哪种 L2 解决方案更有前途？哪种ZK Rollup更有趣？

作者：Starknet OG

概述

现在很明显，以太坊已经成为替代 L1 战争的胜利者。然而，以太坊本身面临着限制和可扩展性问题，阻碍了其网络的大规模采用。初始设计为整体式区块链，所有内容都必须在单层上执行，但其更大规模的使用表明，整体式区块链无法同时有效实现去中心化、安全性和可扩展性。

因此，以太坊现在正在转向“以 Rollup 为中心”的方法。在这种方法中，以太坊被视为结算层，而交易执行仅在 L2（第 2 层）上进行。这一转变使得以太坊从整体逻辑转向模块化逻辑。

假设以太坊已经成为替代L1战争的胜利者，并且新的焦点领域是L2，那么有必要问：

哪种 L2 解决方案似乎更有前途，为什么，它的生态系统是什么？

为了回答这个问题，我决定将我的工作分为三篇文章。

第一篇文章将重点讨论问题的第一部分，涵盖以下几点：

• 我/为什么是 L2？

  A. 基础知识：第 1 层、第 2 层和区块链三难困境

  B. 以太坊的可扩展性问题是什么，为什么会发生？

  C. 为什么以太坊能赢得替代 L1 战争？

  D. 以太坊的可扩展性问题有哪些解决方案？

• II/ L2 景观

  A. 不同类型的L2解决方案

  B. Optimistic Rollups 与 ZK Rollups

  C. 哪个解决方案更好：Optimistic 或 ZK？

• III/ ZK Rollups 和不同类型

  A. 什么是 ZK 证明？(ELI5)

  B. ETH和ZK之间有什么联系？

  C. zkEVM 有哪些不同类型？

  D. 从长远来看，哪一个 ZK Rollup 更有趣、更有前途？

这将使我能够解释得出结论的思维过程，并介绍我的第二篇文章，该文章将重点解释 Starknet 是什么（是的，我在介绍中破坏了我的结论）。

当然，这个结论仅代表我个人的看法。本文不构成任何财务建议。对您来说，始终质疑您所阅读的内容并进行自己的研究非常重要！

考虑到这一点，让我们深入研究第一篇文章！

我/为什么是第 2 层

A. 基础知识：第 1 层、第 2 层和区块链三难困境

在开始之前，我们先简要解释一下什么是第 1 层 (L1) 和第 2 层 (L2)。

L1 一词是指支持区块创建、验证、共识、执行和数据存储的区块链主要架构。另一方面，L2 网络构建在 L1 之上并覆盖它。简单来说，L2 代表了以太坊的扩展，它通过更快、更具成本效益的交易提供更大的可扩展性，而不会影响主链的安全性。这是因为L2继承了L1的安全性和共识性。

因此，正如简介中所解释的，我们很快就发现，在优先考虑可扩展性、安全性和去中心化的同时，单体区块链无法有效扩展。

可扩展性是指IT系统适应需求波动同时保留其不同功能的能力。就区块链而言，这意味着它必须能够在不牺牲速度或交易效率的情况下容纳网络上越来越多的用户。换句话说，可扩展性代表了区块链快速且廉价地扩展的能力，无论网络上的交易量如何。

在我看来，去中心化由四个要素组成：基础设施、节点、开发者和代币持有者的去中心化。为了在区块链中实现真正的去中心化，必须考虑所有四个要素。去中心化的区块链在这四个方面的运行不依赖于中心化参与者群体的信任，使其无法审查。

安全性是指网络抵御恶意实体攻击的能力。具体来说，区块链必须能够承受高比例的试图攻击它的节点。Vitalik建议 50% 是完美的，25% 是可以接受的，5% 则不是。

因此，加密生态系统很快意识到区块链只能同时满足三个要素中的两个。这个问题被称为区块链三难困境，由 Vitalik 提出理论。

https://vitalik.ca/general/2021/04/07/sharding.html

这个三难困境强调必须做出选择，牺牲其中一个因素，因为增加一个变量会以牺牲其他两个变量为代价。考虑到以下情况，这是特别有害的：

• 可扩展性是大规模采用的基本要素。

• 去中心化对于防止传统金融体系中经常出现的审查制度至关重要。

• 安全性是防止系统崩溃的核心要素，没有它，前面的两个要素就失去了意义。

因此，ETH决定以牺牲可扩展性为代价，专注于去中心化和安全性。

B. ETH 的可扩展性问题是什么？为什么会出现这些问题？

区块链可扩展性是指网络在不牺牲速度或增加成本的情况下容纳更多用户和交易的能力。

ETH 的结构有限，每秒只能处理约 30 笔交易。大约每 12 秒就会创建一个新的 ETH 区块，每个区块的大小限制为 3000 万个 Gas。Gas 是用于量化交易使用的资源并确定需要支付的 ETH 费用的计量单位。

然而，随着使用 ETH 网络的需求随着时间的推移不断增加，用户竞相快速处理交易并避免长时间等待。这种竞争显着增加了网络的交易费用和等待时间。

以下是一些有助于理解问题的数字。

• ETH 上的待处理交易数量：

https://etherscan.io/

• ETH 平均费用：

https://bitinfocharts.com/comparison/ethereum-transactionfees.html#3y

2021 年 NFT 热潮期间，交易费用达到 200 美元以上。目前，平均交易费用约为 10 美元，仍然太贵。

https://etherscan.io/

因此，当 ETH 区块链变得拥塞（即处理交易的需求超过网络容量）时，用户有两种选择：支付更高的费用或通过尝试以低于平均费用或在非高峰时间提交交易来等待更长的时间（可以在以下网站上轻松识别：ultrasonic.money）。

可扩展性问题是众多L1区块链（例如BSC、SOL、ELROND等）出现与ETH竞争的主要原因。然而，从长远来看，已经开发了几种解决方案来解决 ETH 的可扩展性问题。很快，我们将探索这些解决方案。首先，让我们了解为什么 ETH 在与这些竞争性 L1 区块链的战斗中成为胜利者。

C. 为什么 ETH 赢得了 L1 战争

首先，我想澄清一下，在这个声明中，我排除了 BTC，我认为 BTC 是 ETH 的补充而不是竞争对手。两者有着本质上不同的价值主张：比特币可以被视为去中心化的数字黄金，代表着有史以来硬通货，而以太坊则是去中心化的世界计算机。类似地，我将 BTC 视为黄金，将 ETH 视为加密货币的纳斯达克。现在让我们重新关注我们的主题。

我相信 ETH 赢得 L1 战争主要有三个原因。

1）ETH在用户和开发者两个主要指标上排名第一

当谈到用户时，情况就很清楚了。尽管出现了许多高度可扩展的 L1 解决方案，但 ETH 仍然占据主导地位，占市场总锁定价值 (TVL) 的 58% 以上。

https://defillama.com/chains

此外，TVL较高的六大链中，有四家属于ETH生态系统：

https://defillama.com/chains

Arbitrum 和 Optimism 是基于以太坊安全性的 Optimistic Rollups，而 Polygon 是侧链。当将 Layer-2 解决方案添加到等式中时，ETH 生态系统约占 TVL 的 70%。

同样，就开发人员而言，正如Electric Capital 报告所证明的那样，以太坊仍然是拥有广大人才库的生态系统。

• 全职开发人员数量

• 开发者总数

• 2018 年至 2022 年开发商增长

• 标准化每天首次提交（全职开发人员）

• 与其他 L1-L2 EVM 相比，ETH 和生态系统的增长

• DeFi生态系统的开发者

因此，在两个重要的指标上，ETH 仍然是迄今为止广大的生态系统：构建生态系统和用户使用的应用程序的开发者，以及表明参与者经济利益的用户。

2）旨在成为“ETH杀手”的L1解决方案在去中心化或安全性方面做出了重大妥协

（2022年中期数据）

对我来说，非去中心化的区块链没有意义，因为中心化的区块链没有好处。区块链是缓慢且昂贵的网络，其真正的优势在于去中心化和抗审查。如果需要集中式网络，转向传统的 Web2 解决方案，这种解决方案效率更高。

此外，值得注意的是，许多高度可扩展的区块链在使用量开始增加时就遇到了问题。例如，Solana 面临众多活性问题，而 BSC 和 AVAX 则遇到费用爆炸问题。

另一方面，牺牲安全性会适得其反，因为如果没有安全性，当达摩克利斯之剑一直悬在头顶时，参与者就没有动力参与生态系统。此外，如果区块链随时可能崩溃并受到损害，那么建立一个去中心化且可扩展的区块链还有什么意义呢？

在区块链三难困境中进行权衡时，去中心化和安全性是唯一一致的选择。比特币和以太坊都做出了这样的选择。

3_ ETH 与 BTC 一样，是市场上可信的结算层，因为它满足所有必要的先决条件

良好的沉降层是 L2 的重要组成部分。它应该是去中心化的、抗审查的、安全的、强大的、24/7 可用的。这确保了交易可以顺利且不间断地处理。目前，市场上只有两种能够满足所有这些标准的加密货币——ETH 和 BTC。

去中心化尤为重要，因此没有中央机构控制该系统，这使得任何一个团体都更难操纵或审查交易。抗审查性也至关重要，因为它确保没有人可以阻止交易的处理。安全性和稳健性对于保护系统免受攻击并确保其能够处理大量交易是必要的。然后，24/7 可用性很重要，因为交易可以随时发生，并且结算层必须能够处理所有这些交易。

因此，ETH 完全满足这些条件。然而，要理解这一点的重要性，有必要首先解释一下什么是结算层以及解决 ETH 可扩展性问题的首选解决方案是什么。

D. 以太坊的可扩展性问题有哪些解决方案？

如前所述，ETH 正在通过从单一方法过渡到模块化方法来解决其可扩展性问题。

单一区块链是在单层上执行所有区块链功能的区块链：

• 执行：处理和执行交易

• 结算：就约定状态达成共识

• 共识：就消息和交易的顺序达成一致

• 数据有效性：确保所有人都能发布、可见且可访问的数据

区块链的整体方法无法解决区块链三难困境的三个变量。为了解决这个问题，ETH 提出将交易执行卸载到其他层，称为 L2 解决方案。这些解决方案构建在 ETH 之上，利用其安全性和共识，同时提供比 ETH 更高效。

为了实现这一目标，以太坊现在专注于“以 Rollup 为中心”的方法。在这种方法中，所有用户交易都在 L2 系列 Rollups 上处理，而 ETH 层仅服务于 L2。ETH 的目标是确保去中心化、安全性和数据可用性，满足 L2 需求，而 L2 则确保可扩展性和速度，满足用户需求。

目前 L2 的费用远低于 ETH：

http://l2fees.info

这部分解决了以太坊的可扩展性问题。然而，Vitalik 认为这些费用必须低于 0.05 美元才能真正为普通用户所接受。

目前，汇总通过调用数据在 L1 上消耗大量数据，这使得在以太坊上解决这些汇总的成本很高。这些通话数据约占 L2 费用的 90%。

Proto Danksharding (EIP-4488) 可以通过引入新的存储费市场来帮助实现 Vitalik 的目标。这可以显着降低汇总费用。要了解有关 Proto Danksharding 的更多信息，我建议阅读这篇文章。

总而言之，这一实施将导致费用大幅减少。

https://twitter.com/pseudotheos/status/1504457560396468231

这将使 ETH 能够为用户提供安全和去中心化的环境，同时还提供低成本和快速的交易。L2 环境是在不久的将来可能发生大多数开发、创新和利用的地方。

事实上，目前情况已经如此，Coingecko 分析中的使用指标就证明了这一点。

与其他 L1 区块链相比，这进一步加强了 ETH 的地位。

现在让我们检查每一类 L2 解决方案，并确定哪一种有前途。

II/ L2 景观

A. 不同类型的 L2

1）侧链

侧链是以太坊的平行链，它独立运行，拥有自己的共识、安全性以及连接到以太坊的双向桥梁。侧链被视为 L2 而不是 L1，因为它们定期向 ETH 发送活动报告。这种设计可以在网络出现问题时提供更大的恢复能力。

https://www.coindesk.com/learn/an-introduction-to-sidechains/

侧链具有多种优势，包括快速且低成本的交易，以及构建复杂的 DeFi 应用程序的能力。然而，它们的主要限制是它们依赖于自身的安全性而不是 ETH 的安全性。

著名的侧链是 Polygon 和 Gnosis。

2) 等离子

等离子链是一条使用 Merkle 树来创建无限数量的子链的链，这些子链是以太坊父区块链的较小副本。

总之，等离子链仅处理 ETH Merkle 树的一部分，而不是整个树。这使得交易处理速度更快，并降低了以太坊主链的处理成本。这些链使用欺诈证明（我们将与 Optimistic Rollups 进一步讨论）来确保其安全性。

https://changelly.com/blog/layer-2-in-crypto/

等离子链的优点是速度快、成本低，并且能够处理任意参与者之间的交易。然而，主要缺点是该解决方案仅适用于资产转移等简单用例，而不适合复杂的 DeFi 应用。此外，网络需要持续监控，并且由于欺诈证明的操作，用户必须等待几天才能提取资金。

知名的等离子链是 OMG Network。

3）状态通道

状态通道是一个允许创建多个通道以在 L1 之外执行事务的网络。其原理是两个参与者打开一个通道，在该通道内进行多次交易，然后更新余额状态，并在交易完成后关闭通道。这允许进行多个交易，而 L1 上仅需要两笔交易：通道打开交易，指示每个参与者的余额，以及通道关闭交易，指示每个参与者交换后的余额。

https://blockchainhub.net/blog/blog/blockchain-scalability-statchannels-sidechains/

这使得能够以非常低的成本快速执行大量交易。然而，通道的结构是有限的，因为每次与新方进行交换时都需要打开新的通道。有一些解决方案允许间接连接的通道之间进行交易，但仍然存在许多限制。此外，状态通道仅适用于简单的转账，无法用于复杂的 DeFi 操作。

著名的状态通道是比特币的闪电网络。

4) 汇总

Rollup 是一条通过 L1 上的智能合约连接到 ETH 的链，该合约维护 Rollup 上发生的情况的状态根。这个想法是将部分交易移出 L1，并仅在此 L1 上以紧凑的形式发送有关这些交易的基本信息。

以简化的方式，大量交易在 L2 上进行，然后将这些交易批量并作为单个交易发送到 L1 智能合约。然后智能合约验证状态的有效性。

Rollup 比之前提到的 L2 解决方案更具吸引力，因为它们结合了之前所有 L2 类别的优点并解决了它们的缺点。事实上，Rollups 能够实现快速、低成本的交易，依赖 ETH 的安全性，无论是对于兑换、转账等简单交易，还是能够构建完整 DeFi 生态系统的复杂交易，都非常高效。

我们问题的答案（提醒一下：哪种 L2 解决方案有前途）在于 Rollups，因为它们超越了所有其他类别的 L2。这就是 ETH 专注于采用 Rollups 的原因。

B. Optimistic Rollups 与 ZK Rollups

根据发送到 L1 的证明不同，Rollups 分为两类：使用欺诈证明的 Optimistic Rollups 和使用有效性证明的 ZK Rollups。

1）乐观汇总：

乐观汇总之所以如此命名，是因为它们采用乐观方法，假设所有交易都是有效的，除非另有证明。为了确保这些交易的安全，实施了争议期，通常持续 7 天（对于 Arbitrum 和 Optimism）。在此期间，网络上的任何人都可以提交欺诈证明，取消区块内所做的所有更改，证明参与者在网络上作弊。演员将因失去他所抵押的资产（斜杠）而受到惩罚。另一方面，如果 7 天争议期后没有任何反应，则该区块被视为已验证，并且此验证是不可逆转的。

该系统的运行假设至少有一个人会检测并报告欺诈行为。因此，乐观汇总可以由网络上的单个诚实参与者来保护。

与 ZK Rollups 相比，Optimistic Rollups 具有多种优势。它们具有更简单的架构，这使得它们更容易实现，并且它们与 EVM 原生兼容。

然而，欺诈证明引起的争议期对于许多用例来说是一个显着的缺点。在实践中，用户通常不希望等待 7 天才能在 L2 和 L1 之间转移资产。像Hop这样的第三方桥梁可以提供流动性并绕过争议期以换取费用。然而，某些应用程序（例如 NFT）无法绕过争议期。

Arbitrum、Optimism、Base（由 Coinbase）和 Metis 是著名的 Optimistic Rollup 之一。

2）ZK汇总

Rollups 使用仅基于数学的有效性证明来确保网络安全。事务在 L2 上执行，然后进行批处理（即通过压缩分组在一起）。然后证明者执行并生成该执行的无可辩驳的数学证明。该证明被发送到 L1 合约，ETH 能够立即验证其数学有效性并确定计算是否有效和诚实。

因此，发送到主链的每个批次都包含一个加密证明，该证明可以验证并验证批次内后状态的准确性，而不会泄露任何详细的交易信息。因此，L1上的智能合约只需要验证这个证明即可。

ZK Rollups 的美妙之处在于无需重新执行计算即可验证计算。不是让所有节点都执行计算，而是有一个非常强大的实体来执行交易，节点只是验证该实体发送的证明是否有效。类似地，它的功能类似于解决谜题或数独：需要时间来完成，但验证起来很快。

ZK Rollups 的主要优点是它们完全依赖于数学而不是市场参与者，这带来了更多的安全性。此外，无需等待争议期即可执行交易。然而，实现 ZK Rollups 更具挑战性，并且很难使其与 EVM 兼容，因为 ETH 当初并不是为了原生支持零知识证明生成而构建的。

比较著名的 ZK Rollups 包括 Starknet、StarkEx、zkSync、Scroll、Linea 和 Taiko。

这里需要澄清的是，L2“ZK”实际上是Validity Rollups而不是ZK，因为它们证明了交易的执行，但没有引入零知识方面。不过，计划稍后添加这一层隐私。

Rollup 是目前较好的 L2 解决方案，但是哪一个 Rollups 系列比较有效？

C. 优化方案：Optimistic 还是 ZK？

根据 Vitalik 自己的说法，ZK Rollups 比 Optimistic Rollups 更适合，并且从长远来看将会占上风：

我的观点是，从长远来看，ZK-Rollup 终会击败 Optimistic Rollup，因为它们有基本的优势，比如用户提币不需要等待 7 天。

维塔利克·布特林，https://www.bsc.news/post/vitalik-zk-rollup-will-beat-optimistic-in-ethereum-scaling-war

总的来说，我自己的观点是，在短期内，乐观汇总可能会在通用 EVM 计算中胜出，而 ZK 汇总可能会在简单支付、交换和其他特定于应用程序的用例中胜出，但在随着 ZK-SNARK 技术的改进，中长期 ZK rollups 将在所有用例中胜出。

维塔利克·布特林，https://vitalik.ca/general/2021/01/05/rollup.html

目前，Optimistic Rollups 是广泛采用和使用的 L2 解决方案。它们的架构比 ZK Rollups 更简单、更容易实现，并且不像 ZK Rollups 那样存在与 EVM 的兼容性问题。因此，使用 ZK Rollups 构建高效、即用且可扩展的 L2 解决方案需要更长的时间。

Optimistic Rollups 利用了这一点，并在市场上获得了特权地位。这个位置是当之无愧的，因为它们是目前有效的可扩展性通用 L2 解决方案。然而，许多人认为，从长远来看，Optimistic Rollups 将迁移为 ZK Rollups，或者简单地用有效性证明取代其欺诈证明。

为什么？简而言之，ZK Rollups 比 Optimistic Rollups 具有许多优势。

首先也是重要的一点，ZK Rollups 并不依赖于这样的假设：网络上至少需要一个诚实的参与者才能确保安全。相反，ZK Rollups 仅依赖数学，使网络客观上更加安全。

此外，ZK Rollups 不需要争议期来保证网络安全。因此，ZK Rollup 的提现周期非常快，而 Optimistic Rollup 目前需要大约 1 周（周期越短，网络安全性就越差）。

ZK Rollups 的理论吞吐量比 Optimistic Rollups 高得多。由于需要发送到 L1 的数据更少，因此交易速度更快、成本更低。此外，Optimistic Rollups 的链上成本与交易数量呈线性关系，而 ZK Rollups 的链上成本与用户数量呈线性关系，这为 ZK Rollups 提供了显着的优势。

在考虑 Optimistic Rollup 的主要优点时，请务必注意它们仅提供短期收益。目前，乐观汇总更容易构建。然而，随着时间的推移，以及对 ZK Rollups 的发现和研究的深入，构建 ZK Rollups 变得不那么困难。其次，Optimistic Rollups 很容易与以太坊虚拟机兼容，但 zkEVM 目前正在努力实现 EVM 与 ZK Rollups 的兼容性。

与 Optimistic Rollups 不同，ZK Rollups 通过零知识证明的概念引入隐私。然而，如前所述，ZK Rollups 目前不提供隐私，在撰写本文时应将其视为 Validity Rollups。尽管如此，未来还是有计划实现真正的 ZK。

因此，ZK Rollups 客观上比 Optimistic Rollups 更有前景、更有效。让我们关注他们。

III/ ZK Rollups 和不同类型

A. 什么是 ZK 证明？(ELI5)

为了更好地理解ZK Rollup，了解零知识证明（ZK Proof）的含义很重要。

ZK Proof 的概念是指一种基于密码算法的加密方案，使一个人能够向另一个人证明信息的真实性，而无需解释为什么该信息是真实的。这是通过提供证明而不直接揭示证明该证明有效性的知识来完成的。例如，一个人可以证明他们有一个难题的解决方案，而无需显示结果。

在计算机科学中，特别是在密码学中，ZK Proofs 使“证明者”能够以数学方式向“验证者”证明计算机状态是正确的，而无需透露证明该状态的数据。

但我们如何在没有明确证明的情况下证明某件事呢？

为了理解ZK Proofs背后的逻辑，我们以“阿里巴巴的洞穴”为例。

想象一下，爱丽丝和鲍勃站在一个圆形洞穴前，洞穴的门只能用密码（“芝麻开门！”）才能打开。鲍勃知道密码，并想向爱丽丝证明他知道密码，但又不想透露给她。在这个场景中，Bob 是证明者，Alice 是验证者。

鲍勃从一侧进入洞穴，而爱丽丝则在入口外等候。然后，爱丽丝要求鲍勃从另一侧退出。

资料来源：https ://www.bbva.com/en/zero-knowledge-proof-how-to-maintain-privacy-in-a-data-based-world/

通过出来，鲍勃向爱丽丝证明他知道密码。然而，这可能是一个幸运的巧合。Bob可以从A侧进入，如果Alice要求他从同一侧出来，并不能证明他知道密码。为了证明他知道这一点，鲍勃应该从 A 侧进入并从 B 侧退出，反之亦然。

为了确保不是幸运的情况，Alice 要求 Bob 重复该操作几次（10-20-50…）。这样，他向爱丽丝证明他确实知道密码，而不必向她透露。

这就是 ZK 证明的工作原理。尽管计算机科学的背景要复杂得多，并且需要大量的计算能力，但原理仍然是一样的——证明某件事是真的，而不证明为什么它是真的。ZK Rollups 就是基于这个原理。

B. ETH和ZK之间有什么联系？

如前所述，ZK Rollups 被认为是以太坊的终极可扩展性解决方案。甚至有传言称 ZK 可能直接在 L1 上实现。然而，很明显，以太坊协议并不是为了原生支持零知识证明生成而设计的，因此以太坊短期内并没有针对容纳 ZK 进行优化。因此，ZK 并不是 EVM 原生的，与 Optimistics 不同，使其与其兼容具有挑战性。

原因是 EVM 在二进制逻辑上运行，而 ZK 在多项式逻辑上运行，在二进制上下文中有效的东西在多项式上下文中可能无效，反之亦然。因此，ZK 构建者必须在性能和 EVM 兼容性之间做出选择。它们的兼容性越强，性能就越差。相反，它们的兼容性越差，它们的性能就越高。

EVM 兼容性的主要优点是，它可以从 ETH 的网络效应以及 EVM 上构建的所有内容中受益，包括开发人员池、工具、软件等。然而，由于不与 EVM 兼容，ZK 变得更加困难。性能更高，不再受以太坊虚拟机的限制。这为开发以前在 ETH 和 EVM 上不可能实现的应用程序开辟了新的可能性。

StarkWare 选择优先考虑性能而不是 EVM 与 StarkEx 和 Starknet 的兼容性。我们将在专门针对 Starknet 的文章中重新讨论这一点。但在此之前，让我们先探讨一下现有的不同类型的 zkEVM。

C. 不同类型的 zkEVM

一般来说，zkEVM 实现越接近类型 1，它与 ETH 的兼容性就越强，但在性能和功能方面也就越受限。相反，zkEVM 实现距离类型 1 越远，其性能就越高，但与 EVM 的兼容性就越差。这些类型的区别在于它们修改 ETH 以促进证明生成的方式。目前，根据Vitalik的分类，zkEVM有四种类型。

1) 1 型 zkEVM

1 型 zkEVM 与 ETH 及其所有功能完全兼容，包括 EVM 和以太坊特定机制，如区块管理和共识。这种兼容性使 1 类 zkEVM 能够充分受益于现有基础设施。然而，生成证明需要大量的计算能力，并且可能需要几个小时，导致与其他类型相比性能较低。

目前，没有可用的 1 类 zkEVM。

摘要：1 类 zkEVM 完全兼容，但速度非常慢。

2) 类型 2 – 2.5 zkEVM

2 型 zkEVM 与 EVM 完全兼容，这意味着所有操作码的功能完全相同，但它们在一定程度上修改了以太坊。这可能涉及数据结构或状态树的更改：

也就是说，它们“从内部”看起来与以太坊一模一样，但它们在外部有一些差异，特别是在块结构和状态树等数据结构方面。

维塔利克·布特林，https://vitalik.ca/general/2022/08/04/zkevm.html

类型 2 zkEVM 有两个主要优点：与大多数 ETH 应用程序和工具兼容，以及比类型 1 更快的处理速度。但是，它们在速度方面仍然落后于其他类型。

虽然 Scroll 和 Polygon zkEVM 正在构建 2 类 zkEVM，但它们目前被归类为 3 类。

另一方面，2.5 型 zkEVM 与 EVM 兼容，但 Gas 策略有所不同。在 EVM 中，每个操作码都有一个相关的 Gas 成本，具体取决于在 ETH 节点上执行特定操作码所需资源的复杂性。然而，一些操作码需要 ZK 比 EVM 做更多的工作，这需要修改它们的 Gas 成本。2.5 型 zkEVM 通过调整 Gas 策略解决了这个问题。

Kakarot 是基于 Cairo 语言的 zkEVM，是 2.5 型 zkEVM 的一个示例。

总之，2 型 zkEVM 与 EVM 完全兼容，并且比 1 型更快，但性能仍然较差。

3) zkEVM 类型 3

3 型 zkEVM 与 EVM 类似，但它们牺牲了某些在 ZK 环境中实现成本高昂且复杂的元素，特别是预编译。

与类型 1 和类型 2 相比，类型 3 zkEVM 更容易实现，并且证明生成时间显着缩短。然而，一些 dApp 可能需要部分或完全重写才能部署在这些网络上，因为它们与 EVM 不完全兼容。

根据 Vitalik 的说法，Type 3 zkEVM 只是一个过渡阶段，zkEVM 在进行成为 Type 2 zkEVM 所需的工作之前奠定其 ZK 的基础。

如今，没有 ZK-EVM 团队想成为 Type 3；类型 3 只是一个过渡阶段，直到添加预编译的复杂工作完成并且项目可以转移到类型 2.5。

维塔利克·布特林：https://vitalik.ca/general/2022/08/04/zkevm.html

目前，Scroll 和 Polygon 是 Type 3 zkEVM，但它们的目标是成为 Type 2。

摘要：Type 3 zkEVM 几乎与 EVM 兼容，并且比以前的类型更快，但它们存在一些兼容性问题。

4) zkEVM 类型 4

4 型 zkEVM 并不旨在与 EVM 兼容。相反，他们的目标是使一种高级语言与另一种针对 ZK 证明优化的高级语言兼容。为了实现这一目标，我们将 Solidity 中的智能合约源代码编译成 ZK 友好的语言（例如 Starknet 的 Cairo）。因此，执行的智能合约不是用 Solidity 编写的，而是可以由 EVM 解释的表示形式。

Type 4 zkEVM 的优点是证明生成时间比以前的类型快得多，这对去中心化产生积极影响。然而，它们在许多情况下都存在严重的不兼容性。因此，在此类 ZK 上部署 EVM dApp 并不总是那么容易。

迄今为止，Type 4 有两个示例：Starknet 的 WARP（但仅限于“简单”的 dApp）和使用中间语言的 zkSync。

摘要：Type 4 zkEVM 旨在使一种高级语言与另一种 ZK 友好的高级语言兼容，优化性能，但存在严重的不兼容性

现在我们已经对 zk-Rollups 有了一个概述，哪一个有希望呢？

D. 从长远来看，哪个 zk Rollup 更厉害？

在我看来，有前途的 L2 Rollup 是一种结合了性能和 UX 创新的 L2 Rollup。Rollups 的主要功能是扩展并吸引大量用户加入以太坊生态系统和更广泛的加密世界。其他功能，如安全性、数据可用性、结算等，均由 ETH 来保证。

zkSync 似乎是有前途的解决方案，因为它优先考虑性能而不是兼容性。然而，Starknet 更进一步，不承诺任何 EVM 兼容性。这使得它能够优化性能，并探索 EVM 无法实现的新视野和用例。为了实现这一目标，Starknet 创建了自己的 ZK 超优化编程语言 Cairo，并发明了 STARK 证明，它比其他 zkEVM 使用的 SNARK 证明更有前途。我们将在即将发表的 Starknet 文章中更详细地讨论这些要点。

然而，通过做出这种不兼容的选择，Starknet 面临着两个挑战：

1）吸引开发者学习新的编程语言。

2）从头开始构建一个生态系统，包括所有必要的工具、基础设施和 dApp。

为了应对第一个挑战，StarkWare（StarkEx 和 Starknet 背后的公司）始终如一地支持新开发人员并提供大量资源。Starknet 拥有一支专门的“开发倡导者”团队，其使命是指导和支持新开发人员。如果您是新的 Cairo 开发者，请随时在 Twitter 上直接联系他们：@henrlihenrli、@DrSpacemn、@gyanlakshmi，或 Starknet 的生态系统负责人：@GuthL。

还有一些独立的社区和项目提供资源来帮助开发者，包括：

• @OnlyDust_xyz，它将开发人员与项目联系起来并为开源贡献提供资金

• @matchbox_dao，游戏项目孵化器

• @StarkNetAfrica，组织现场活动并为开发人员提供特定的教育内容

• 许多其他（@ClassLambda，@0xSpaceShard …）

社区中的开发人员还构建并发布了大量开源工具和资源，例如Cairo 书籍。这些资源可以帮助新手和经验丰富的开发人员在生态系统中建立自己的地位。

目前，这一策略非常成功。尽管进入门槛很高，Starknet 仍是开发者数量增长较快的生态系统之一。Electric Capital出色分析中的几个数据支持了这一说法。

• 2021 年底有 36 名全职开发人员，而 2022 年底有 120 名。

• 2021 年开发人员数量为 160 名，而 2022 年为 390 名（开发人员总数）。

• 此外，StarkNet是成立时间不到2年、开发者数量较多的生态系统。

• 而且全职开发人员的数量也是较多的。

StarkWare 当前的支持策略正在取得巨大成果。此外，学习开罗为开发人员提供了巨大的机会：

• 开发人员进入一个对开发人员的需求远远超过供应的生态系统，从而产生巨大的经济激励。

• 他们与拥有两年经验的 Cairo 开发者竞争（相比于 Solidity 和其他语言的更长经验），与其他生态系统相比，这种竞争相对稀缺。

• 开发者可以为从头开始构建生态系统做出贡献，并有机会在生态系统的历史上留下持久的名声。

值得注意的是，使用新的编程语言从头开始构建生态系统既有优点也有缺点，特别是在安全性方面。与 EVM 环境中的工具、软件和 dApp 不同，在开罗创建的工具、软件和 dApp 多年来并未经过实战测试。因此，与在以太坊上运行六年多的工具、软件和 dApp 相比，客观上更有可能看到其中出现漏洞。

有两个主要因素有助于减轻这些安全风险。首先，质量审计和安全公司对基于 Starknet 构建的项目和工具进行监控和代码审查，例如@nethermindeth、 @FuzzingLabs和@ginger_security。

第二件需要注意的是 StarkWare 有一个名为“Team Exploration”的团队，由@dimahledba领导。他们的目标是创建开源产品，并直接与 Starknet 社区的开发人员就这些项目进行协作。通过这样做，StarkWare 可以培训新的开发人员，并为他们提供创建工具和项目的直接支持。社区开发人员可以从该团队的指导中受益，其中包括 Starknet 上要遵循的安全实践和编码标准。

此外，Starknet的整个技术栈都将开源，这将增强整体安全性。

因此，StarkWare 有效地解决了迄今为止面临的两个主要挑战。

结论

未来几年加密货币面临的挑战之一将是吸引足够数量的用户以确保全球采用。这种采用对于加密货币市场足够大并抵御国家级攻击至关重要。