以太坊的发展路线越来越倾向于ModularBlockchain,其本质就是Layer1的datasharding和Layer2的Rollups扩容相结合,成为一种模块化架构,从而推动以太坊实现“世界计算机”的初衷。其中Rollups的技术路径选择方面,ZKRollup被认为是以太坊扩容的最终目标。
ZKRollup
ZKRollup的核心工作机制是将链上的用户状态压缩存储在一棵Merkle树中,并将用户状态的变更转移到链下进行,同时通过zksnark/zkstark证明来保证该链下用户状态变更过程的正确性。通俗地理解,ZKRollup可以理解为通过zksnark或zkstark来使用亚线性处理以验证线性数量的语句。比如,1000条语句需要10次验证者检查,10000条语句需要11次验证者检查。所以,呈现出来的结果是,ZKrollup可以实现以太坊扩容。
ZKRollup的大致区块链事务处理过程如下:
用户将他们的资产锁定在L1上的zkrollup智能合约中;
用户将涉及这些资产的交易提交给L2,L2中的某些角色将这些交易通过某些规则收集成有序批次,并为每个批次生成有效性证明和聚合状态更新;
Zksync era 主网 SyncDex 项目Rugpull 超37万美元:金色财经报道,据慢雾区情报,Zksync era 主网 SyncDex 项目于今天凌晨 3 点发生 rugpull,目前官方 Twitter 账号已被删除。共计 37 万美元的用户 stake 资金被转移到 SyncDex 合约创建地址 0x5aA713AEDe567e223A9502cC070FADEAc47fE194。
根据慢雾 MistTrack 团队跟进分析,目前资金已被兑换为 ETH 后跨链到了 BSC 链,后被兑换为 BNB 后转移到 Mexc 交易所;手续费来源同为 Mexc。慢雾安全团队将持续协助社区跟进此次 Rugpull 事件。
相关 BSC 链地址:0x71627b3b42e1671e2c4dcb7646cfe458402f9b97
0x9da26ad59e56c954cb5a1da2034aaeb08524d92e
0x514febf2db7fc903455eca33f8b08ab874e9021d[2023/4/13 14:01:08]
这个状态更新和证明被提交到L1的zkrollup智能合约并被验证,就会更新在L1的区块链上;
用户可以使用这种L1状态来检索他们的资产,从而实现完全的自我托管,所以zkrollup也被认为继承了以太坊安全。
zkSync L2网络ETH锁仓数量已超9万枚:2月23日消息,Dune Analytics数据显示,当前zkSync L2网络ETH锁仓数量已超9万枚,从以太坊主网向zkSync L2网络转账的交易共累计超过35万笔,总锁仓价值达到7500万美金。其中独立地址数约为24万。值得注意的是,实际的zkSyncL2激活账户数应该高于独立地址数,因为用户可以直接通过L2间的转账实现账户激活。[2022/2/23 10:10:28]
zkEVM的必要性
众所周知,第一代的ZKRollups是不支持EVM的,可编程性和可组合性较差,只能限定在一些特定的场景,比如:Loopring只能限定在Payments&Swaps等场景;Immutable只能限定在NFTMinting&Trading&Games等场景;zksync1.0其实也不支持zkEVM。不具有通用性。
后来,头部的那些ZKRollups开始探索,在ZKRollup上研发支持EVM字节码的代码执行环境,从而使得以太坊上的智能合约可以从以太坊迁移到ZKRollup上,而无需从头开始编写代码。
EVM是第一个图灵完备的区块链虚拟机,于2015年发布。它是迄今为止最久经考验的区块链虚拟机,也是以太坊非常重要的智能合约基础设施。甚至在谈到其他区块链时,也会将EVM兼容与否作为一个评判维度,因为EVM兼容的背后代表的不仅仅是智能合约执行环境,也代表着可用的以太坊生态和工具集,更代表着不可忽视的网络效应。所以,ZKRollups也没敢忽略这一块儿。
以太坊扩容方案zkSync将通过OKEx实现法币出入金通道:11月11日消息,以太坊扩容方案zkSync开发团队Matter Labs宣布与OKEx达成合作关系,双方的第一个合作目标是在OKEx上支持直接向zkSync的二层网络提供法定货币的提现和充值功能。zkSync表示此次集成正在进行中,后续OKEx还会提供更多在zkSync上的业务。(Medium)[2021/11/11 6:46:17]
zkEVM则可以理解为将EVM作为智能合约引擎运行在ZKRollup中。zkEVM的目标是在不失去Rollup性能优势的基础上,将以太坊体验完全带入到L2。
截至目前,zkSync2.0、PolygonHermez2.0、Scroll等头部的通用ZKRollup项目都已经先后推出了zkEVM测试网,StarkNet则已经进入到了AlphaMainnet阶段。
zkEVM的兼容性分类
当前的ZKRollups的zkEVM与Ethereum本身并非完全兼容,更遑论“以太坊等效”的终极愿景。所以,不仅以太坊本身的升级规划在迁就Rollup友好型,各个ZKRollup项目也一直在解决与以太坊的兼容性问题。
Vitalik根据与现有EVM基础设施的兼容性程度,将zkEVM通用ZKRollup分为4类:
ZKSwap 开启 FEI 和TRIBE 流动性挖矿 流动性超1800万美金:ZKSwap官方消息称,ZKSwap已经上线Fei(FEI)和Tribe(TRIBE)代币,并于北京时间2021年4月4日18时开启了 TRIBE/FEI、FEI/ZKS、TRIBE/ZKS 3个交易对的流动性挖矿活动,总奖励达90万ZKS。
据ZKSwap.info数据显示,活动开启后, ZKSwap Layer2 资产迅速增加,截至北京时间2021年4月4日20时,上述活动币对流动性已达1800+万美金,平台 Layer2 总资产也已超过 5 亿美金。
另外,ZKSwap 目前正在进行第二期流动性挖矿及交易挖矿活动,更多活动详情请查看原文。[2021/4/4 19:45:21]
Type-1:完全等效于以太坊
Type-1型zkEVM力求完全且毫不妥协地与以太坊等效。无需改变以太坊系统的任何部分,无需取代哈希、状态树、事务树、预编译或任何其他共识逻辑。简而言之,Type-1型的zkEVM完全等效于Ethereum。
Type-1型zkEVM能够像以太坊一样验证以太坊区块,或者至少验证执行层端。
Type-1型zkEVM是以太坊最终需要的,也是Rollups的最理想选择。一方面,Type-1型zkEVM可以让Rollups重用大量的基础设施;另一方面,Type-1型zkEVM能使得以太坊Layer1本身更具可扩展性,因为在Type-1型zkEVM上探索的一些对以太坊的修改,也许未来会被引入到Ethereum本身。
ZKSwap测试网激励发放完成,Layer2转账成本为以太坊的1%:官方消息,基于ZK Rollup扩容技术的AMM去中心化交易所 ZKSwap (ZKS)表示,其测试网激励的ZKS在ZKSwap的 Layer2 发放完成,在Layer2发送9000笔转账合计消耗的Gas成本(Layer2 到 Layer1 的上链费用)为1500美金。
对比而言,在以太坊主网完成9000笔转账需要消耗18万美金的成本,ZKSwap上Layer2的转账成本只有以太坊的1%左右。官方预计,ZKSwap将在2月17日开启代付Gas费用挖矿活动(Proof of Gas)和智能合约锁仓挖矿活动。并在2月19日开启流动性挖矿活动和交易即挖矿活动。[2021/2/16 19:52:20]
当然,Type-1型zkEVM也有缺陷。以太坊最初并非围绕ZK友好型设计的,因此以太坊协议的许多部分需要大量计算才能进行ZK证明。Type-1型与以太坊一样,无法缓解在这个事情上的低效。针对这个问题,目前行业里提出的解决方案主要是:通过巧妙的工程大规模并行化证明,或通过ZK-SNARKASIC来实现硬件加速。
目前,主要有两个团队在尝试探索Type-1ZK-EVM,一个是PrivacyandScalingExplorationsteam,一个是Taiko。
Type-2:完全等效于EVM
Type-2型zkEVM力求完全等效于EVM,但不完全等效于以太坊。它们与现有的应用程序也完全兼容,但需要对以太坊进行一些小的修改,以使开发更容易并更快地生成证明。
Type-2型zkEVM对区块结构和状态树之类的数据结构有一些修改。由于这些是EVM本身无法直接访问的结构,所以在以太坊上运行的应用程序几乎可以直接在Type-2型zkEVMRollup上运行。虽然无法按原样直接使用以太坊执行客户端,但通过一些修改仍可以使用它们,并且还可以使用EVM调试工具和大多数其他开发工具。
通过删除部分不必要的和ZK不友好的以太坊堆栈,Type-2zkEVM的证明时间比Type-1zkEVM更快些。这些修改虽然显著提高了证明者的效率,但并没有根本性解决证明时间慢的问题。总而言之,Type-2的证明时间还是很慢。
Type-3:几乎等效于EVM
Type-3型zkEVM几乎与EVM等效,在兼容性方面也有所牺牲,但其EVM更易于开发。
Type-3型zkEVM通过删除一些在zkEVM中很难实现的功能,以及在处理合约代码、内存或堆栈方面的调整,总体在等效性方面做出了一些牺牲,实现了更多的验证器时间、并使EVM更易于开发。
在兼容性方面有所牺牲,由于有一些应用程序使用了被Type-3型zkEVM删除的预编译,这些应用程序需要对其中的部分进行重写。
目前,Scroll和Polygon都属于Type-3。当然,从长远来看,还没有哪个zkEVM团队公开表明愿意长期停留在Type-3。Scroll和PolygonHermez都在朝着Type-2型zkEVM的方向发展,虽然还有许多复杂的预编译还没有实现。
Type-4:高级语言等效
Type-4类实际上属于zkVM。Type-4系统通过获取以高级语言编写的智能合约源代码,并将其编译为明确设计为ZK-SNARK友好的某种语言来工作。
优劣势都很明显。有非常快的验证时间,因为Type-4类不对每个EVM执行步骤的所有不同部分进行ZK证明,而是从更高级别的代码开始,从而降低成本并获得更快验证时间。兼容性较差,合约在Type-4系统中的地址与它们在EVM中的地址不同;手写的EVMbytecode更难使用;很多调试的基础设施不能被继承,因为这些基础设施是运行在EVM字节码上。
总而言之,Type-4属于语言级别等效,与字节码级别等效相比在兼容性方面有较大差距。根据Vitalik的观点,目前主要有Zksync属于Type-4类,尽管随着时间的推移它可能会增加对EVM字节码的兼容性;基于Nethermind的warp项目正在构建从Solidity到Starkware的Cairo编译器也会把StarkNet变成Type-4型。
各类zkEVM的比较
这些zkEVM并没有绝对的优劣之分。它们只是在兼容性与速度之间有所取舍,Type-1型zkEVM与以太坊的兼容性最高,但证明速度较慢;Type-4型zkEVM与以太坊的兼容性较差,但验证速度更快。而且我们会发现,现有的ZKRollup的明星项目,包括Zksync、StarkNet、Polygon、Scroll等都属于Type-4/Type-3这样的与以太坊兼容性没有那么高的zkVM/zkEVM类型。
Vitalik是希望随着时间的推移,通过zkEVM的改进和以太坊本身的改进相结合,最终所有zkEVM都成为Type-1类。这样的好处在于,未来会有多个zkEVM,既可以用于ZKRollup,也可以用于验证以太坊链本身。
Vitaliki提出的观点,一般来说很容易达成整个行业的共识,我也非常认可。Type-1型zkEVM的项目在Ethereum生态自然是最受欢迎的、也比较匹配EthereumL1。但Type-4类zkVM也未尝不是执行层项目的一个好的技术方案选择。主要有两点考虑:
放在ModularBlockchain的叙事下,zkVM更方便对接其他L1。如果跳出只是做以太坊生态L2的思维,没有在字节码级别兼容以太坊虚拟机,而是选择采用zkVM,也许反而方便未来对接到其他的L1共识层;
现在ZKRollup的性能顶板是受限于证明生成速度,Type-4类zkVM有优势。执行层的生成证明的速度还是非常重要的,L2把执行层的性能做到极致,也未尝不是一个好的思路。虽然说未来能够通过ASIC硬件加速来提高生成证明的效率,但效果犹未可知,Type-4类zkVM的证明生成速度较快是个挺重要的优势。
当然,zkEVM的兼容性和速度实际上并不是开发者考量基于哪个ZKRollup去做应用的唯一指标。还有许多其他的因素会影响他们的选择,比如:
费用:以哪些代币支付费用,L2费用的降低程度也是一个非常重要的考量因素,但由于多数通用ZKRollup项目还处于测试网阶段,尚无法做对比;
生成证明的规则:支持哪些人作为Prover,甚至采用哪种硬件来加速生成证明;
L2交易排序的规则:采用单个Sequencer还是采用去中心化的方式;
自托管:是否有明确的机制来确保L2发生事故的时候仍然能够在L1恢复用户资产;
数据可用性:完整的数据可用性成本自然要高些,是否可接受有些ZKRollup采用的较低成本的数据可用性模式。
总而言之,每种ZKRollup的zkEVM是在诸多性能中有所取舍,实际并没有绝对的优劣之分。
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