全面对比以太坊主流ZK系Layer2

原文来源：链茶馆

以 ZK rollups 技术展开的项目不难看出最终目标都是 zkEVM，而从去年至今将是日常加密货币用户将能够首次尝试 zkEVM 的一年。

Layer 2 扩展是目前行业最关键的问题之一，原先 L1 是由以太坊本身实现的，在以太坊区块链上运行智能合约平台，但由于以太坊的原始架构存在吞吐量限制和高昂交易手续费等问题，因此需要构建 L2 扩展解决方案来提高交易速度和降低成本。

而基于 zkEVM 项目旨在提高以太坊的可扩展性和安全性，通过使用零知识证明、分片技术和其他技术来实现更快、更高效的交易。

zkEVM（Zero-Knowledge Execution Environment Virtual Machine）是一种利用零知识证明实现隐私保护的以太坊虚拟机。它允许以保护智能合约条款和合约中涉及的数据隐私方式执行智能合同，其中完全是通过零知识证明所实现的。

可以把 zkEVM 视为，在以太坊的智能合约执行过程中，部分数据可在不泄露原始数据的情况下进行处理和验证。项目若引入 zkEVM 可以有效提高智能合约的隐私性和性能，而借由 zkEVM，用户可以在保护隐私的前提下，以更快的速度执行包含秘密计算的智能合约。

根据 Vitalik 的解读， zkEVM 可分为：

（一）类型 1 PSE：（完全以太坊——等效）—— zkEVM 不会改变以太坊系统的任何部分，并力求完全等效。

（二）类型 2 Scroll（完全 EVM——等效）—— zkEVM 看起来会完全等同以太坊，但在数据结构和状态树等方面有所不同。

（三）类型 2.5 （EVM——等同于 gas、成本除外）—— zkEVM 显著增加 GAS 成本，以满足 EVM 中非常难以 zk 证明的特定操作，而开发人员在此处部署 dApp 时需要小心，因这些可能会破坏一些开发人员的工具。

（四） 类型 3 （几乎等效于 EVM）—— zkEVM 几乎等效于 EVM，但它们必须做出一些牺牲并删除那些难以在 zkEVM 系统中实现的功能。

（五）类型 4 （高级语言等效）——这些 zkEVM 在语言级别（Solidity、Vyper）是兼容的。

他们采用用这些语言编写的智能合约，并使其有可能用另一种用于构建 zkEVM 系统的语言进行编译。目前，zkSync 就是这样一种 zkEVM 实现。

zkEVM 分类与线路

目前以太坊扩容方案 Rollup 有两大不同的賽道，Optimistic Rollup 与 zk Rollup ，他们执行原理差不多，主要区别在于交易验证过程。

值得注意的是， zk Rollup 的“零知识证明（ZKP）”技术使用了诸如 SNARKs，这种加密方式验证并在以太坊上发布其交易批次。

因此可以将 ZK rollup 理解成，通过零知识证明（ZKP）将链下执行与链上数据结合起来，也逐步成为 ZK 主流解决方案。

但除了 ZK-rollup 之外，其实还有另外两种解决方案——Validium 和 Volitions。

首先，ZK-rollup 的运作简单来说是将多笔交易打包在一起，发布到 L1 上，同时发布一个证明（用零知识证明技术）来声称这些交易有效，一旦在 L1 上验证确实有效，zk-rollup 的状态就会更新。

这套证明机制也被称作“有效性证明”，目前 ZK-rollup 主要采用的证明机制有 zkSNARK 和 zkSTARK。

接着还有 Validium 和 Volitions。

ZK-rollup 将交易分批发送到L1上去执行，是一种无需信任的“自定义安全性”。Validium 则是直接在链下执行，并通过零知识证明来维护数据，只有需要的时候才在主网上验证取款请求的有效性证明。

所以 Validium 可扩展性更高于 ZK-rollup（目前最高的 TPS 可以达到 20000 以上），缺点即是，它把信任权交给链外“弱信任”第三方扩容，遭受攻击导致数据不可用或者用户无法取出资金的机率较高。

其中，解决安全的方式即是“采用 PoS 机制”，以经济激励来确保数据皆以储存在各个节点当中并且随时可用。

目前采用 Validiums 方案的代表项目是 Immutable X，以 NFT 为中心的扩展解决方案。Vitalik 也曾说过 Validium 严重被低估，其实大多数 dApp 用 Validium 就已经可以满足运行需求了。

至于 Volitions，它是 StarkWare 团队结合 ZK-rollup 和 validium 创造出的 Volitions 方案，顾名思义是关于“决断能力”。Volitions 本质上可同时提供 ZK-rollup 和 validium 两种服务，因为它们共享同一个状态根（state root），用户可以自行选择每笔交易的 DA 模式。

即便像上述所说， Validium 遭受到攻击导致数据不可用或者用户无法取出资金，ZK-rollup 上的资金仍然可以保证安全。因用户可在涉及重要资金往来时选择 ZK-rollup 模式，共享以太坊的安全性，如果是日常娱乐、社交或者小额交易，就可切换回 Validium 模式来提高速度并节省成本。

zkEVM 项目最新进展、分析

1.StarkNet