以太坊:详解ZK-EVM的五种类型：架构、优缺点及解决方案_CCAKE

本文详细探讨了ZK-EVM的五种类型，每种类型都有其独特的架构、优点和缺点，以及可能的解决方案。

此外文章还列举了一些实际的项目例子，以便读者更好地理解这些类型在实际应用中的表现。无论你是区块链开发者，还是对区块链技术感兴趣的读者，这篇文章都将为你提供深入且简洁的洞见。

让我们探讨一下ZK-EVM的类型，以及它的优缺点。

1.类型1：完全等同于以太坊；

2.类型2：完全等同于EVM；

3.类型2.5：部分等同于EVM；

4.类型3：几乎等同于EVM；

5.类型4：其中的高级语言等同。

以太坊核心开发者提出将难度炸弹实施时间推迟两个月:6月13日消息，在以太坊测试网执行 The Merge 并反映出一些错误后，以太坊开发人员提出 EIP-5133 将难度炸弹推迟到 2022 年 8 月。据了解，难度炸弹是一条 The Merge 的关键催化剂，这可能意味着等待 The Merge 的时间将更长。（decrypt）[2022/6/13 4:21:10]

类型1：完全等同于以太坊

架构：完全同于以太坊且不改变以太坊系统的任何部分。

优点

完美兼容性：

能够验证以太坊区块；

帮助使以太坊L1更具可扩展性；

适用于Rollups，因为它们可以重复使用大量基础设施。

缺点

完美兼容性：

StarkWare推出以太坊侧链和StarkEx之间无需信任的转账方案:8月9日消息，StarkWare推出以太坊侧链和二层扩容方案StarkEx之间无需信任的转账方案。StarkWare表示，在侧链和L2之间转移资金的需求越来越大，之前有两种方案：另一种方案是从侧链跨链至以太坊主网，再从以太坊主网跨链至二层网络，这样成本极高且低效；另一种方案是通过某个应用进行跨链，这样快速又便宜，但涉及到信任问题。

StarkWare的方案为用户向该方案的应用程序发送链下转账请求，应用将审核用户在StarkEx上是否有足够的资金，如果有则在侧链上的互操作性合约中锁定相应的资产，并通过合约将用户在StarkEx上的资产转移至应用程序在StarkEx上的账户中。此时用户需要在指定时间内为转移请求签名，否则应用程序将会解锁侧链中的资产并将StarkEx上的资产返还给用户。

StarkWare表示，StarkEx的客户将很快适应该互操作性方案。关于其无需信任的去中心化ZK-Rollup StarkNet，StarkNet Planets Alpha 1已经在Ropsten上运行，计划支持与其他生态系统（如侧链）的互操作性。[2021/8/9 1:44:15]

以太坊最初不是为ZK功能设计的；

以太坊未确认交易为175,985笔:金色财经消息，据OKLink数据显示，以太坊未确认交易175,985笔，当前全网算力为504.40TH/s，全网难度为6.72P，当前持币地址为58,553,308个，同比增加275,400个，24h链上交易量为4,455,864.18ETH，当前平均出块时间为12s。[2021/4/22 20:48:54]

以太坊的许多组件需要大量计算来生成ZK证明；

以太坊区块的证明需要很多小时才能生成。

问题的解决方案：

大规模并行化证明者；

ZK-SNARKASIC.

类型2：完全等同于EVM

架构：

数据结构与以太坊有显著区别；

与现有应用程序完全兼容；

对以太坊进行了微小修改，以便更容易开发和更快生成证明。

动态 | 昨日以太坊新增合约28207 增长88.18%:根据amberdata.io数据显示，昨日以太币交易总额约122.6万ETH，日活跃用户量约19.6万，新增合约28207，代币交易数量43.9万，最活跃合约：USDT。[2019/8/26]

优点

提供比类型1更快的证明时间；

数据结构不直接被EVM访问；

在以太坊上运行的应用程序：很可能可以在类型2上运行；

支持现有的EVM调试工具和其他开发基础设施。

缺点

在了解缺点之前，先了解什么是「Keccak」：

以太坊区块链的哈希算法；

用于保护以太坊上的数据；

确保信息被转换为哈希。

类型2与验证历史区块的Merkle证明以验证有关历史交易、收据/状态的应用程序不兼容。这是因为如果哈希算法发生变化，证明将会失效。

我们可以将Keccak看作是一种语言，它使用Merkle证明如果ZK-EVM将Keccak替换为另一种哈希算法，Merkle证明将变得陌生，应用程序将无法读取和验证它们的声明。

对缺点的潜在解决方案：以太坊可以添加未来可扩展的历史访问预编译。

项目

Scroll;

PolygonHermez.

然而，这些项目尚未实现更复杂的预编译，因此，它们可以被认为是不完整的类型2。

类型2.5：部分等同于EVM

架构：

增加难以进行ZK证明的特定EVM操作的Gas成本；

预编译；

Keccak操作码；

调用合约的模式；

访问内存；

存储。

优点

显著提高最坏情况下的证明时间；

比对EVM堆栈进行更深层次的更改更安全。

缺点

开发工具的兼容性降低；

一些应用程序将无法工作。

类型3：几乎等同于EVM

架构：

在ZK-EVM实现中，删除了一些异常难以实现的功能，通常是预编译；

ZK-EVM在处理合约代码、内存或堆栈方面存在轻微差异。

优点

缩短验证时间；

让EVM更容易开发；

目标是对不太兼容的应用程序只需要最少的重写。

缺点

更多的不兼容性；

在类型3中删除的使用预编译的应用程序将需要重新编写。

项目

目前，Scroll和Polygon被认为是类型3，然而，ZK-EVM团队不应满足于成为类型3，类型3是ZK-EVM添加预编译以提高兼容性并转向类型2.5的过渡阶段。

类型4：高级语言等同

架构：

接受用高级语言编写的智能合约代码；

编译为设计为ZK-SNARK友好的语言。

优点

非常快的证明时间；

降低开销；

降低成为证明者的门槛：提高去中心化程度。

缺点

在类型4系统中，合约的地址可能与EVM中的地址不同，因为地址取决于确切的字节码；

这意味着如果类型4的ZK-EVM没有字节码，它们将无法创建地址；

在上述情况下，类型4将与依赖反事实合约的应用不兼容；

许多调试基础设施无法移植，因为它们运行在EVM字节码上。

项目

zkSync

最后，我们可以将上述的几种类型放在一起做一个比较，帮助大家一目了然的理解不同的zkEVM。

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