零知識證明技術的最新發展

零知識證明(ZK Proof)技術及其應用在加密貨幣領域已經討論多時。雖然信息繁雜難以追蹤,但ZK技術的實際落地正在逐步推進。本文將對ZK世界的一些最新進展進行梳理。

ZK技術的發展現狀

以太坊在其生命週期的早期階段採用單體架構,即主網完全負責交易執行、網路安全和數據可用性。近年來,以太坊正在快速向模塊化設計轉變,越來越多的外部第三方解決方案被用於擴展以太坊的數據和執行需求。

在數據可用性方面,一些項目正在競爭。在執行層面,我們看到了"第二層(L2)"解決方案的興起,它們在鏈下執行交易,然後將交易批量匯總到以太坊L1,從而提供經濟高效和快速的用戶體驗。

目前,以太坊L1每秒只能處理約30筆交易(TPS)。爲了更好地應對全球活動水平而不出現嚴重的網絡擁塞,以太坊越來越依賴擴展創新來優化其執行能力。主要有兩類解決方案:鏈上擴展和鏈下擴展。

鏈上擴展直接對區塊鏈進行更改以提高交易處理能力。對以太坊而言,分片就是一個例子,它將把活動負載分散到多個主要的以太坊鏈上。

鏈下擴展指外部執行環境(L2),它在以太坊之外促進廉價快速的交易,然後將交易數據批量發布到以太坊以完成活動並繼承以太坊的安全性。鏈下擴展培養了由多個可定制rollup組成的二級層。

ZK rollups:領先的基於ZK的鏈下擴容技術

目前最流行的L2解決方案是零知識rollup(ZK rollup)。這種L2可以實現約2,000 TPS,比以太坊當前30 TPS提高了6,500%。

ZK rollup使用零知識證明(ZKP)技術(如SNARKs)來加密驗證並在以太坊上發布交易批次。通過ZKP將鏈下執行與鏈上數據結合,就形成了ZK rollup。

當前規模較大的ZK rollup包括:

• dYdX:加密貨幣和衍生品交易所
• 路印協議:用於交易、NFT的L2
• zkSync Lite:用於交易、NFT的L2
• ZKSpace:用於交易、NFT的L2
• Aztec Connect:用於隱私DeFi的L2

領先的ZK rollup主要基於StarkEx技術(如dYdX和Loopring)或zkSync代碼(如zkSync Lite和ZKSpace)構建。還有一些值得關注的獨立ZK rollup項目,如Aztec Connect。

Validiums和Volitions

除ZK rollup外,基於ZK的擴展方案還包括Validium和Volition。

Validium在鏈下執行交易並通過鏈下零知識證明維護數據。與ZK rollup將數據批量發送到以太坊鏈上不同,Validium的數據存儲在鏈下。這種"雙鏈下"方法使Validium成爲托管解決方案,但性能出色,可實現20,000+ TPS。

知名的Validium項目包括:

• Immutable X:以NFT爲中心的擴展解決方案
• Sorare:幻想體育數字紙牌遊戲
• ApeX、rhino.fi和Myria等

Volition是StarkWare團隊創造的ZK rollup和Validium的混合體。用戶可以在鏈上和鏈下數據可用性之間選擇,爲應用程序提供了靈活性。zkSync的zkPorter機制是一個值得關注的Volition系統。

zkEVM:擴展的聖杯

zkEVM是與以太坊虛擬機(EVM)兼容的ZK rollup。它代表着Vitalik Buterin 2021年預測的重要一步,即"從中長期來看,隨着技術改進,ZK rollup將在所有用例中勝出"。

zkEVM的出現可能使ZK rollup在未來超越optimistic rollup。目前有多個項目正在開發不同類型的zkEVM:

• Polygon zkEVM:正在從Type 3向Type 2過渡
• Scroll:正在構建Type 2 zkEVM
• zkSync Era:Type 4 zkEVM,具有自定義功能和zkPorter特性
• Starknet的Kakarot zkEVM:已達到Type 3狀態並在加速發展

zkEVM的最新進展

• Polygon zkEVM主網測試版將於3月27日啓動
• zkSync Era剛向開發者開放主網,面向普通用戶的版本即將推出
• Scroll剛發布Goerli zkEVM測試網,這是主網上線前的最後一步
• Starknet的Kakarot zkEVM已處於Type 3狀態並加速發展中

未來,以太坊本身可能會升級到Type 1 zkEVM以進一步鏈上擴展。與此同時,從Type 2到Type 4的外部zkEVM將繼續發展,爲開發者和用戶提供獨特的定制和體驗增強。

2023年將是普通加密用戶首次體驗zkEVM的一年。如果你想參與其中,請密切關注Polygon、zkSync、Starknet和Scroll等團隊的最新擴展進展。