什麼是 zkEVM – EVM、zkEVM 的類型、Polygon zkEVM、zkSync 和 Scroll

我們繼續通過以太坊上的第 2 層技術探索可能的可擴展性解決方案。隨著 StarkWare 或 zkSync 等技術的引入，這一子領域的一個主要組成部分尚未得到適當探索。

那就是 zkEVM，代表零知識以太坊虛擬機。雖然我們已經探討了什麼是零知識和 zk-rollups，但我們還沒有研究這些與 EVM 兼容或 EVM 等效的技術示例。這就是今天文章的主題。

什麼是EVM？

與往常一樣，在深入探討更困難和復雜的主題之前，我們將從簡單的概念開始，然後我們將以此為基礎進行構建。這就是為什麼我們需要在了解 zk-EVM 之前介紹 EVM 的原因之一。

EVM（以太坊虛擬機）是一種允許以太坊區塊鏈在其網絡上執行交易的機制。它由預先確定的規則和規定哪些交易有效的規則集組成。理論上，EVM 是運行以太坊網絡的計算機，其主要目標是確保區塊鏈狀態更改的完整性。

然後，這台超級計算機通過創建從以太坊網絡所有個人計算機的集體輸入中獲取的條件，為整個以太坊提供功能。多虧了它們，網絡用戶才能進行交易或部署智能合約等操作，並利用去中心化金融 (DeFi)等世界。

雖然所有這些在理論上聽起來不錯，但在實踐中還需要做一件事才能表現得相當令人滿意。這就是可擴展性，因為交易成本太高，而整體吞吐量太低。這就是基於匯總和零知識證明的不同解決方案發揮作用的地方。

什麼是 zkEVM？

zkEVM（零知識以太坊虛擬機）是一種虛擬機，是以太坊上的第 2 層擴展解決方案，可提高交易的吞吐量。它生成零知識證明來驗證程序的正確性，同時執行支持零知識技術的智能合約。 

多虧了這個過程，在第 2 層上將交易一起批處理以形成單個交易，然後將其廣播到第 1 層，許多交易成為一個交易，從本質上降低了成本並提高了整個網絡的吞吐量。

因此，zkEVM 與 zk- rollups非常相似。事實上，它們可以被認為是 zk-rollups 中使用的相同但升級的技術。zkEVM 試圖將以太坊環境複製為“rollup”，這意味著它希望允許開發人員在這些服務的基礎上進行構建，並通過這些技術類似於本地以太坊網絡。因此，所有 zkEVM 應用項目都試圖實現相同的目標，即創建一種感覺像以太坊 layer-1 網絡的 zk-rollup 體驗。

這是以前缺乏的東西，因為智能合約以及簡單的代幣交換和支付缺乏執行能力。但是，通過 zkEVM，由於其特性，這應該是可能的。

zkEVM 的類型

zkEVM的有趣之處在於它們的理解方式似乎不同。例如，區別似乎在於 EVM 兼容解決方案和 EVM 等效解決方案之間。在這種情況下，兼容性和等價性之間的區別如下。

EVM 等效解決方案是這樣的，它 100% 讓人想起在以太坊上開發的經驗。在這種情況下，開發人員擁有與以太坊主網上使用的工具和框架完全相同的所有工具和框架。通常，對等性對於開發人員來說非常重要，因為它確保在層之間遷移時需要更少的開銷。Arbitrum 和 Optimism 就是此類項目的例子。

另一方面，兼容性意味著並非所有框架或工具都插入到給定的解決方案中。例如，一些智能合約需要重寫，有時需要使用完全不同的編程語言。此外，匯總可能不完全支持某些操作。總的來說，這可能會導致問題並導致錯誤。例如，雖然 Polygon zkEVM 預計與 EVM 等效，但最好描述為 EVM 兼容，但 zkSync 也是如此。

一般來說，EVM 兼容和 EVM 等效之間的界限非常模糊和不精確，以至於有些人可能認為一個項目是 EVM 兼容的，而其他人則將其定義為 EVM 等效。Vitalik Buterin 本人想澄清這張圖中不同類型的EVM 項目的迷霧。

頂級 zkEVM 項目

話雖如此，已經提到了一些與 zkEVM 相關的不同項目。他們是什麼，他們想做什麼？

1.Polygon Hermez – Polygon zkEVM

Polygon zkEVM是第一種支持 EVM 兼容性的 zkEVM。它使用 STARK 和 SNARK 證明來驗證程序執行的正確性。STARK（可擴展透明知識論證）用於生成交易狀態的有效性證明，而 SNARK（簡潔非交互式知識論證）用於評估 STARK 證明的正確性。

這種解決方案的組合允許安全性以及速度和低交易費用。Polygon 自 2021 年以 2.5 億美元收購 Hermez Network 以來一直在開發該解決方案。然後，在 2022 年 7 月，它宣布將 Polygon Hermez 更名為 Polygon zkEVM，目前正在開發中。

2.zkSync – 物質實驗室

zkSync 是另一個屬於 EVM 兼容 zk-rollup 類別的解決方案。我們在本文中連貫地介紹了這個主題。但是，為了指出 Polygon zkEVM、Scroll 和 zkSync 之間的區別，這裡是關鍵要點。

zkSync 與以太坊兼容，因為它將用 Solidity 編寫的合約代碼編譯為 Yul，並將 Yul 字節碼重新編譯為自定義的、電路兼容的字節碼集，這是專門為zkSync 的 EVM 設計的。zkSync 目前由 Matter Labs 開發，並得到了一些重要支持者的支持，例如 Ethereum Foundation、BitDAO 或 Curve。

3.滾動

Scroll是另一種嘗試將 zkEVM 實現到以太坊的解決方案。目前看來，該解決方案將屬於第 2 類 EVM，就像 Polygon 一樣，它在許多方面都很相似，例如其架構。

該項目得到隱私和擴展探索小組的支持，其目的是構建和實施第一個 EVM 等效 zkEVM。此外，Scroll 高度重視安全性和透明度的重要性。

總的來說，還有其他解決方案也可以屬於此類，例如 StarkWare 或 AppliedZKP zkEVM。儘管所有這些項目都試圖以某種方式超越另一個，但截至目前，無法判斷哪個更好。他們都在致力於他們的發展，但主要是實施階段或未來的用例將為這場比賽帶來解決方案。

預計到 2022 年底和整個 2023 年，該領域會帶來很多有趣的消息，所有這些項目都將盡可能努力和快速地工作，以成為一個領先的可擴展性解決方案，並將成為常態。

結論

zkEVM 有可能顯著改善任何以太坊用戶的整體體驗。由於幾個項目已經在研究這個解決方案並試圖實施它，因此它們之間存在持續的競爭，這只會使整個網絡受益。雖然他們中的大多數仍處於開發階段，但預計有幾個將很快發布他們的 alpha 和 beta 版本，2023 年是 zkEVM 實施和使用的關鍵墊腳石。