zkEVM 方案全面對比指南

zkEVM 正在爲以太坊帶來前所未有的可擴展性。面對衆多選擇,哪一種方案最爲出色?本文將深入比較PolygonzkEVM(及其2.0版本)、zkSync Era、Linea、Scroll和Taiko等主流zkEVM方案,爲您提供一份全面的指南。

zkEVM簡介

zkEVM是一種二層網路解決方案,通過處理交易並將證明提交回以太坊主網來實現擴容。它們利用零知識證明(ZK)技術和EVM兼容性,在不犧牲安全性和去中心化的前提下,大幅減少了以太坊主網的計算負擔,提高了整體可擴展性。

然而,不同的zkEVM方案在設計理念和技術實現上存在差異。以太坊創始人Vitalik Buterin提出了一個分類框架,將zkEVM劃分爲不同類型,從以太坊等效(1型)到EVM兼容(4型)。這一框架清晰地展示了各類型的優缺點,主要權衡在於EVM兼容性與性能之間的平衡。

主流zkEVM方案對比

Polygon 2.0 (zkEVM Validium)

Polygon Labs於2023年6月提出了一項重大升級計劃,旨在將Polygon PoS升級爲zkEVM validium。Polygon PoS目前擁有龐大的生態系統,包括超過2B美元的TVL(鏈上總鎖定價值)、數以萬計的去中心化應用程式(dApp)以及每日約250萬筆的交易量。

將PoS遷移到zkEVM validium架構,不僅能保留其現有的網路效應和低廉費用,還能在不影響用戶和開發者體驗的前提下,顯著提升性能。Polygon認爲,這一被稱爲2.0的新版本將成爲一個成本更低、吞吐量更高的Polygon zkEVM Rollup替代方案。

validium模式相比rollup有兩大優勢:

1. 交易費用更低,因爲不需要在以太坊主網上存儲交易數據
2. 可擴展性更強,因爲不受制於以太坊主網的交易數據發布限制

然而,validium模式也面臨着確保鏈下交易數據可用性的挑戰。不過,Polygon PoS現有的100多個驗證者網路可以爲數據可用性提供高度安全可靠的保障。

Polygon zkEVM

Polygon zkEVM是一個3型ZK-Rollup解決方案,其目標是實現與EVM的等效性。這意味着它在保持EVM操作碼兼容性的同時,提供了更高的可擴展性,有利於與現有以太坊工具和客戶端無縫協作。

目前,Polygon生態系統中同時存在Polygon PoS(2.0)和Polygon zkEVM rollup兩個公共網路。升級後,這兩個網路將繼續並存,一個作爲rollup,另一個作爲validium,各自發揮獨特優勢。

Polygon zkEVM(Rollup)雖然費用稍高、吞吐量略低,但提供了最高級別的安全性,特別適合處理高價值交易的應用場景,如去中心化金融(DeFi)。而Polygon 2.0(zkEVM validium)則將提供最高的可擴展性,更適合交易量大、對費用敏感的應用,如Web3遊戲和社交平台。

Polygon zkEVM主網於2023年3月正式推出,目前網路上的TVL約爲5400萬美元。

zkSync Era

zkSync Era目前是一個4型zkEVM,由Matter Labs開發。它於2023年3月上線主網,目前TVL約爲4.5億美元,過去一個月的交易量達2700萬筆。

zkSync的目標不是追求EVM等效,而是通過其自定義虛擬機(VM)來提高證明生成速度。它原生支持以太坊加密原語,簡化了Hardhat插件的測試流程,並通過原生帳戶抽象技術改善了用戶體驗。

zkSync Era使用自主研發的LLVM編譯器,可將Solidity、Vyper和Yul代碼轉換爲zkSync VM上的可執行代碼,未來還計劃支持Rust和C++。它還擁有強大的L1-L2合約消息傳遞系統,便於開發者在以太坊和zkSync上的合約之間進行數據交互。

即將推出的zkPorter集成將爲用戶提供更多選擇:

• 高安全性zkRollup帳戶,交易費用比以太坊低約20倍
• 具有穩定交易費用和靈活安全模型的zkPorter帳戶

在數據可用性方面,zkSync Era採用發布狀態差異而非交易輸入的方式,實現了數據壓縮並爲zkPorter集成做好了準備。

作爲本文中唯一的4型zkEVM,其自定義虛擬機爲zkSync Era帶來了獨特功能和更高的可擴展性。例如,zkSync Era通過其定制VM原生支持帳戶抽象,從而增強了開發者體驗。相比之下,EVM等效鏈無法原生支持帳戶抽象,只能通過以太坊的ERC-4337標準來實現。

然而,4型zkEVM的缺點在於兼容性較低,開發者需要調整現有流程才能在zkSync上構建應用程序。

Linea

Linea是由ConsenSys(MetaMask、Truffle和Infura的創建者)開發的3型zkEVM。得益於與MetaMask錢包和Truffle開發者工具包的原生集成,其Alpha主網於2023年7月推出後迅速積累了5000萬美元的TVL。

Linea的獨特之處在於它能夠直接執行未經修改的以太坊虛擬機原生字節碼。其長期目標是成爲2型zkEVM,在確保與以太坊近乎完全兼容的同時保持高度可擴展性。

與其他方案不同,Linea不使用轉譯器或自定義編譯器。它直接利用Solidity編譯後的字節碼來生成智能合約的ZK證明,從而降低了潛在錯誤和安全漏洞的風險。對用戶而言,這意味着可以享受與以太坊相似的安全性,但交易成本顯著降低。

Scroll zkEVM

Scroll是以太坊上的一個zk-Rollup解決方案,目前屬於3型zkEVM,計劃逐步向2型過渡。其長期目標是優先考慮EVM兼容性和去中心化,而非追求ZKP快速生成,最終朝着1型zkEVM發展。

實現1型zkEVM被視爲EVM兼容性、去中心化和可擴展性的終極形態,本質上是在二層網路上完整復制以太坊L1的功能。然而,正如以太坊本身的發展歷程所示,這一目標的實現難度極高。

目前,Scroll的alpha測試網絡已向公衆開放,仍處於3型zkEVM階段。

Taiko

Taiko與Scroll類似,都是致力於成爲1型原生zkEVM的通用zk-Rollup解決方案。然而,Taiko採取了與Scroll不同的路徑:從一開始就優先考慮去中心化而非速度。

具體而言,Scroll選擇從3型測試網起步,逐步增強EVM兼容性,並計劃在主網啓動時提高其排序器和證明者的去中心化程度。相比之下,Taiko雖然ZKP生成速度較慢,但從一開始就致力於這些核心組件的去中心化,同時最大化EVM兼容性。

Taiko的1型測試網絡目前已經可供使用。

總結

根據Vitalik Buterin提出的分類框架,各zkEVM方案的定位如下:

• Taiko: 1型(測試網已上線)
• Polygon zkEVM: 3型(主網已上線,計劃遷移至2型)
• Linea: 3型(主網已上線,計劃遷移至2型)
• Scroll: 3型(測試網已上線,計劃過渡至1型)
• zkSync Era: 4型(主網已上線)

二層網路的發展和普及對以太坊的未來至關重要,也是解決區塊鏈可擴展性問題的關鍵。每種zkEVM方案都有其獨特優勢和面臨的挑戰,但它們都在爲構建一個更加可訪問的Web3生態系統做出重要貢獻。隨着這些解決方案的不斷演進和完善,我們有理由期待以太坊生態系統將迎來更加繁榮和高效的未來。