而減少主區塊鏈上的負載並提高交易吞吐量。在zk-rollup中，交易由一組驗證器處理，並創建一個零知識證明，以證明交易正確性，這些驗證器負責確保交易正確性。
雖然zkEVM和zk-rollup有不同的重點，但它們都是重大創新，有助於提高以太坊的可擴展性和隱私性。它們有可能顯著增強以太坊平台的功能，並使其對廣泛的應用程序更有用。
總結
本文介紹了6個zkEVM項目，包括zkSync、Starkware StarkNet、Polygon Hermez、Scroll、Consensys和Infura、Taiko。這些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。總之，這些zkEVM項目的發展有望對以太坊生態系統和區塊鏈技術的未來產生重要影響。它們正在努力提高以太坊的可擴展性和隱私性，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。這些項目的成功將有助於推動以太坊的發展，使其更具有競爭力，並使其對廣泛的應用程序更有用。