詳解ZK-EVM的五種類型：架構、優缺點及解決方案_Polygon

本文詳細探討了ZK-EVM的五種類型，每種類型都有其獨特的架構、優點和缺點，以及可能的解決方案。

此外文章還列舉了一些實際的項目例子，以便讀者更好地理解這些類型在實際應用中的表現。無論你是區塊鏈開發者，還是對區塊鏈技術感興趣的讀者，這篇文章都將為你提供深入且簡潔的洞見。

讓我們探討一下ZK-EVM的類型，以及它的優缺點。

1.類型1：完全等同于以太坊；

2.類型2：完全等同于EVM；

3.類型2.5：部分等同于EVM；

4.類型3：幾乎等同于EVM；

5.類型4：其中的高級語言等同。

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類型1：完全等同于以太坊

架構：完全同于以太坊且不改變以太坊系統的任何部分。

優點

完美兼容性：

能夠驗證以太坊區塊；

幫助使以太坊L1更具可擴展性；

適用于Rollups，因為它們可以重復使用大量基礎設施。

缺點

完美兼容性：

以太坊最初不是為ZK功能設計的；

以太坊的許多組件需要大量計算來生成ZK證明；

以太坊區塊的證明需要很多小時才能生成。

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問題的解決方案：

大規模并行化證明者；

ZK-SNARKASIC.

類型2：完全等同于EVM

架構：

數據結構與以太坊有顯著區別；

與現有應用程序完全兼容；

對以太坊進行了微小修改，以便更容易開發和更快生成證明。

優點

提供比類型1更快的證明時間；

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數據結構不直接被EVM訪問；

在以太坊上運行的應用程序：很可能可以在類型2上運行；

支持現有的EVM調試工具和其他開發基礎設施。

缺點

在了解缺點之前，先了解什么是「Keccak」：

以太坊區塊鏈的哈希算法；

用于保護以太坊上的數據；

確保信息被轉換為哈希。

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類型2與驗證歷史區塊的Merkle證明以驗證有關歷史交易、收據/狀態的應用程序不兼容。這是因為如果哈希算法發生變化，證明將會失效。

我們可以將Keccak看作是一種語言，它使用Merkle證明如果ZK-EVM將Keccak替換為另一種哈希算法，Merkle證明將變得陌生，應用程序將無法讀取和驗證它們的聲明。

對缺點的潛在解決方案：以太坊可以添加未來可擴展的歷史訪問預編譯。

項目

Scroll;

PolygonHermez.

然而，這些項目尚未實現更復雜的預編譯，因此，它們可以被認為是不完整的類型2。

類型2.5：部分等同于EVM

架構：

增加難以進行ZK證明的特定EVM操作的Gas成本；

預編譯；

Keccak操作碼；

調用合約的模式；

訪問內存；

存儲。

優點

顯著提高最壞情況下的證明時間；

比對EVM堆棧進行更深層次的更改更安全。

缺點

開發工具的兼容性降低；

一些應用程序將無法工作。

類型3：幾乎等同于EVM

架構：

在ZK-EVM實現中，刪除了一些異常難以實現的功能，通常是預編譯；

ZK-EVM在處理合約代碼、內存或堆棧方面存在輕微差異。

優點

縮短驗證時間；

讓EVM更容易開發；

目標是對不太兼容的應用程序只需要最少的重寫。

缺點

更多的不兼容性；

在類型3中刪除的使用預編譯的應用程序將需要重新編寫。

項目

目前，Scroll和Polygon被認為是類型3，然而，ZK-EVM團隊不應滿足于成為類型3，類型3是ZK-EVM添加預編譯以提高兼容性并轉向類型2.5的過渡階段。

類型4：高級語言等同

架構：

接受用高級語言編寫的智能合約代碼；

編譯為設計為ZK-SNARK友好的語言。

優點

非常快的證明時間；

降低開銷；

降低成為證明者的門檻：提高去中心化程度。

缺點

在類型4系統中，合約的地址可能與EVM中的地址不同，因為地址取決于確切的字節碼；

這意味著如果類型4的ZK-EVM沒有字節碼，它們將無法創建地址；

在上述情況下，類型4將與依賴反事實合約的應用不兼容；

許多調試基礎設施無法移植，因為它們運行在EVM字節碼上。

項目

zkSync

最后，我們可以將上述的幾種類型放在一起做一個比較，幫助大家一目了然的理解不同的zkEVM。

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