以太坊:详解ZK-EVM的五种类型：架构、优缺点及解决方案

本文详细探讨了ZK-EVM的五种类型，每种类型都有其独特的架构、优点和缺点，以及可能的解决方案。

此外文章还列举了一些实际的项目例子，以便读者更好地理解这些类型在实际应用中的表现。无论你是区块链开发者，还是对区块链技术感兴趣的读者，这篇文章都将为你提供深入且简洁的洞见。

让我们探讨一下ZK-EVM的类型，以及它的优缺点。

1.类型1：完全等同于以太坊；

2.类型2：完全等同于EVM；

3.类型2.5：部分等同于EVM；

4.类型3：几乎等同于EVM；

5.类型4：其中的高级语言等同。

Hashkey Exchange：将于今日移除ETH/BTC交易对:金色财经报道，根据Hashkey Exchange官方公告，该平台将于2023年08月03日16:00点（UTC+8）移除ETH/BTC交易对，受影响的范围包括现货交易和充值和提现，所有挂单将自动取消，用户仍可以在HashKey Exchange平台上可用的其它交易对中交易上述币种，ETH的充值和提现将不受影响。

金色财经此前报道，HashKey Exchange宣布获得香港颁发的加密交易所许可证。[2023/8/3 16:15:38]

类型1：完全等同于以太坊

架构：完全同于以太坊且不改变以太坊系统的任何部分。

优点

完美兼容性：

能够验证以太坊区块；

帮助使以太坊L1更具可扩展性；

空头机构香橼：继续做空ETH，相信其与FTX一样存在常识性的缺陷:11月16日消息，美国知名空头机构香橼（Citron Research）在推特上分享有关FTX事件的看法。香橼称，FBI没有对民主党的第二大捐款人进行为期两个小时的检查。这是国家安全的问题。“这再次点燃了我们做空的火焰……我们继续做空ETH，因为我们相信这个市值1300亿美元的代币和整个SBF故事一样，具有很多常识性的缺陷。”[2022/11/16 13:13:29]

适用于Rollups，因为它们可以重复使用大量基础设施。

缺点

完美兼容性：

以太坊最初不是为ZK功能设计的；

以太坊的许多组件需要大量计算来生成ZK证明；

以太坊区块的证明需要很多小时才能生成。

问题的解决方案：

数据：以太坊域名服务ENS主域名注册量突破43万:金色财经报道，据Dune Analytics最新数据显示，以太坊域名服务ENS主域名注册量已突破43万，本文撰写时为430,441个，创历史新高。此外，ENS参与地址总数量为599,171个，迄今已创立的ENS域名总量达到2,763,252个。[2022/11/12 12:55:47]

大规模并行化证明者；

ZK-SNARKASIC.

类型2：完全等同于EVM

架构：

数据结构与以太坊有显著区别；

与现有应用程序完全兼容；

对以太坊进行了微小修改，以便更容易开发和更快生成证明。

优点

提供比类型1更快的证明时间；

数据结构不直接被EVM访问；

稳定币总流通供应量超过1500亿美元:金色财经报道，根据CryptoRank数据显示，市场上的稳定币总流通供应量超过 1500 亿美元。此外，自 8 月 5 日交易以来的最后一周，稳定币的成交量增加了 46.73%。USDT在该行业所有产品中的主导地位最大，占总供应量的 43.4%，其次是 USDC，占 35%，然后 BUSD 以 11.6% 排名前三。（U.today）[2022/8/16 12:27:12]

在以太坊上运行的应用程序：很可能可以在类型2上运行；

支持现有的EVM调试工具和其他开发基础设施。

缺点

在了解缺点之前，先了解什么是「Keccak」：

以太坊区块链的哈希算法；

用于保护以太坊上的数据；

确保信息被转换为哈希。

类型2与验证历史区块的Merkle证明以验证有关历史交易、收据/状态的应用程序不兼容。这是因为如果哈希算法发生变化，证明将会失效。

我们可以将Keccak看作是一种语言，它使用Merkle证明如果ZK-EVM将Keccak替换为另一种哈希算法，Merkle证明将变得陌生，应用程序将无法读取和验证它们的声明。

对缺点的潜在解决方案：以太坊可以添加未来可扩展的历史访问预编译。

项目

Scroll;

PolygonHermez.

然而，这些项目尚未实现更复杂的预编译，因此，它们可以被认为是不完整的类型2。

类型2.5：部分等同于EVM

架构：

增加难以进行ZK证明的特定EVM操作的Gas成本；

预编译；

Keccak操作码；

调用合约的模式；

访问内存；

存储。

优点

显著提高最坏情况下的证明时间；

比对EVM堆栈进行更深层次的更改更安全。

缺点

开发工具的兼容性降低；

一些应用程序将无法工作。

类型3：几乎等同于EVM

架构：

在ZK-EVM实现中，删除了一些异常难以实现的功能，通常是预编译；

ZK-EVM在处理合约代码、内存或堆栈方面存在轻微差异。

优点

缩短验证时间；

让EVM更容易开发；

目标是对不太兼容的应用程序只需要最少的重写。

缺点

更多的不兼容性；

在类型3中删除的使用预编译的应用程序将需要重新编写。

项目

目前，Scroll和Polygon被认为是类型3，然而，ZK-EVM团队不应满足于成为类型3，类型3是ZK-EVM添加预编译以提高兼容性并转向类型2.5的过渡阶段。

类型4：高级语言等同

架构：

接受用高级语言编写的智能合约代码；

编译为设计为ZK-SNARK友好的语言。

优点

非常快的证明时间；

降低开销；

降低成为证明者的门槛：提高去中心化程度。

缺点

在类型4系统中，合约的地址可能与EVM中的地址不同，因为地址取决于确切的字节码；

这意味着如果类型4的ZK-EVM没有字节码，它们将无法创建地址；

在上述情况下，类型4将与依赖反事实合约的应用不兼容；

许多调试基础设施无法移植，因为它们运行在EVM字节码上。

项目

zkSync

最后，我们可以将上述的几种类型放在一起做一个比较，帮助大家一目了然的理解不同的zkEVM。

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