零知识证明技术的最新发展

零知识证明(ZK Proof)技术及其应用在加密货币领域已经讨论多时。虽然信息繁杂难以追踪,但ZK技术的实际落地正在逐步推进。本文将对ZK世界的一些最新进展进行梳理。

ZK技术的发展现状

以太坊在其生命周期的早期阶段采用单体架构,即主网完全负责交易执行、网络安全和数据可用性。近年来,以太坊正在快速向模块化设计转变,越来越多的外部第三方解决方案被用于扩展以太坊的数据和执行需求。

在数据可用性方面,一些项目正在竞争。在执行层面,我们看到了"第二层(L2)"解决方案的兴起,它们在链下执行交易,然后将交易批量汇总到以太坊L1,从而提供经济高效和快速的用户体验。

目前,以太坊L1每秒只能处理约30笔交易(TPS)。为了更好地应对全球活动水平而不出现严重的网络拥塞,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更改以提高交易处理能力。对以太坊而言,分片就是一个例子,它将把活动负载分散到多个主要的以太坊链上。

链下扩展指外部执行环境(L2),它在以太坊之外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以太坊的安全性。链下扩展培养了由多个可定制rollup组成的二级层。

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,比以太坊当前30 TPS提高了6,500%。

ZK rollup使用零知识证明(ZKP)技术(如SNARKs)来加密验证并在以太坊上发布交易批次。通过ZKP将链下执行与链上数据结合,就形成了ZK rollup。

当前规模较大的ZK rollup包括:

• dYdX:加密货币和衍生品交易所
• 路印协议:用于交易、NFT的L2
• zkSync Lite:用于交易、NFT的L2
• ZKSpace:用于交易、NFT的L2
• Aztec Connect:用于隐私DeFi的L2

领先的ZK rollup主要基于StarkEx技术(如dYdX和Loopring)或zkSync代码(如zkSync Lite和ZKSpace)构建。还有一些值得关注的独立ZK rollup项目,如Aztec Connect。

Validiums和Volitions

除ZK rollup外,基于ZK的扩展方案还包括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。与ZK rollup将数据批量发送到以太坊链上不同,Validium的数据存储在链下。这种"双链下"方法使Validium成为托管解决方案,但性能出色,可实现20,000+ TPS。

知名的Validium项目包括:

• Immutable X:以NFT为中心的扩展解决方案
• Sorare:幻想体育数字纸牌游戏
• ApeX、rhino.fi和Myria等

Volition是StarkWare团队创造的ZK rollup和Validium的混合体。用户可以在链上和链下数据可用性之间选择,为应用程序提供了灵活性。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。它代表着Vitalik Buterin 2021年预测的重要一步,即"从中长期来看,随着技术改进,ZK rollup将在所有用例中胜出"。

zkEVM的出现可能使ZK rollup在未来超越optimistic rollup。目前有多个项目正在开发不同类型的zkEVM:

• Polygon zkEVM:正在从Type 3向Type 2过渡
• Scroll:正在构建Type 2 zkEVM
• zkSync Era:Type 4 zkEVM,具有自定义功能和zkPorter特性
• Starknet的Kakarot zkEVM:已达到Type 3状态并在加速发展

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Goerli zkEVM测试网,这是主网上线前的最后一步
• Starknet的Kakarot zkEVM已处于Type 3状态并加速发展中

未来,以太坊本身可能会升级到Type 1 zkEVM以进一步链上扩展。与此同时,从Type 2到Type 4的外部zkEVM将继续发展,为开发者和用户提供独特的定制和体验增强。

2023年将是普通加密用户首次体验zkEVM的一年。如果你想参与其中,请密切关注Polygon、zkSync、Starknet和Scroll等团队的最新扩展进展。