ZK 技术发展现状与未来展望

零知识证明(ZK Proof)技术及其应用正在加密世界中迅速发展。本文将对 ZK 技术的最新进展进行概述。

ZK 的发展趋势

以太坊正从单体架构向模块化设计转变。外部第三方解决方案越来越多地被用来扩展以太坊的数据和执行能力。在数据可用性方面,一些项目正在竞争。在执行方面,二层网络(L2)如 Arbitrum 和 zkSync 通过在链下执行交易并将结果汇总到以太坊主网,提供了更快速和便宜的用户体验。

以太坊主网目前每秒只能处理约 30 笔交易(TPS)。为了应对全球规模的活动而不造成严重网络拥堵,以太坊越来越依赖扩展创新来优化其执行能力。主要有两类解决方案:链上扩展和链下扩展。

链上扩展直接对区块链进行修改以提高交易处理能力,如以太坊的分片技术。链下扩展则是在以太坊之外构建执行环境,即 L2,以实现廉价快速的交易,然后将交易数据批量提交到以太坊主网。

ZK rollups:领先的基于 ZK 的链下扩容技术

目前最流行的 L2 解决方案是零知识 rollup(ZK rollup)。这种 L2 可以实现约 2,000 TPS,比以太坊主网提升了 65 倍。ZK rollup 使用零知识证明(ZKP)技术加密验证交易批次并发布到以太坊上。

目前规模较大的 ZK rollup 项目包括:

• dYdX:加密货币和衍生品交易所,TVL 3.75 亿美元
• 路印协议:用于交易和 NFT 的 L2,TVL 1.21 亿美元
• zkSync Lite:用于交易和 NFT 的 L2,TVL 6500 万美元
• ZKSpace:用于交易和 NFT 的 L2,TVL 4900 万美元
• Aztec Connect:用于隐私 DeFi 的 L2,TVL 1500 万美元

这些领先的 ZK rollup 项目主要基于 StarkEx 或 zkSync 技术构建。

Validiums 和 Volitions

除了 ZK rollup,Validium 和 Volition 也是值得关注的基于 ZK 的扩展方案。

Validium 在链下执行交易并通过链下零知识证明维护数据。这与 ZK rollup 将数据发布到链上不同。Validium 的性能更高,可实现 20,000+ TPS,但牺牲了一定的去信任性。

知名的 Validium 项目包括:

• Immutable X:以 NFT 为中心的扩展解决方案,TVL 1.23 亿美元
• Sorare:幻想体育 NFT 游戏,TVL 2100 万美元

Volition 是 ZK rollup 和 Validium 的结合,允许用户选择链上或链下数据可用性。这为应用程序提供了更多灵活性。zkSync 的 zkPorter 机制是一个值得关注的 Volition 系统。

zkEVM:扩展的圣杯

zkEVM 是与以太坊虚拟机(EVM)兼容的 ZK rollup。这使得应用程序可以更容易地从 L1 迁移到 L2。多个项目正在开发自己的 zkEVM 实现,这代表着 ZK rollup 技术的重要进步。

Vitalik Buterin 提出了从 Type 1 到 Type 4 的 zkEVM 分级方法。Type 1 与 EVM 完全等效,而 Type 4 仅与部分以太坊应用兼容。目前多个项目正在开发 Type 2 zkEVM。

主要的 zkEVM 项目进展:

• Polygon zkEVM:正在从 Type 3 向 Type 2 发展
• Scroll:正在构建 Type 2 zkEVM
• zkSync Era:自定义的 Type 4 zkEVM
• Starknet 的 Kakarot:目前处于 Type 3 状态

zkEVM 的最新进展

• Polygon zkEVM 主网测试版将于 3 月 27 日启动
• zkSync Era 刚向开发者开放主网,面向普通用户的版本即将推出
• Scroll 刚发布了 Goerli zkEVM 测试网
• Starknet 的 Kakarot zkEVM 正在加速开发

未来以太坊本身可能升级到 Type 1 zkEVM。与此同时,外部的 Type 2 到 Type 4 zkEVM 将继续发展,为开发者和用户提供独特的定制和增强体验。2023 年将是 zkEVM 技术进入实用阶段的重要一年。