「zkEVM 戰爭」升溫 一文全面對比Polygon zkEVM與zkSync Era_NBS

原文標題：《A comparison of zkEVMs》

原文作者：Daniel Lubarov 

原文編譯：Kxp，BlockBeats

隨著「zkEVM 戰爭」的升溫，公眾討論了許多關于不同 zkEVM 的優點。但也存在一些錯誤的信息，因此我們想澄清一些關于 Polygon zkEVM 以及它與其他項目的比較的事實。

作為 Polygon 的一名員工，我有偏見，但我會盡力保持比較公正。我主要關注 Polygon 的 zkEVM 和 zkSync Era，因為它們已經投入生產使用，并且我不太了解其他 zkEVM 項目。

zkSync 的 zkEVM 和證明器由 100 k 多行代碼組成。我盡力提供準確的摘要，如果有任何不準確之處，請告訴我，我會進行更正。

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Polygon zkEVM 直接執行 EVM 字節碼。根據 Vitalik 的分類，它是一種類型 3 的 zkEVM。很快它將成為類型 2 ；目前我們缺少四個預編譯。Scroll 也在努力向類型 2 zkEVM 發展。

相比之下，zkSync Era 使用不同的字節碼格式，通過提供編譯器來支持 Solidity。這使它成為一種類型 4 的 zkEVM：它支持 Solidity，但不支持 EVM 字節碼本身。例如 Hardhat 這樣的工具不能直接使用，盡管可以使用 zkSync 的插件。

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zkSync 認為他們的 zkVM 更加具有未來性，即它可以更好地與 Solidity 以外的語言配合使用。但是，他們的 VM 似乎繼承了 EVM 的許多性能特征，例如其 256 位字大小。像 Miden 這樣的 zkVM 可能更具有未來性，因為它是為通用計算而設計的，而不是專注于 Solidity。

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性能一直是 Polygon 的重點，我們的 zkEVM 非常高效。在 CPU 上運行我們的證明器的成本大約為每筆交易 0.000084 美元。

雖然我們沒有找到任何關于 zkSync 的 zkEVM 的工作基準，但我們懷疑由于我們非常不同的 ZK 技術選擇，存在著很大的性能差距。

經過研究多個替代方案，我們選擇了所謂的 Goldilocks field，一個二階巨大素數域 2 ^ 64 - 2 ^ 32 + 1 。它的小尺寸和美麗的二進制結構導致了極快的域操作，乘法僅需在現代 CPU 上花費不到兩個周期。

奔馳子公司推出的數據共享平臺Acentrik已部署至Polygon主網:8月1日消息，Polygon官網消息，奔馳子公司推出的數據共享平臺Acentrik已部署至Polygon主網。

此前消息，7月21日，戴姆勒（Daimler）曾于兩年前與人工智能組織 Ocean Protocol 合作進行去中心化數據交換試點項目。梅賽德斯-奔馳集團旗下的戴姆勒東南亞公司（Daimler southeast Asia）將在該試點項目的基礎上推出數據共享平臺 Acentrik。[2022/8/1 2:51:37]

zkSync 采用了更傳統的方法，使用基于 alt-bn 128 曲線的 SNARK。基礎域的大小約為 254 位，域乘法在 CPU 上需要大約 80 個周期。

為了感受到這種巨大差異的影響，我們可以看看 Celer 的 SHA 2 基準測試。在那里，我們的 STARK 證明器比基于橢圓曲線的證明器快了 5-50 倍。

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alt-bn 128 的優點在于 EVM 原生支持它，因此向 Ethereum 提交證明更簡單。在 Polygon，我們將最終的聚合證明用 alt-bn 128 的 fflonk 證明「包裹」起來。雖然我們的方法需要更多的工作，但我們認為這對于不可思議的性能增益來說是值得的。

區別不止于此。我們的 zkEVM 基于 STARKs 構建，但具有現代化的變化。我們有一個主 STARK 用于 CPU（每個周期有一行），還有其他用于算術、哈希等的 STARK。這些表格可以連接，就像我們在 RapidUp 中描述的那樣。這類似于物理 CPU，它們經常有協處理器來加速渲染、Crypto 或 ML 推斷等密集操作。

以 Keccak 為例。由于它在 EVM 應用中被廣泛使用，我們設計了一個專門的 STARK 用于它，使用了一些我們在這里記錄的新技巧。設計這樣的定制算術化需要大量的工作，但它帶來了回報，使我們能夠每秒證明數百個 Keccak 排列。

zkSync 采用了我稱之為更傳統的方法。他們使用基于 PLONK 的證明器，盡管它支持自定義門，但他們的 zkEVM 并沒有多少使用；大多數計算都是使用一個名為 SelectorOptimizedWidth 4 MainGateWithDNext 的通用門進行的。它似乎比 vanilla PLONK 門稍微強大一些，但仍然局限于像 mul-adds 這樣的簡單操作。

值得贊揚的是，zkSync 使用了查找參數（像我們一樣），這是一種更現代的技術，可以幫助提高像 Keccak 這樣的效率。但是，沒有自定義算術化， 256 位數學、Keccak 等等的效率都會大打折扣。

Polygon 非常重視安全性，我們的 zkEVM 經過了兩次獨立審計：一次是由 Spearbit 進行的，另一次是由 Hexens 進行的。兩份報告都可以在這里公開查看。我們還發布了驗證部署的說明。

我們不知道 zkSync 的 zkEVM 是否經過任何公開審計。zkSync 的網站列出了橋接合約的審計，但沒有 zkEVM 本身的審計。

除了審計外，兩個項目都有各種「安全備胎」，以提供備用的安全層，但這是一個很深的話題，我在這里不會詳細介紹。

Polygon zkEVM 將所有交易數據發布到 L1。在 Twitter 上存在一些關于此的混淆，有關此的 Gas 費用請參見 Edu 的文章。目前，平均交易大小約為 120 字節，因此每筆交易的 Gas 費用約為 120* 16 = 1920 Gas。

zkSync 則發布狀態差異。惡意的序列化器可能會隱瞞交易數據，但 zkSync 認為擁有當前狀態的 trie 足以確保安全。這似乎存在爭議，因為通常預期交易數據是可用的，并且某些應用程序依賴于此。

查看經過更正的數據后，我們可以發現我們的 zkEVM 和 zkSync 的每筆交易 Gas 費用基本相同。這些數字可能會隨著每個鏈上發生的交易類型的混合而隨時間變化，但截至今日，狀態差異并沒有節省任何 Gas 費用；兩個系統都向 L1 發送大約 120 字節的每筆交易數據。

我們計劃在這里進行一些優化，但不使用狀態差異。交易本身可以進行壓縮，降低 Gas 費用，同時仍能保證交易數據的可用性。敬請期待！

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