深入研究 zkEVM 的五種類型的優缺點

原文作者：Fifty Finney，由 DeFi 之道翻譯編輯

自以太坊合併完成之後，以太坊社區已經將關注點轉移到如何開始擴展區塊鏈以實現更便宜的交易費用、更快的交易和更高的吞吐量，同時保持建立在這個區塊鏈之上的 DeFi 協議和其他 dAPP 的安全性。零知識以太坊虛擬機 (zkEVM) 目前構成了在以太坊社區內開發的最廣受好評的擴展技術之一。

圖片來源：由無界版圖 AI 工具生成。

本文的重點將研究 zkEVM 和 zkEVM 領域中需要注意的一些關鍵項目。要了解 zk-EVM 是什麼，我們首先需要了解兩個關鍵概念；零知識 Rollup (zk-Rollups) 和以太坊虛擬機 (EVM)

什麼是 ZK-Rollups

ZK-Rollup 是一種在以太坊區塊鏈之上運行的第 2 層擴展解決方案。ZK-Rollups 是鏈下協議，它在以太坊區塊鏈之外執行交易，然後通過鏈上 Rollup 合約將交易批次提交回鏈上。ZK-rollup 處理交易、執行計算並在鏈下存儲數據，同時將資產保存在鏈上智能合約中。

本質上，ZK-Rollups 處理鏈下交易以減少在執行交易時對區塊空間的需求，然後將結果發送到以太坊區塊鏈。ZK-Rollups 本質上稱為零知識，因為在交易完成後，它們會作為一個批次發送回以太坊區塊鏈，並證明它們是有效的。這些證明被稱為短的非交互式知識論證（SNARK）。zk-SNARK 是用於驗證數據真實性的方法，而無需透露交易的全部細節。

來源：Vocdoni

ZK-Rollups 架構有兩個關鍵組件：

• 鏈上合約：ZK-Rollups 由運行在以太坊網絡上的智能合約控制。以太坊區塊鏈作為主合約，存儲匯總塊和排序，跟蹤存款，並存儲匯總狀態。鏈上合約還充當驗證者，確保 ZK-Rollup 生成的塊。
• 鏈下虛擬機：鏈下虛擬機獨立於以太坊虛擬機，是 ZK-Rollup 架構中處理交易的地方。這確保了以太坊主網絡上的區塊空間減少。

現在讓我們看看什麼是以太坊虛擬機（EVM）：

什麼是 EVM

資料來源：以太坊基金會‌

以太坊虛擬機 (EVM) 是一種數據處理引擎，其功能類似於具有大量可執行項目的分佈式計算機。它是虛擬機，是以太坊整個運營結構的基礎。它被視為以太坊中處理執行和智能合約部署的組件。每個以太坊節點運行一個 EVM，在每次交易后更新，以確保以太坊網絡的狀態在整個系統中是一致的。

現在我們已經研究了 ZK 和 EVM 的兩個關鍵概念，讓我們研究一下 zkEVM 是什麼：

zkEVM—更深入的研究

zkEVM 結合了 ZK-Rollups 和 EVM 的概念。因此，zkEVM 允許開發 dAPP，在使用以太坊虛擬機處理交易和執行智能合約的同時最大化隱私。

來源：ZK7‌

zkEVM 的類型

關於 zkEVM 的執行有不同的思想流派。然而，以太坊的創造者 Vitalik Buterin 已經普及了 zkEVM 的分類。讓我們來看看 Vitalik 提出的這些分類。

資料來源：Vitalik Buterin 的博客‌

Type1 zkEVM

這些類型的 zkEVM 也被稱為完全以太坊等效。這是因為這些 EVM 完全等同於以太坊，除了更容易生成證明之外，不會對區塊鏈進行任何更改。

正方：

這些類型的 zkEVm 與以太坊完美兼容，可以為未來在以太坊網絡上的 zk 集成提供基礎。

反方：

以太坊網絡最初並不是為了與 zk 兼容而構建的。因此，以太坊網絡可能需要大量計算來進行 zk 證明。因此，這些 zkEVM 可能會導致更長的證明時間，並最終導致更長的交易完成時間。

一些構建 Type1 zkEVM 的項目是來自隱私和擴展探索團隊的 Applied ZKP 和 Taiko。

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Type2 zkEVM

Type2 zkEVM 實現尋求與以太坊虛擬機（EVM）完全相同，但與以太坊等效略有不同。Type2 zkEVM 類似於以太坊區塊鏈，除了數據結構和狀態樹不同。

正方：

Type2 zkEVM 具有幾乎等同於 EVM 的虛擬機，並將確保與多個 EVM 調試工具和開發人員基礎設施的兼容性。

反方：

Type2 zkEVM 與 Type1 EVM 一樣，具有較慢的證明時間，因為以太坊區塊鏈最初不是為了與 zk 兼容而構建的。但是，Type2 zkEVM 的時間稍快一些。

一些構建 Type2 zkEVM 的項目包括 Scroll 和 Polygon Hermez。

Type2.5 zkEVM

Type2.5 zkEVM 之所以如此命名，是因為它們與 Type2 zkEVM 非常相似，只是它們改變了 gas 成本。因此，Type2.5 zkEVM 有時被稱為修改稿 gas 成本的 EVM 等效。

正方：

由於 gas 成本降低，Type 2.5 zkEVM 相當便宜。

反方：

由於鏈上的 gas 成本發生了變化，因此存在與集成 Type2.5 zkEVM 的軟件創建者可用的開發工具不兼容的風險，並且這種實施可能會破壞一些已構建的去中心化應用程序。

Type3 zkEVM

Type3 zkEVM 與其他形式的不同之處在於，協議中可以調用操作的次數有硬性限制。因此，這些類型的 zkEVM 有時被稱為幾乎 EVM 等效。

正方：

Type3 zk-EVM 更容易構建，並且大大縮短了驗證時間，因為它們通常消除了難以實現的功能。

反方：

大多數協議目前避免保留為 Type3 zkEVM，直到它們能夠完全實現使其成為 Type2.5 zkEVM 的特性。因此，由於大多數應用程序需要重寫，因此存在更高不兼容性的風險。

在它們的早期形式中，Scroll 和 Polygon 被認為是 Type3 zkEVM。

Type4 zkEVM

Type4 zkEVM 的實現是通過使用以 Solidity 和 Vyper 等高級語言編寫的智能合約代碼並將代碼編譯為 zk-SNARK 友好的。因此，它們被稱為高級語言等效 zkEVM。

正方：

Type4 zkEVM 具有非常快的證明時間。

反方：

在使用 solidity 或 vyper 等高級語言編譯智能合約時，存在非常高的不兼容風險。

zkSync 和來自 Nethermind 的 Warp 是構建和實施 Type4 zkEVM 系統的項目。

最後

自以太坊合併完成以來，我們看到了擴展解決方案的增加，以確保以太坊仍然是執行去中心化金融項目和其他去中心化應用程序的首選層。因此，我們認為這個話題對於 web3 的成功至關重要。但是，同樣重要的是要注意，其中一些解決方案是實驗性的，並且這個空間正在迅速發展，因此我們懇請您在做出任何投資決定之前密切關注該空間。