Layer 2 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台，但由於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。
而基於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（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，部分數據可在不洩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，而藉由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：
（一）類型1 PSE：（完全以太坊——等效）—— zkEVM 不會改變以太坊系統的任何部分，並力求完全等效。
（二）類型2 Scroll（完全EVM——等效）—— 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。
（三）類型2.5（EVM——等同於gas 、成本除外） —— 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。
（四） 類型3（幾乎等效於EVM） —— 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。
（五）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。
zkEVM 分類與線路
目前以太坊擴容方案Rollup 有兩大不同的賽道，Optimistic Rollup 與zk Rollup ，他們執行原理差不多，主要區別在於交易驗證過程。
值得注意的是， zk Rollup 的“零知識證明（ZKP）”技術使用了諸如SNARKs，這種加密方式驗證並在以太坊上發布其交易批次。
因此可以將 ZK rollup 理解成，通過零知識證明（ZKP）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，發佈到L1 上，同時發布一個證明（用零知識證明技術）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 主要採用的證明機制有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，並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 可擴展性更高於ZK-rollup（目前最高的TPS可以達到20000以上），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。
其中，解決安全的方式即是“採用PoS 機制”，以經濟激勵來確保數據皆以儲存在各個節點當中並且隨時可用。
目前採用Validiums方案的代表項目是Immutable X，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。
至於Volitions，它是StarkWare 團隊結合ZK-rollup 和validium 創造出的Volitions 方案，顧名思義是關於“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（state root），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 模式來提高速度並節省成本。
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 仍落後Optimism ，前者橋接儲存價值為39,900 ETH，後者橋接儲存價值為527,480 ETH，價值超10 億美元。作為四大L2 中（Optimism、Arbitrum、zkSync、StarkNet）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。
StarkNet 已經於2022 年11 月16 日宣佈在以太坊主網上部署了其原生代幣$STRK，用於投票、質押和支付費用，代幣分配仍待決定。而StarkNet 母公司StarkWare 成立於2018 年，總部位於以色列，兩個主要產品為基於以太坊主網構建的擴容引擎StarkEx 和通用型ZK-Rollup StarkNet。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，用戶發起交易後會將交易發送給Squencer 進行驗證、排序和執行，並打包批次，Squencer 通過Cairo OS 執行交易（Cairo 語言有著zk 友好特性），也就是EVM 的角色。 Squencer 再將執行交易的踪跡遞交給Prover，由Prover 對計算完整性生成一個有效性證明，這裡的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 相當於通過單個App 中心化運營的方式提前使用了ZK Rollup 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，就在於通過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Validity Proof 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 並沒有在zkEVM 佔上一定用戶比例， 目前，StarkNet 的生態僅是初現雛形，交易量過於稀少也讓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。
不過今年1 月5 日，StarkWare 宣布正式推出編程語言Cairo 1.0 公開版本，正式取代為期兩年的測試、預覽版本，也標誌著使用該語言在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Layer 2 Rollup 技術派的里程碑事件。
可見對於開發生態對於項目方來說才是生態系統的基礎，據Electric Capital 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 更放開手聚焦於獲得更加靈活的開發體驗，吸引多元化的開發者。
2. zkSync Era
去年10 月以太坊L2 擴容解決方案zkSync 的zkSync 2.0 主網第一階段Baby Alpha 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，zkSync 2.0 主網已進入第二階段Fair Onboard Alpha ，允許註冊項目皆能在主網上部署，甚至決定將zkSync 2.0 更名為zkSync Era、zkSync 1.0 則更名為zkSync Lite 。 zkSync Era 主網正式向公眾開放後，3 天內單一地址數便突破10 萬個，1.8 萬枚ETH 跨鏈進入zkSync Era。截至今年4 月14 日，zkSync Era TVL 已達2.4 億美元。
先前ZkSync Lite 的交易成本其實不高，但整體速度較慢；而ZkSync Era 則進一步提高了交易速度、並大幅降低了交易成本。不僅如此， ZkSync Era 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，在這次更新後， ZkSync Era 將會和雲端開發環境進行兼容適配，比如穀歌云服務存儲數據。
還有，GPU 和非GPU 環境，都可用於秘鑰生成和設置，並且GPU 加速仍會優化，以便於未來開發硬件加速設備。
zkSync Era 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Solidity 0.8.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（Solidity、Vyper、Yul）構建了第一個基於LLVM（LowLevelVirtualMachine ）的編譯器，得益於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Web3 API：Web3 API 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：zkSync Era 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願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zkSync Era 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，並且有足夠的時間來檢測漏洞、調查並通過治理凍結協議。
以上為zkSync 技術目前最新進展。而zkSync 開發公司Matter Labs 的融資背景和技術背景不容小覷，Matter Labs 已於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zkSync Lite（zkSync 1.0 ），但當時由於缺乏EVM 功能，開發人員使用起來相對不便。
因此，可以說zkSync Era 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（零知識以太坊虛擬機）更讓開發人員易使用構建自身的生態系統。
其次， zkSync Era 對於接入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zkSync Era 還處在Alpha 階段，生態內許多項目皆屬於其他網路的應用遷移，極少原生應用，其風險性依舊未知。
3. Polygon zkEVM
Polygon zkEVM 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，Polygon zkEVM 已經通過了100% 適用於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Polygon zkEVM 無縫協作，意味著在ZK Rollup 的EVM 兼容再邁出一大步，推測已達到type 2 的水平，完全等效於EVM。
會說Polygon zkEVM 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，並且給出了這批交易執行後的新狀態；而L1 合約的驗證邏輯，相當於所有L1 的Validator 都會在自己的以太坊客戶端裡執行一遍，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Polygon zkEVM 完全等同L1。
根據DuneAnalytics 數據，Polygon zkEVM 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（4/14） Polygon TVL 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Token Terminal 的數據，由於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佔比的15%。
ZK 係以太坊二層擴容產品的競爭意味濃烈，目前Polygon zkEVM 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Polygon EVM 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Sandy Peng 4 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 於去年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，並且於今年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GPU prover，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，迭代專屬於ZK 的ASIC，進一步縮小L1 的最終確認時間和證明成本。在ZK Rollup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，分佈於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。今年註入新資金後，Scroll 計劃繼續構建其產品，推出其主網並擴大其生態系統。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
Polygon zkEVM 主網BETA 上線，帶給zkEVM 新熱度；ConsenSys 官方也宣布其ConsenSys zkEVM 更名為Linea，並已向所有開發人員、用戶與協議開放測試網並原生集成了MetaMask 和Truffle 等工具；加上此前Consensys 共獲超7 億美元的融資（多於Arbitrum 和zkSync），由Microsoft，SoftBank，Temasek，Coinbase Ventures 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，採用的是編譯後的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（Prover）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 測試網後，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Type 1 zkEVM 以進一步進行鏈上擴展。目前單從Type 2 到Type 4 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ZK rollups 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。
