Longhash：为什么我们投资Kakarot

作者：Longhash Ventures；翻译：金色财经0xxz

前言

ZK-rollups已成为在其以rollup为中心的路线图中扩展以太坊的最可行解决方案之一。链上数据可用性、比乐观rollup更快的最终确定性、加密有效性证明以及 ZK 堆栈不断优化是其日益流行的一些原因。

图片来源：TheBlock

ZK rollup面临的挑战

虽然 ZK-rollups 依赖于无需信任的加密机制来确保安全，而不是像乐观 Rollups 那样依赖让参与者保持诚实激励机制，但由于零知识技术的复杂性和 EVM 对 ZK 的不友好，ZK-rollups 很难建设。zkEVM 面临的主要挑战之一是以可证明且经济高效的方式实施 Keccak MPT。由于EVM的非ZK友好设计，所有ZK rollup都需要在EVM合规性和性能之间做出权衡。与 EVM 和现有以太坊基础设施的高兼容性会导致性能较差（证明时间和成本较高），而通过使用 ZK 友好的 VM 和语言来优化性能会导致 EVM 兼容性较差。有关性能和兼容性权衡的更多详细信息，请参阅Vitalik的文章“不同类型的L2”。

图片来源：Vitalik Buterin 

目前许多不同的团队正在构建 ZK-rollups，其中大多数团队的方法略有不同。Taiko 致力于通过支持以太坊的所有操作码和预编译并维护相同的数据结构和共识逻辑来实现以太坊的完全兼容性。Scroll 和 Polygon zkEVM 致力于构建字节码兼容的 zkEVM。原生 EVM 字节码可以在 L2 上执行，但与以太坊有一些区别，特别是在区块结构和状态树等数据结构方面。zkSync 和 Starknet 通过构建高性能和 ZK 友好的 VM 并添加对 Solidity 和以太坊工具的支持作为顶部的附加层来优化性能。

Kakarot概述

Kakarot 是一种新的2.5型zkEVM，定位为顶级扩展解决方案之一。它是使用 Cairo 开发的以太坊虚拟机 (EVM) 的实现。Cairo 是一种编程语言，可以生成计算痕迹（traces），可用于生成基于 STARK 的 ZK 证明。Starknet 利用 Cairo 在链的区块内表达智能合约的执行。

Kakarot 的方法可以与用 Golang 编写的 Geth 的 EVM 进行比较。用 Cairo 编写的 EVM 的主要区别因素是 Cairo 计算可以通过 CairoVM 生成执行痕迹（traces），然后可以使用 Stone 或 Sharp 生成 Stark 证明。由于所有密码学均由 Starknet 和 CairoVM 处理，因此 Kakarot 只需专注于 EVM 的工程设计。

图片来源：Kakarot 作为被enshrined EVM

Kakarot是如何开始的？

2022 年 7 月 20 日，Starkware 团队的 Sahar Papini 在Twitter 上发布了在 Cairo 上构建 zkEVM 的想法。Abdel 是 Starkware 探索团队的负责人，也是以太坊核心开发团队的一部分，于 2022 年 10 月开始实施该项目。大约在同一时间，Starknet 的开源构建者社区在 Onlydust 的帮助下，并行开始了一个类似的项目。前者在里斯本 StarknetCC 期间吸收了后者。经过核心贡献者在里斯本的一家黑客之家工作一周后，Kakarot 团队成立了。Kakarot 从第一天起就采用开源、开放贡献和社区驱动的技术策略原则。到 2022 年 12 月，Kakarot 已实现100% EVM 操作码兼容性。截至目前，Kakarot 拥有近 50 位贡献者。

Kakarot 如何应对 ZK Rollup 的挑战？

Kakarot 的设计使其能够优化兼容性、性能和灵活性，而不会在任何方面做出太多牺牲。

兼容性： Kakarot 使开发人员能够在 Solidity 中编写程序并使用现有的以太坊工具。这显著改善了开发人员的体验，因为他们不必担心学习新语言，并且可以继续使用以太坊开发的工具生态系统（Foundry、Hardhat、Wagmi）。Kakarot 支持所有 EVM 操作码和 9 个预编译中的 8 个。用 Solidity 或任何其他 EVM 支持的语言编写的 dApp 可以部署到 Kakarot 上，无需对现有代码进行任何修改，也无需进行大量审计。最终用户还可以使用常用的工具链（Metamask、Wallet connect 等）与 dApp 进行交互。根据 Vitalik 的分类，Kakarot 属于 2.5 型zkEVM，并且正在完成所有预编译并探索Gas等效性，这将使其成为 2 型 zkEVM。

性能： Kakarot 利用 Starknet 的 CairoVM 和 STARK 有效性证明。这使得Kakarot能够利用不需要任何类型的可信设置并且具有量子抗性的有效性证明。随着量子计算研究的快速发展，STARK 证明为 Kakarot 提供了面向未来的技术堆栈。就性能而言，STARK 证明非常有前途。Celer Network 最近进行了一项练习，使用不同的 zk 证明框架对 SHA-256 的性能进行基准测试。starky（来自 Polygon Zero 的 STARK 框架）和 Boojum（zkSync 基于 STARK 的实现）与其他框架相比，具有最快的证明生成时间和更低的内存消耗，尽管代价是证明大小要大得多。这不是全面的比较，因为它仅比较 SHA-256 的性能，不包括 Starknet 证明者，但它确实提供了 STARK 框架功能的一些早期证据。