著者 | Callum@Web3CN.ProZK Rollup は、イーサリアムをスケーリングする方法として、トランザクションをオフチェーンで処理し、単一の圧縮されたトランザクションとしてメイン チェーンにマージできるようにします。このプロセスにより、トランザクションのスループットが向上し、トランザクション コストが削減され、ゼロ知識証明を通じて状態の正当性が保証され、メイン チェーンのプライバシーとセキュリティが向上します。したがって、ZK Rollup はイーサリアム拡張のための究極のソリューションであると考えられています。しかし、現状では、ゼロ知識証明の生成には多大な計算能力が必要であり、技術的難易度も高いと同時に、イーサリアム仮想マシン（EVM）がZK回路をサポートするように設計されていないため、スマートコントラクトを直接実行することはできません。この問題を解決するために、多くの開発者が、ゼロ知識証明計算と互換性のある方法でスマート コントラクトを実行できる zkEVM の開発を試みてきました。多くの ZK ロールアップにとって、EVM の同等性を達成することは、バイトコード レベルでの完全な互換性を達成することを意味しており、現在、zkEVM はイーサリアム拡張の鍵となっています。この記事では、5 つの一般的な zkEVM タイプと各タイプのプロジェクトの進捗状況を調査し、各タイプの zkEVM の設計上の課題を指摘します。### zkEVMとは何ですかzkEVMは、ゼロ知識証明コンピューティングをサポートするEVM互換の仮想マシンであり、イーサリアムブロックチェーン技術をベースとしたアプリケーション開発プラットフォームです。 EVM コントラクトは変更せずに直接展開して実行でき、知識がなくてもプログラムの動作によって計算の正当性を証明できます。### zkEVM の利点1. zkEVM により互換性が向上します。 zkEVM は、EVM で実行するように書かれたスマート コントラクトと高い互換性があり、EVM インフラストラクチャとシームレスに統合できます。開発者は、アプリケーションを再開発することなく、既存のイーサリアム アプリケーションを L2 に移行でき、zk プルーフはイーサリアム ネットワーク セキュリティを継承します。2. zkEVM はスケーラビリティを強化します。 zkEVM は非対話型プルーフを使用します。これにより、新しく提案されたブロックで各トランザクションを再実行するよりも L2 ブロックのプルーフを検証する方が速いため、スループットが向上し、レイテンシが短縮されます。3. zkEVM はストレージ コストを削減します。 zkEVM ロールアップは、イーサリアム L1 上の最終状態へのコミットメントのみを公開することを選択できるため、オンチェーン ストレージのコストが削減されます。有効性証明は zkEVM の新しい状態の正確さを保証するため、注文者は状態遷移の変更を再実行するために必要なすべてのデータを公開する必要がありません。ZK Rollup の制限は、zkEVM の継続的な改善によって解決され、EVM の互換性と組み合わせた ZK Rollup のセキュリティと効率性を使用して、アプリケーションはスマート コントラクトと対話して、アプリケーション エクスペリエンスを向上させることができます。### 5 つの異なるタイプの zkEVM と関連プロジェクトEVM の設計当初は、ゼロ知識証明をサポートすることは考慮されていなかったため、EVM 互換の zk 仮想マシンを構築することが困難でしたが、研究が進むにつれて、EVM の計算をゼロ知識証明にラップできるようになりました。さまざまな zkEVM プロジェクトが使用するさまざまなアプローチが、EVM の実行とゼロ知識証明計算を組み合わせます。イーサリアムの創設者であるヴィタリック・ブテリン氏も、さまざまな種類の zkEVM 間のトレードオフについて説明した記事を発表しています。V 神は、これらのプロジェクトの中核となる目標は同じであると信じています。つまり、ZK-SNARK テクノロジーを使用して、実行のための暗号化された証拠を提供することです。イーサリアムと同様のトランザクションなので、イーサリアムチェーン自体の検証や、イーサリアムが提供するものと同等の ZK ロールアップの構築が容易になりますが、イーサリアムよりもスケーラブルです。#### タイプ 1 (コンセンサスレベル同等 - イーサリアムと完全に同等)タイプ 1 zkEVM は、イーサリアムと完全に同等になるよう努めています。プルーフの生成を容易にするためにイーサリアム システムの一部を変更することはなく、ハッシュ、状態ツリー、トランザクション ツリー、プリコンパイル、またはその他のコンセンサス ロジックを置き換えることもありません。タイプ 1 zkEVM の利点は、イーサリアムと完全な互換性があることです。長期的には、タイプ 2 またはタイプ 3 ZK-EVM でテストされたイーサリアムへの変更がイーサリアム自体に導入される可能性がありますが、この再アーキテクチャには独自の複雑性があるため、イーサリアムファング L1 自体を作成するために最終的に必要となるのはタイプ 1 です。よりスケーラブルなものです。同時に、タイプ 1 zkEVM は、ロールアップで多くのインフラストラクチャを再利用できるため、ロールアップに最適です。タイプ 1 zkEVM の欠点は、検証時間の問題です。イーサリアムは元々 ZK との親和性を重視して設計されていないため、イーサリアム プロトコルの多くの部分で ZK 証明を実行するために大量の計算が必要になります。タイプ 1 zkEVM はイーサリアムを正確に複製するように設計されているため、これらの非効率性を軽減することはできません。タイプ 1 zkEVM は最も理想的な zkEVM であり、このタイプを構築または調査するプロジェクトが数多くあります。現在、タイプ 1 zkEVM 関連のプロジェクトには、Taiko と Kakarot が含まれます。Taiko によって構築された Type 1 zkEVM により、開発者とユーザーは、より低い取引手数料で、変更を考慮することなく安全にイーサリアムを体験できるようになります。 2つのシードラウンドで2,200万ドルを調達し、最初のラウンドはSequoia Chinaがリードして1,000万ドル、第2ラウンドはGenerative Venturesがリードした1,200万ドルでした。 6 月 7 日、Taiko は Alpha-3 インセンティブ テストネットを開始しました。 Taiko の公式紹介によると、テストネットは分散型のイーサリアムと同等の ZK-EVM 部分に焦点を当てています。Kakarot zkEVM は、Cario 言語を使用してデプロイされた EVM であり、EVM の互換性を強化することで Starknet エコシステムの信頼性を拡張します。カカロット zkEVM はさまざまな形式で存在できます。第一段階では EVM を Starknet に導入します。第二段階では、カカロットとマダラが統合スタックにマージされて L3 zkEVM をサポートします。第三段階では、カカロットとマダラを Together で結合することもできます。 、タイプ 1 zkEVM が有効になります。 6月2日、Kakarot zkEVMはプレシードラウンドの資金調達を完了し、StarkWare、LambdaClassなどの機関とVitalik Buterin、Nicolas Bacca、Rand Hindiなどのエンジェル投資家が投資に参加した。#### タイプ 2 (バイトコードレベルの同等性 - EVM と完全に同等)Type2 zkEVM は EVM と完全に同等であることを目指していますが、イーサリアムとは同等ではありません。つまり、内部的にはイーサリアムと同じに見えますが、外部的には、特にブロック構造や状態ツリーなどのデータ構造の点でいくつかの違いがあります。目標は、既存のアプリケーションと完全な互換性を持たせることですが、開発を容易にし、プルーフの生成を高速化するためにイーサリアムにいくつかの小さな変更を加えます。タイプ 2 zkEVM の利点は、VM レベルでの完全な同等性です。タイプ 2 zkEVM は、イーサリアムの状態などを保持するデータ構造に変更を加えます。これらは EVM 自体が直接アクセスできない構造であるため、イーサリアム上で実行されるアプリケーションは、ほとんどの場合タイプ 2 zkEVM ロールアップ上で実行されます。このタイプではイーサリアム実行クライアントをそのままでは利用できませんが、一部変更を加えることで利用可能となり、EVMデバッグツールなどのインフラも引き続き利用できます。タイプ 2 zkEVM の欠点は、検証時間が依然として遅いことです。タイプ 2 zkEVM は、主に不必要に複雑で ZK に適さない暗号化に依存するイーサリアム スタックの部分を削除することにより、タイプ 1 zkEVM よりも高速な検証時間を実現します。たとえば、イーサリアムの Keccak および RLP ベースのマークル-パトリシア ツリーを変更する可能性があり、ブロックとレシートの構造も変更する可能性があります。これらの変更により証明者の時間は大幅に短縮されますが、すべての問題が解決されるわけではありません。 EVM にはあらゆる非効率性と ZK に不向きな性質が備わっており、EVM が依然として遅いことが証明されています。現在、タイプ 2 zkEVM 関連プロジェクトには Linea と Polygon が含まれます。Linea は、Consensys を搭載した Type-2 zkEVM です。 ZKP を EVM の完全な互換性と統合することで、開発者はコードを変更したりスマート コントラクトを書き換えたりすることなく、スケーラブルな DApp を作成したり、既存の DApp を新しいプラットフォームに移行したりできます。パブリック テストネットは今年 3 月 28 日に開始され、メタマスク拡張機能のデフォルトのネットワーク オプションに追加されました。 Linea は、6 月 13 日 12:00 にアルファ v0.2 をリリースしました。このバージョンは、大幅なアーキテクチャのアップグレードのテストとメインネットの立ち上げの準備に重点を置いています。Polygon zkEVM はオープンソースであり、タイプ 2 zkEVM を使用します。 ZK プルーフを採用して、イーサリアム L1 のセキュリティを維持しながら、取引手数料を削減し、スループットを向上させます。 Polygon は今年 2 月 14 日、Polygon zkEVM が zkEVM に適した Ethereum テスト ベクトルの 100% に合格したと発表しました。開発者はコードを変更したり書き直す必要がなく、すべての Ethereum ツールは Polygon zkEVM とシームレスに連携できます。 ZK Rollup の互換性はさらに大きな一歩を踏み出し、EVM と完全に同等の Type 2 のレベルに達しました。 Polygon zkEVM メインネット ベータ版は、2023 年 3 月 27 日に正式に開始されました。#### タイプ 2.5 (EVM 相当、ガス代を除く)検証時間を短縮する 1 つの方法は、ZK 証明が難しい EVM の特定の操作のガス コストを大幅に増やすことです。これには、プリコンパイル、keccak オペコード、および場合によってはコントラクトの呼び出しやメモリ、ストレージ、復元へのアクセスの特定のパターンが含まれる場合があります。ガスコストを変更すると、開発者ツールの互換性が低下し、一部のアプリケーションが動作しなくなる可能性がありますが、一般的には「より深い」EVM 変更よりもリスクが低いと考えられています。開発者は、トランザクションで複数のガス ブロックを要求しないように注意し、ハードコードされたガス量を使用して呼び出しを行わないように注意する必要があります。現在、タイプ 2.5 EVM を実行する具体的なプロジェクトはなく、タイプ 2 の段階に入ったばかりです。#### タイプ 3 (バイトコードレベルの同等性 - EVM とほぼ同等)タイプ 3 zkEVM は EVM とほぼ同等ですが、証明時間をさらに短縮し、EVM の開発を容易にするために、正確に同等にするためにいくつかの犠牲が払われています。タイプ 3 zkEVM の利点は、構築が容易で、検証時間が短縮されることです。タイプ 3 zkEVM は、zkEVM 実装で実装するのが特に難しいいくつかの機能を削除する場合があります。さらに、タイプ 3 zkEVM には、コントラクト コード、メモリ、スタックの処理方法に微妙な違いがある場合があります。タイプ 3 zkEVM の欠点は、互換性が低いことです。タイプ 3 zkEVM は、ほとんどのアプリケーションと互換性を持ちながら、残りのアプリケーションの書き換え作業を最小限に抑えることを目指しています。とはいえ、タイプ 3 zkEVM によって削除されたプリコンパイルを使用しているため、または VM が異なる方法で処理するエッジ ケースへの微妙な依存関係のために、一部のアプリケーションは書き直す必要があるでしょう。現在、タイプ 3 zkEVM 関連プロジェクトには Scroll が含まれます。Scroll は、Scroll チームが Ethereum Foundation の PSE (Privacy and Scaling Explorations) グループと協力して開発した EVM と同等の zk-rollup で、現在はプレアルファ テストネットの段階にあり、EVM と完全に互換性があることを目指しています。バイトコードレベル。これは、開発者が EVM 互換言語を使用してスマート コントラクトを作成し、Scroll にデプロイできることを意味します。 Scroll は現在タイプ 2 EVM を構築していますが、より複雑なプリコンパイルの多くはまだ実装されていないため、タイプ 3 EVM とみなされます。 Scroll氏によると、今年7月と8月にメインネットを立ち上げる予定で、生態系の発展を促進するためにパートナープログラムを立ち上げる可能性があると述べた。現在、タイプ 3 EVM は、プリコンパイルを追加する複雑な作業が完了するまでの移行段階にすぎません。その後、プロジェクトはタイプ 2.5 zkEVM に移行できます。しかし、将来的には、タイプ 1 およびタイプ 3 EVM に新しい ZK-SNARK フレンドリーなプリコンパイルが追加され、開発者に検証時間の短縮とガスコストの低い機能が提供される可能性があります。#### タイプ 4 (開発言語レベルの同等 - EVM と同等の高級言語)タイプ 4 EVM は、高級言語 (Solidity、Vyper、中間言語など) で書かれたスマート コントラクトのソース コードを、ZK-SNARK に優しいように明示的に設計された言語にコンパイルすることによって機能します。タイプ 4 zkEVM の利点は、プルーフ速度が速いことです。このタイプは、各 EVM 実行ステップのさまざまな部分すべてを ZK 証明するのではなく、高レベルのコードから直接開始するため、多くのコストを回避できます。Type 4 zkEVM の欠点は、互換性が低いことです。 1 つは、タイプ 4 システム内のコントラクトのアドレスが EVM 内のアドレスと異なる可能性があるということ、もう 1 つは、多くのアプリケーションが効率を向上させるために一部の部分で手書きの EVM バイトコードを使用しているが、タイプ 4 システムではサポートされていない可能性があるということです。施設も継承できません。現在、タイプ 4 の zkEVM 関連プロジェクトには、zkSync Era と StarkNet が含まれます。zkSync Era は Matters Lab によって作成されました。 zkSync Era は、メインネット上で起動される最初の EVM であり、一般公開者が資金をシステムに橋渡ししたり、ネットワーク上にコードをデプロイしたりするための完全なアクセス権を持っています。 zkSync Era は、コンパイラーを提供することにより、Solidity をサポートするために別のバイトコード形式を使用します。 Solidity はサポートされますが、EVM バイトコード自体はサポートされません。 Hardhat などのツールは直接使用できませんが、zkSync のプラグインは利用可能です。StarkWare によって作成された StarkNet は、ゼロ知識証明を使用してイーサリアムのオフチェーン実行層を作成する zk-rollup L2 です。実際、EVM は Starknet のネイティブ機能ではありません。 Starknet は、スマート コントラクトの展開をサポートするために、Warp コンバーター (Nethermind によって提供される) を使用して Solidity コードを Cairo に変換します。### zkEVM の課題と将来EVM は zk プルーフ計算を念頭に置いて構築されていないため、特に特殊なオペコード、スタックベースのアーキテクチャ ストレージ オーバーヘッド、証明コストの点で、回路の証明には不向きな機能を備えています。しかし、ゼロ知識テクノロジーにおけるいくつかの画期的な進歩により、これらの問題を軽減することが可能になりました。zkEVM の 5 つのタイプには、誰が良くて誰が悪いのかは明確ではありません。番号が小さいタイプは既存のインフラストラクチャとの互換性が高くなりますが速度が遅く、番号が大きいタイプは既存のインフラストラクチャとの互換性は低いですが速度が遅くなります。一般に、さまざまなタイプを検討するさまざまなプロジェクトは、zkEVM とイーサリアムの開発に有益です。将来的には、ZK ロールアップとイーサリアム チェーン自体の検証の両方に使用できる複数の zkEVM 実装が存在する予定です。理論上、イーサリアムは L1 に単一の標準 zkEVM を使用する必要はなく、異なるクライアントは異なる証明を使用できます。しかし、そのような未来が実現するまでにはかなりの時間がかかるだろう。同時に、イーサリアムとイーサリアムベースの ZK ロールアップをスケーリングするさまざまな経路で、さらなる革新が見られるでしょう。
5 つの一般的な zkEVM タイプと代表的なプロジェクト
著者 | Callum@Web3CN.Pro
ZK Rollup は、イーサリアムをスケーリングする方法として、トランザクションをオフチェーンで処理し、単一の圧縮されたトランザクションとしてメイン チェーンにマージできるようにします。このプロセスにより、トランザクションのスループットが向上し、トランザクション コストが削減され、ゼロ知識証明を通じて状態の正当性が保証され、メイン チェーンのプライバシーとセキュリティが向上します。したがって、ZK Rollup はイーサリアム拡張のための究極のソリューションであると考えられています。
しかし、現状では、ゼロ知識証明の生成には多大な計算能力が必要であり、技術的難易度も高いと同時に、イーサリアム仮想マシン（EVM）がZK回路をサポートするように設計されていないため、スマートコントラクトを直接実行することはできません。この問題を解決するために、多くの開発者が、ゼロ知識証明計算と互換性のある方法でスマート コントラクトを実行できる zkEVM の開発を試みてきました。多くの ZK ロールアップにとって、EVM の同等性を達成することは、バイトコード レベルでの完全な互換性を達成することを意味しており、現在、zkEVM はイーサリアム拡張の鍵となっています。
この記事では、5 つの一般的な zkEVM タイプと各タイプのプロジェクトの進捗状況を調査し、各タイプの zkEVM の設計上の課題を指摘します。
zkEVMとは何ですか
zkEVMは、ゼロ知識証明コンピューティングをサポートするEVM互換の仮想マシンであり、イーサリアムブロックチェーン技術をベースとしたアプリケーション開発プラットフォームです。 EVM コントラクトは変更せずに直接展開して実行でき、知識がなくてもプログラムの動作によって計算の正当性を証明できます。
zkEVM の利点
zkEVM により互換性が向上します。 zkEVM は、EVM で実行するように書かれたスマート コントラクトと高い互換性があり、EVM インフラストラクチャとシームレスに統合できます。開発者は、アプリケーションを再開発することなく、既存のイーサリアム アプリケーションを L2 に移行でき、zk プルーフはイーサリアム ネットワーク セキュリティを継承します。
zkEVM はスケーラビリティを強化します。 zkEVM は非対話型プルーフを使用します。これにより、新しく提案されたブロックで各トランザクションを再実行するよりも L2 ブロックのプルーフを検証する方が速いため、スループットが向上し、レイテンシが短縮されます。
zkEVM はストレージ コストを削減します。 zkEVM ロールアップは、イーサリアム L1 上の最終状態へのコミットメントのみを公開することを選択できるため、オンチェーン ストレージのコストが削減されます。有効性証明は zkEVM の新しい状態の正確さを保証するため、注文者は状態遷移の変更を再実行するために必要なすべてのデータを公開する必要がありません。
ZK Rollup の制限は、zkEVM の継続的な改善によって解決され、EVM の互換性と組み合わせた ZK Rollup のセキュリティと効率性を使用して、アプリケーションはスマート コントラクトと対話して、アプリケーション エクスペリエンスを向上させることができます。
5 つの異なるタイプの zkEVM と関連プロジェクト
EVM の設計当初は、ゼロ知識証明をサポートすることは考慮されていなかったため、EVM 互換の zk 仮想マシンを構築することが困難でしたが、研究が進むにつれて、EVM の計算をゼロ知識証明にラップできるようになりました。さまざまな zkEVM プロジェクトが使用するさまざまなアプローチが、EVM の実行とゼロ知識証明計算を組み合わせます。
イーサリアムの創設者であるヴィタリック・ブテリン氏も、さまざまな種類の zkEVM 間のトレードオフについて説明した記事を発表しています。V 神は、これらのプロジェクトの中核となる目標は同じであると信じています。つまり、ZK-SNARK テクノロジーを使用して、実行のための暗号化された証拠を提供することです。イーサリアムと同様のトランザクションなので、イーサリアムチェーン自体の検証や、イーサリアムが提供するものと同等の ZK ロールアップの構築が容易になりますが、イーサリアムよりもスケーラブルです。
タイプ 1 (コンセンサスレベル同等 - イーサリアムと完全に同等)
タイプ 1 zkEVM は、イーサリアムと完全に同等になるよう努めています。プルーフの生成を容易にするためにイーサリアム システムの一部を変更することはなく、ハッシュ、状態ツリー、トランザクション ツリー、プリコンパイル、またはその他のコンセンサス ロジックを置き換えることもありません。
タイプ 1 zkEVM の利点は、イーサリアムと完全な互換性があることです。長期的には、タイプ 2 またはタイプ 3 ZK-EVM でテストされたイーサリアムへの変更がイーサリアム自体に導入される可能性がありますが、この再アーキテクチャには独自の複雑性があるため、イーサリアムファング L1 自体を作成するために最終的に必要となるのはタイプ 1 です。よりスケーラブルなものです。同時に、タイプ 1 zkEVM は、ロールアップで多くのインフラストラクチャを再利用できるため、ロールアップに最適です。
タイプ 1 zkEVM の欠点は、検証時間の問題です。イーサリアムは元々 ZK との親和性を重視して設計されていないため、イーサリアム プロトコルの多くの部分で ZK 証明を実行するために大量の計算が必要になります。タイプ 1 zkEVM はイーサリアムを正確に複製するように設計されているため、これらの非効率性を軽減することはできません。タイプ 1 zkEVM は最も理想的な zkEVM であり、このタイプを構築または調査するプロジェクトが数多くあります。
現在、タイプ 1 zkEVM 関連のプロジェクトには、Taiko と Kakarot が含まれます。
Taiko によって構築された Type 1 zkEVM により、開発者とユーザーは、より低い取引手数料で、変更を考慮することなく安全にイーサリアムを体験できるようになります。 2つのシードラウンドで2,200万ドルを調達し、最初のラウンドはSequoia Chinaがリードして1,000万ドル、第2ラウンドはGenerative Venturesがリードした1,200万ドルでした。 6 月 7 日、Taiko は Alpha-3 インセンティブ テストネットを開始しました。 Taiko の公式紹介によると、テストネットは分散型のイーサリアムと同等の ZK-EVM 部分に焦点を当てています。
Kakarot zkEVM は、Cario 言語を使用してデプロイされた EVM であり、EVM の互換性を強化することで Starknet エコシステムの信頼性を拡張します。カカロット zkEVM はさまざまな形式で存在できます。第一段階では EVM を Starknet に導入します。第二段階では、カカロットとマダラが統合スタックにマージされて L3 zkEVM をサポートします。第三段階では、カカロットとマダラを Together で結合することもできます。 、タイプ 1 zkEVM が有効になります。 6月2日、Kakarot zkEVMはプレシードラウンドの資金調達を完了し、StarkWare、LambdaClassなどの機関とVitalik Buterin、Nicolas Bacca、Rand Hindiなどのエンジェル投資家が投資に参加した。
タイプ 2 (バイトコードレベルの同等性 - EVM と完全に同等)
Type2 zkEVM は EVM と完全に同等であることを目指していますが、イーサリアムとは同等ではありません。つまり、内部的にはイーサリアムと同じに見えますが、外部的には、特にブロック構造や状態ツリーなどのデータ構造の点でいくつかの違いがあります。目標は、既存のアプリケーションと完全な互換性を持たせることですが、開発を容易にし、プルーフの生成を高速化するためにイーサリアムにいくつかの小さな変更を加えます。
タイプ 2 zkEVM の利点は、VM レベルでの完全な同等性です。タイプ 2 zkEVM は、イーサリアムの状態などを保持するデータ構造に変更を加えます。これらは EVM 自体が直接アクセスできない構造であるため、イーサリアム上で実行されるアプリケーションは、ほとんどの場合タイプ 2 zkEVM ロールアップ上で実行されます。このタイプではイーサリアム実行クライアントをそのままでは利用できませんが、一部変更を加えることで利用可能となり、EVMデバッグツールなどのインフラも引き続き利用できます。
タイプ 2 zkEVM の欠点は、検証時間が依然として遅いことです。タイプ 2 zkEVM は、主に不必要に複雑で ZK に適さない暗号化に依存するイーサリアム スタックの部分を削除することにより、タイプ 1 zkEVM よりも高速な検証時間を実現します。たとえば、イーサリアムの Keccak および RLP ベースのマークル-パトリシア ツリーを変更する可能性があり、ブロックとレシートの構造も変更する可能性があります。これらの変更により証明者の時間は大幅に短縮されますが、すべての問題が解決されるわけではありません。 EVM にはあらゆる非効率性と ZK に不向きな性質が備わっており、EVM が依然として遅いことが証明されています。
現在、タイプ 2 zkEVM 関連プロジェクトには Linea と Polygon が含まれます。
Linea は、Consensys を搭載した Type-2 zkEVM です。 ZKP を EVM の完全な互換性と統合することで、開発者はコードを変更したりスマート コントラクトを書き換えたりすることなく、スケーラブルな DApp を作成したり、既存の DApp を新しいプラットフォームに移行したりできます。パブリック テストネットは今年 3 月 28 日に開始され、メタマスク拡張機能のデフォルトのネットワーク オプションに追加されました。 Linea は、6 月 13 日 12:00 にアルファ v0.2 をリリースしました。このバージョンは、大幅なアーキテクチャのアップグレードのテストとメインネットの立ち上げの準備に重点を置いています。
Polygon zkEVM はオープンソースであり、タイプ 2 zkEVM を使用します。 ZK プルーフを採用して、イーサリアム L1 のセキュリティを維持しながら、取引手数料を削減し、スループットを向上させます。 Polygon は今年 2 月 14 日、Polygon zkEVM が zkEVM に適した Ethereum テスト ベクトルの 100% に合格したと発表しました。開発者はコードを変更したり書き直す必要がなく、すべての Ethereum ツールは Polygon zkEVM とシームレスに連携できます。 ZK Rollup の互換性はさらに大きな一歩を踏み出し、EVM と完全に同等の Type 2 のレベルに達しました。 Polygon zkEVM メインネット ベータ版は、2023 年 3 月 27 日に正式に開始されました。
タイプ 2.5 (EVM 相当、ガス代を除く)
検証時間を短縮する 1 つの方法は、ZK 証明が難しい EVM の特定の操作のガス コストを大幅に増やすことです。これには、プリコンパイル、keccak オペコード、および場合によってはコントラクトの呼び出しやメモリ、ストレージ、復元へのアクセスの特定のパターンが含まれる場合があります。
ガスコストを変更すると、開発者ツールの互換性が低下し、一部のアプリケーションが動作しなくなる可能性がありますが、一般的には「より深い」EVM 変更よりもリスクが低いと考えられています。開発者は、トランザクションで複数のガス ブロックを要求しないように注意し、ハードコードされたガス量を使用して呼び出しを行わないように注意する必要があります。
現在、タイプ 2.5 EVM を実行する具体的なプロジェクトはなく、タイプ 2 の段階に入ったばかりです。
タイプ 3 (バイトコードレベルの同等性 - EVM とほぼ同等)
タイプ 3 zkEVM は EVM とほぼ同等ですが、証明時間をさらに短縮し、EVM の開発を容易にするために、正確に同等にするためにいくつかの犠牲が払われています。
タイプ 3 zkEVM の利点は、構築が容易で、検証時間が短縮されることです。タイプ 3 zkEVM は、zkEVM 実装で実装するのが特に難しいいくつかの機能を削除する場合があります。さらに、タイプ 3 zkEVM には、コントラクト コード、メモリ、スタックの処理方法に微妙な違いがある場合があります。
タイプ 3 zkEVM の欠点は、互換性が低いことです。タイプ 3 zkEVM は、ほとんどのアプリケーションと互換性を持ちながら、残りのアプリケーションの書き換え作業を最小限に抑えることを目指しています。とはいえ、タイプ 3 zkEVM によって削除されたプリコンパイルを使用しているため、または VM が異なる方法で処理するエッジ ケースへの微妙な依存関係のために、一部のアプリケーションは書き直す必要があるでしょう。
現在、タイプ 3 zkEVM 関連プロジェクトには Scroll が含まれます。
Scroll は、Scroll チームが Ethereum Foundation の PSE (Privacy and Scaling Explorations) グループと協力して開発した EVM と同等の zk-rollup で、現在はプレアルファ テストネットの段階にあり、EVM と完全に互換性があることを目指しています。バイトコードレベル。これは、開発者が EVM 互換言語を使用してスマート コントラクトを作成し、Scroll にデプロイできることを意味します。 Scroll は現在タイプ 2 EVM を構築していますが、より複雑なプリコンパイルの多くはまだ実装されていないため、タイプ 3 EVM とみなされます。 Scroll氏によると、今年7月と8月にメインネットを立ち上げる予定で、生態系の発展を促進するためにパートナープログラムを立ち上げる可能性があると述べた。
現在、タイプ 3 EVM は、プリコンパイルを追加する複雑な作業が完了するまでの移行段階にすぎません。その後、プロジェクトはタイプ 2.5 zkEVM に移行できます。しかし、将来的には、タイプ 1 およびタイプ 3 EVM に新しい ZK-SNARK フレンドリーなプリコンパイルが追加され、開発者に検証時間の短縮とガスコストの低い機能が提供される可能性があります。
タイプ 4 (開発言語レベルの同等 - EVM と同等の高級言語)
タイプ 4 EVM は、高級言語 (Solidity、Vyper、中間言語など) で書かれたスマート コントラクトのソース コードを、ZK-SNARK に優しいように明示的に設計された言語にコンパイルすることによって機能します。
タイプ 4 zkEVM の利点は、プルーフ速度が速いことです。このタイプは、各 EVM 実行ステップのさまざまな部分すべてを ZK 証明するのではなく、高レベルのコードから直接開始するため、多くのコストを回避できます。
Type 4 zkEVM の欠点は、互換性が低いことです。 1 つは、タイプ 4 システム内のコントラクトのアドレスが EVM 内のアドレスと異なる可能性があるということ、もう 1 つは、多くのアプリケーションが効率を向上させるために一部の部分で手書きの EVM バイトコードを使用しているが、タイプ 4 システムではサポートされていない可能性があるということです。施設も継承できません。
現在、タイプ 4 の zkEVM 関連プロジェクトには、zkSync Era と StarkNet が含まれます。
zkSync Era は Matters Lab によって作成されました。 zkSync Era は、メインネット上で起動される最初の EVM であり、一般公開者が資金をシステムに橋渡ししたり、ネットワーク上にコードをデプロイしたりするための完全なアクセス権を持っています。 zkSync Era は、コンパイラーを提供することにより、Solidity をサポートするために別のバイトコード形式を使用します。 Solidity はサポートされますが、EVM バイトコード自体はサポートされません。 Hardhat などのツールは直接使用できませんが、zkSync のプラグインは利用可能です。
StarkWare によって作成された StarkNet は、ゼロ知識証明を使用してイーサリアムのオフチェーン実行層を作成する zk-rollup L2 です。実際、EVM は Starknet のネイティブ機能ではありません。 Starknet は、スマート コントラクトの展開をサポートするために、Warp コンバーター (Nethermind によって提供される) を使用して Solidity コードを Cairo に変換します。
zkEVM の課題と将来
EVM は zk プルーフ計算を念頭に置いて構築されていないため、特に特殊なオペコード、スタックベースのアーキテクチャ ストレージ オーバーヘッド、証明コストの点で、回路の証明には不向きな機能を備えています。しかし、ゼロ知識テクノロジーにおけるいくつかの画期的な進歩により、これらの問題を軽減することが可能になりました。
zkEVM の 5 つのタイプには、誰が良くて誰が悪いのかは明確ではありません。番号が小さいタイプは既存のインフラストラクチャとの互換性が高くなりますが速度が遅く、番号が大きいタイプは既存のインフラストラクチャとの互換性は低いですが速度が遅くなります。一般に、さまざまなタイプを検討するさまざまなプロジェクトは、zkEVM とイーサリアムの開発に有益です。
将来的には、ZK ロールアップとイーサリアム チェーン自体の検証の両方に使用できる複数の zkEVM 実装が存在する予定です。理論上、イーサリアムは L1 に単一の標準 zkEVM を使用する必要はなく、異なるクライアントは異なる証明を使用できます。しかし、そのような未来が実現するまでにはかなりの時間がかかるだろう。同時に、イーサリアムとイーサリアムベースの ZK ロールアップをスケーリングするさまざまな経路で、さらなる革新が見られるでしょう。