最近,很多“ZK-EVM”項目很快相繼發出公告。Polygon開源了他們的ZK-EVM的項目,ZKSync發布了ZKSync2.0的計劃,而Scroll作為相對的新秀,最近也宣布了他們的ZK-EVM項目。還有PrivacyandScalingExplorations團隊、NicolasLiochonetal的團隊,以及Nethermind團隊致力于將EVM的Solidity語言轉譯為StarkWare的ZK友好語言Cairo的一個Alpha編譯器,這些團隊都在為此不斷努力,當然,還有一些項目我沒有例舉出來。
這些項目的核心目標是一致的:利用ZK-SNARK技術對以太坊類交易的執行生成加密證明,不是讓證明更易于驗證以太坊鏈本身,就是構建相當于以太坊所提供的一些功能,但比它更具有可擴展性的ZK-rollups。但這些項目之間也有些細微區別,并且他們在實用性和速度之間所做的權衡也有差異。這篇文章將描述不同EVM等效“類型”的分類學,以及每種類型的優勢和開銷。
概覽
類型1:完全以太坊等效的ZK-EVM
第一類ZK-EVM力圖成為完全不妥協的以太坊等效ZK-EVM。他們不會更改以太坊系統的任何部分來讓它更容易生成證明:不會替換哈希、狀態樹、交易樹、預編譯或是共識中的其他邏輯,不管這些部分多么次要。
優勢:完美的兼容性
ZK-EVM的目標在于,能夠像目前以太坊驗證區塊那樣——或者至少,驗證執行層上面的區塊。
馬斯克關注以太坊創始人Vitalik Buterin推特賬號:6月21日消息,據Big Tech Alert監測信息,埃隆·馬斯克(Elon Musk)5小時前于推特新增關注以太坊聯合創始人Vitalik Buterin的賬號。[2023/6/21 21:51:37]
第一類的ZK-EVM正是我們最終所需要的,能讓以太坊L1本身更具有可擴展性。長期來看,在第二類和第三類的ZK-EVM中試驗得出的對以太坊的修改,可能會被合理引入至以太坊上,但是這種重新架構本身具有復雜性。
第一類ZK-EVM對Rollup來說也是理想的,因為它們讓Rollup可以重復利用基礎設施。比如,以太坊執行層客戶端可以像原來那樣生成和處理Rollup的區塊,所以區塊瀏覽器、區塊生成等工具可以輕松重新使用。
劣勢:證明生成時間慢
以太坊原本的設計并不是ZK友好的,因此,以太坊協議中的許多部分都需要花費大量的計算來生成ZK證明。第一類ZK-EVM旨在完全復制以太坊的環境,因此,它無法緩解這些計算低效性問題。目前,以太坊區塊證明需要花費多個小時才能生成。這可以通過巧妙的工程,或從長遠來看,通過ZK-SNARKASIC來緩解低效性問題。
誰在構建第一類ZK-EVM?
PrivacyandScalingExplorations團隊正在努力構建第一類ZK-EVM。
類型2:完全EVM等效的ZK-EVM
第二類ZK-EVM力爭成為完全EVM等效但也不那么以太坊等效的ZK-EVM。也就是說,“從內部來看”,他們完全就像以太坊一樣,但是在外部與以太坊有一些區別,尤其是區塊結構和狀態樹等數據結構。
以太坊新聞周刊創始人:Vitalik 并未出售3000枚以太坊:11月15日消息,以太坊新聞周刊創始人Evan Van Ness發推稱,詢問Vitalik Buterin后得知,0xe692開頭的錢包地址非V神所有,所以這是假新聞。
此前消息,據慢霧監測顯示,以太坊創始人Vitalik Buterin地址(0xe692開頭)近日在Uniswap V3上分三筆將3000枚以太坊兌換為了400萬美元的USDC。[2022/11/15 13:06:16]
它的目標在于,與現有的應用完全兼容,但它會對以太坊做一些較小的修改,讓開發更容易,也讓證明生成得更快。
優勢:在虛擬機層面完全等效
第二類ZK-EVM會改變存儲著如以太坊狀態的數據結構。幸運的是,因為EVM本身就不能直接訪問這些數據結構,所以對原本在以太坊上運行的應用程序沒什么影響,它們仍能在第二類的ZK-EVMrollup上運行。你可能無法像原來那樣使用以太坊執行層客戶端,但你可以通過一些修改來使用客戶端,并且依舊能使用EVM調試工具和大部分其他開發者基礎設施。
還存在少數例外情況。當驗證以太坊歷史區塊的默克爾樹證明來驗證歷史交易、收據或狀態的聲明時,應用程序出現了不兼容。如果ZK-EVM用不同的哈希函數來替換Keccak,那就會損壞這些證明。而且,我經常建議不要這樣構建應用程序,因為未來的以太坊更新甚至會影響以太坊上的應用。更好的選擇是以太坊自己添加不會過時的(future-proof)歷史訪問預編譯。
劣勢:已經改進過了但還是證明時間太慢
歐洲電競組織Team Vitality與Tezos達成技術合作伙伴關系:金色財經報道,歐洲電子競技和游戲組織Team Vitality宣布與Tezos達成為期三年的技術合作伙伴關系。雙方將共同努力,為其社區提供與明星玩家互動的新方式。Team Vitality將與Tezos生態系統合作,教育粉絲了解區塊鏈作為游戲體驗的一部分的好處,并促進該技術的進步。[2022/1/7 8:30:53]
第二類ZK-EVM能比第一類提供更快的證明生成時間,它主要通過移除部分以太坊堆棧,這部分堆棧依賴于具有不必要復雜性和ZK不友好的加密學。特別是,這些堆棧可能會更改以太坊的Keccak和基于RPL的Merklepatriciatree,也許還會更改區塊和收據結構。第二類ZK-EVM則是會使用不同的哈希函數,如Poseidon。自然而然地,它會修改狀態樹以儲存哈希碼和Keccak,不需要驗證哈希以處理EXTCODEHASH和EXTCODECOPY操作碼。
這些修改極大地改善了證明生成的時間,但它們沒有解決所有問題。這類ZK-EVM繼承了EVM本身帶來的低效性和ZK不友好問題,所以像原本那樣基于EVM生成證明的低效情況依然存在。內存就是最簡單的例子:因為MLOAD可以讀取任何32字節,包括“無序的”代碼段,MLOAD也不能單純理解為對一段代碼的讀取;確切地說,它可能需要讀取兩個連續的代碼段和執行位操作來結合運行結果。
誰在構建第二類ZK-EVM?
Scroll的ZK-EVM項目正在構建第二類ZK-EVM,PolygonHermez也是。即使如此,還沒有項目真的成為第二類ZK-EVM;尤其是很多更加復雜的預編譯還沒實現。所以,目前來說,這兩個項目應該說屬于第三類ZK-EVM。
Cosmos跨鏈橋Gravity Bridge已啟動,明年初將遷移至Cosmos Hub:12月16日消息,負責管理Cosmos(ATOM)生態系統的瑞士非營利組織Interchain Foundation周三宣布啟動由去中心化互聯網服務提供商Althea構建的跨鏈橋Gravity Bridge。
Gravity Bridge允許在以太坊和Cosmos區塊鏈之間轉移ERC-20代幣。在最初階段,Gravity Bridge將作為一個獨立的鏈運行,然后在明年初遷移至Cosmos Hub。其關鍵技術特征包括跨兩個鏈的可互換代幣發行,以及對以太坊到Cosmos預言機的支持。(Cointelegraph)[2021/12/16 7:43:34]
類型2.5:EVM等效,除了gas開銷
在最糟糕的情況下,有一種能夠極大地改善證明生成時間慢的方式是,大大提高那些難以在EVM中生成ZK證明的執行所花的gas開銷。這些執行可能涉及預編譯、KECCAK操作碼,還可能涉及調用合約的特定模式、訪問內存/存儲或是回滾。
更改gas開銷可能會降低開發者工具的兼容性,損壞一些應用,但總體上,它的風險比“更深入地”變更EVM來說更少。開發者需要注意,不要消耗超出一個區塊所容納的gas上限,也永遠都不要用硬編碼gas數來進行調用。
另一種管理資源限制的方式是,只要對每個操作能被調用的次數設定硬限制就好了。這在電路中的實現很簡單,但是對EVM的安全假設就不太好了。我更愿意將這種方法稱作第三類ZK-EVM,而不是類型2.5。
美國總統特朗普提名Dan Berkovitz為民主黨CFTC專員:據ethnews消息,美國總統特朗普提名Dan Berkovitz為第五位也是最后一位商品期貨交易委員會專員。迄今為止,Berkovitz對加密貨幣市場提出了有限的評論。 2017年10月,在CFTC發布加密貨幣入門之前不久,他就曾針對ICO表示:“人們可能沒有意識到他們正在進入商品業務。突然之間,這是CFTC需要警惕的一個領域,這是人們需要認識到的。”[2018/4/18]
類型3:幾乎是EVM等效的
第三類ZK-EVM幾乎是EVM等效的,但需要對完全等效性做一些犧牲,以進一步改善證明生成時間,并促進EVM更易于開發。
優勢:易于構建,證明生成時間更快
第三類ZK-EVM也許會取消一些格外難以在ZK-EVM實現中實現的功能。預編譯通常會是這類功能中最難實現的;此外,這類ZK-EVM有時也在處理合約代碼、內存和堆棧方面有些許不同。
劣勢:兼容性更差
第三類ZK-EVM的目標是與大部分應用程序兼容,它只需要對剩下的應用進行極少的改寫。即使是這樣,也需要對一些應用進行改寫,因為這些應用會使用第三類ZK-EVM已經取消的預編譯,或是因為它們對邊緣情況有著微妙依賴性,而VM會以不同的方式處理。
誰來構建第三類ZK-EVM?
Scroll和Polygon現在的形式都屬于第三類ZK-EVM,盡管他們預計會隨著時間改善兼容性。Polygon的設計很獨特,他們用著自己的內部語言zkASM驗證ZK,并且他們會使用zkASM的實現來轉譯ZK-EVM代碼。雖然其實現細節是這樣的,但我還是愿意把它稱為真正的第三類ZK-EVM。它依舊能夠驗證EVM代碼,只是用著一些不同的內部邏輯罷了。
現在,還沒有ZK-EVM團隊想要成為第三類ZK-EVM;該類型僅僅是完成預編譯添加這一復雜工作和項目能夠轉為類型2.5之前的過渡階段。然而,通過添加新的ZK-SNARK友好的預編譯,為開發者提供證明生成時間短、gas開銷低的功能,第一類和第二類ZK-EVM在未來可能會自發成為第三類ZK-EVM。
類型4:高級語言等效
第四類ZK-EVM系統的工作原理是,采用高級語言編寫智能合約源碼),并將這些源碼編譯為一些明確設計成ZK-SNARK友好的其他語言。
優勢:極快的證明生成時間
不將EVM的每個執行步驟的所有環節生成ZK證明,而是直接開始證明高級語言編寫的代碼,這樣你可以避免掉很多開銷。
在本文,雖然我只用了一句話來描述這種優勢,但這句話不應該被解讀為價值判斷!從高級語言直接編譯真的可以極大地減少開銷,并通過讓證明過程變得容易而推動去中心化。
劣勢:兼容性更差
一個用Vyper或Solidity編寫的“正常”應用程序能夠被編譯出來,并且它“可以運行”,但在很多重要情況下,很多應用會變得不“正常”:
第四類ZK-EVM的系統中的合約地址與EVM中的可能不一樣,因為CREATE2合約地址取決于具體的字節碼。這破壞了依賴于尚未部署的“反事實合約”的應用、ERC-4337錢包、EIP-2470單例和許多其他應用程序。
手動編寫的EVM字節碼更難投入使用。很多應用程序為了效率,會使用手動編寫部分EVM字節碼。盡管有很多種方式可以實現對這類有限制的EVM字節碼的支持,可以在無需完全成為第三類ZK-EVM的情況下將這些用例應用起來,但第四類ZK-EVM的系統可能不會支持這種手動編寫的字節碼。
很多調試基礎設施無法繼續生存,因為這種基礎設施都基于EVM字節碼運行。盡管如此,但我們可以通過“傳統”高級語言或中間語言更輕松地訪問調試基礎設施,以減輕這種劣勢。
開發者應該留心這些問題。
誰在構建第四類ZK-EVM?
ZKSync系統就是第四類ZK-EVM,雖然它可能會隨著時間提高EVM字節碼的兼容性。Nethermind的Warp項目正在構建從Solidity語言轉譯為StarkWareCairo語言的編譯器,這個編譯器將會把StarkNet變成真正的第四類ZK-EVM系統。
各個ZK-EVM類型的未來
并不是說這些類型比其它類型“更好”或“更差”。相反,相較之下他們各有不同:從類型1至類型4,編號較低的ZK-EVM類型和現有的基礎設施更加兼容,但運行得更慢;而編號較高的ZK-EVM類型則和現有的基礎設施不那么兼容,但運行得更快。總之,對所有ZK-EVM類型的探索有益于該領域的健康發展。
另外,ZK-EVM項目可以隨著時間的推移,輕松地從編號高的ZK-EVM開始,然后轉為編號低的類型。例如:
ZK-EVM可以在一開始作為第三類ZK-EVM投入使用,不去加入一些特別難以生成ZK證明的功能。之后,他們可以隨著時間的推移而加入那些功能,繼而轉變為第二類。
一開始作為第二類別的ZK-EVM,通過在完全兼容以太坊的模式下運行,或使用在修改后能更快生成證明的狀態樹,這類ZK-EVM可以在之后變成第二類和第一類ZK-EVM的混合類型。Scroll就正在考慮向這個方向發展。
一些一開始屬于第四類系統的ZK-EVM項目,可以通過之后添加EVM代碼處理的功能,繼而隨著時間變成第三類ZK-EVM。
如果以太坊自身為了變得更加ZK友好而采用一些修改,那么第二類和第三類可以成為第一類ZK-EVM。
第一類或第二類ZK-EVM可以通過增加驗證ZK-SNARK友好語言代碼的預編譯,變成第三類ZK-EVM。這為開發者在以太坊兼容性和運行速度之間提供了一個選擇。這可以算是第三類ZK-EVM,因為它會破壞完美的EVM等效,但出于實際意圖和目的,它可能還會具有很多第一類和第二類ZK-EVM的優勢。它不好的地方可能是,一些開發者工具無法理解ZK-EVM的自編譯,雖然這點也可以修復:開發者工具可以通過支持包括EVM代碼等效的預編譯實現在內的配置格式,以此增加通用的預編譯支持。
就個人而言,通過結合ZK-EVM中的改進與讓以太坊變得更加ZK-SNARK友好的改進,我希望這些項目全部慢慢變成第一類ZK-EVM。在這樣的未來里,我們也會有多種ZK-EVM實現,可以用于ZKrollup,也能用來驗證以太坊鏈本身。理論上,以太坊沒有必要標準化單個ZK-EVM的實現來供L1使用;不同客戶端可以使用不同的證明,我們才能繼續從代碼冗余中獲益。
不論如何,我們還需要一些時間來迎接這種未來。同時,我們也會在擴容以太坊和開發基于以太坊ZKrollup的不同賽道上看到大量創新。
序言 盡管Web3+品牌是一個被普遍看好的方向,但目前缺乏一個從底層邏輯上完全不同于Web2的敘事邏輯,Web3品牌在當前現狀更多以營銷策略的方式進行嘗試,但是由于缺乏一個根本性的敘事.
1900/1/1 0:00:00比特幣現金價格從135美元兌美元開始新的下跌。價格現在低于130美元區域和55簡單移動平均線。在BCH/USD貨幣對的4小時圖上,價格跌破關鍵看漲趨勢線,支撐位在131美元附近.
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