ZK技术发展现状与未来展望

随着加密世界的不断深入发展，零知识证明(ZK Proof)及其应用已经成为业内热议的话题。本文将对ZK技术的最新进展进行梳理和分析。

以太坊的模块化转型

以太坊正在从最初的单体架构向模块化设计转变。这意味着越来越多的外部第三方解决方案被用来扩展以太坊的数据和执行能力。在数据可用性方面，一些项目正在展开竞争。而在执行层面，近年来出现了一些"第二层(L2)"解决方案,它们在链下执行交易,然后将交易批量提交到以太坊L1,大大提升了交易速度和降低了成本。

目前以太坊L1每秒只能处理约30笔交易(TPS)。为了应对全球范围内的活动需求,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。

链上扩展是指直接对区块链进行修改以提高交易处理能力,如分片技术。链下扩展则是指在以太坊之外构建执行环境,促进廉价快速的交易,然后将交易数据批量发布到以太坊以完成活动并继承其安全性。

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)。这些rollup可以实现约2,000 TPS,比以太坊目前的30 TPS提高了65倍。ZK rollup使用零知识证明(ZKP)技术来加密验证并在以太坊上发布交易批次。

当前规模较大的ZK rollup项目包括:

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

Validiums和Volitions

除ZK rollup外,还有两种值得关注的基于ZK的扩展方案:Validium和Volition。

Validium在链下执行交易并通过链下零知识证明维护数据。这种"双链下"方法使Validium具有出色的性能,可实现超过20,000 TPS。但数据由可信方维护,在无信任性方面存在一定不足。目前知名的Validium项目包括Immutable X和Sorare等。

Volition是ZK-rollup和validium的结合,允许用户在链上和链下数据可用性之间选择。这为应用程序提供了灵活性,可根据需要选择性能或无信任性。zkSync的zkPorter机制就是一个值得关注的volition系统。

zkEVM:扩展的圣杯

zkEVM是与以太坊虚拟机(EVM)兼容的ZK-rollup。它的出现代表着ZK rollups向全面胜出迈出了重要一步。由于使用加密证明,ZK rollups在隐私和安全性方面具有内在优势。当EVM兼容性加入后,ZK rollups有望在未来超越optimistic rollups。

目前多个项目正在开发zkEVM,Vitalik Buterin提出了从Type 1到Type 4的分级方法来衡量zkEVM项目的能力。Type 1完全等同于EVM,而Type 4仅与部分以太坊应用兼容。

当前主要的zkEVM项目进展如下:

• Polygon zkEVM:正在从Type 3向Type 2过渡
• Scroll:正在构建Type 2 zkEVM
• zkSync Era:采用Type 4设计,增加了自定义功能
• Starknet的Kakarot zkEVM:已达到Type 3水平并在加速发展

2023年将是zkEVM首次可供普通用户使用的一年。Polygon、zkSync、Starknet和Scroll等项目都值得密切关注,它们的最新扩展成果即将投入实践。

随着zkEVM的发展,以太坊生态系统将迎来新的用户体验时代。不同类型的zkEVM将为开发者和用户提供独特的定制功能和体验增强,推动整个区块链行业向前发展。