ZK Rollup, như một cách mở rộng Ethereum, cho phép các giao dịch được xử lý ngoài chuỗi và hợp nhất trên chuỗi chính dưới dạng một giao dịch nén duy nhất. Quá trình này cải thiện thông lượng giao dịch, giảm chi phí giao dịch, đảm bảo tính hợp lệ của trạng thái thông qua bằng chứng không có kiến thức, đồng thời cải thiện tính riêng tư và bảo mật của chuỗi chính. Do đó, ZK Rollup được coi là giải pháp cuối cùng để mở rộng Ethereum.
Tuy nhiên, hiện tại, việc tạo ra bằng chứng không kiến thức đòi hỏi sức mạnh tính toán lớn và độ khó kỹ thuật cũng cao hơn, đồng thời do Máy ảo Ethereum (EVM) không được thiết kế để hỗ trợ các mạch ZK nên nó không thể trực tiếp thực hiện hợp đồng thông minh. Để giải quyết vấn đề này, nhiều nhà phát triển đã cố gắng phát triển zkEVM, có thể chạy các hợp đồng thông minh theo cách tương thích với các tính toán bằng chứng không có kiến thức. Đối với nhiều Bản tổng hợp ZK, đạt được tính tương đương EVM có nghĩa là đạt được khả năng tương thích hoàn toàn ở cấp mã byte. Hiện tại, zkEVM là chìa khóa để mở rộng Ethereum.
Bài viết này sẽ nghiên cứu năm loại zkEVM phổ biến và tiến độ của từng loại dự án, đồng thời chỉ ra những thách thức trong thiết kế của từng loại zkEVM.
zkEVM là gì
zkEVM là một máy ảo tương thích với EVM hỗ trợ điện toán bằng chứng không kiến thức và nó là một nền tảng phát triển ứng dụng dựa trên công nghệ chuỗi khối Ethereum. Hợp đồng EVM có thể được triển khai và chạy trực tiếp mà không cần sửa đổi, đồng thời hoạt động của chương trình có thể chứng minh tính hợp lệ của phép tính của nó thông qua kiến thức bằng không.
Ưu điểm của zkEVM
zkEVM cải thiện khả năng tương thích. zkEVM tương thích cao với các hợp đồng thông minh được viết để chạy trong EVM và có thể được tích hợp liền mạch với cơ sở hạ tầng EVM. Các nhà phát triển có thể di chuyển các ứng dụng Ethereum hiện có sang L2 mà không cần phát triển lại ứng dụng. Đồng thời, zk proof kế thừa bảo mật mạng Ethereum.
zkEVM tăng cường khả năng mở rộng. zkEVM sử dụng bằng chứng không tương tác, giúp cải thiện thông lượng và giảm độ trễ vì xác minh bằng chứng cho các khối L2 nhanh hơn so với thực hiện lại từng giao dịch trong một khối mới được đề xuất.
zkEVM giảm chi phí lưu trữ. Bản tổng hợp zkEVM có thể chọn chỉ xuất bản các cam kết ở trạng thái cuối cùng trên Ethereum L1, giảm chi phí lưu trữ trên chuỗi. Bằng chứng hợp lệ đảm bảo tính chính xác của trạng thái mới của zkEVM, vì vậy người đặt hàng không phải xuất bản tất cả dữ liệu cần thiết để thực hiện lại thay đổi chuyển đổi trạng thái.
Với sự cải tiến liên tục của zkEVM, các hạn chế của ZK Rollup đã được giải quyết. Sử dụng tính bảo mật và hiệu quả của ZK Rollup, cùng với khả năng tương thích của EVM, các ứng dụng có thể tương tác với các hợp đồng thông minh để cải thiện trải nghiệm ứng dụng.
Năm loại zkEVM khác nhau và các dự án liên quan
Khi bắt đầu thiết kế EVM, nó không được coi là hỗ trợ bằng chứng không kiến thức, điều này gây khó khăn cho việc xây dựng một máy ảo zk tương thích với EVM. Tuy nhiên, khi nghiên cứu tiến triển, các tính toán EVM có thể được đưa vào bằng chứng không kiến thức. Các dự án zkEVM khác nhau sử dụng các phương pháp tiếp cận khác nhau kết hợp thực thi EVM với tính toán bằng chứng không kiến thức.
Vitalik Buterin, người sáng lập Ethereum, cũng đã xuất bản một bài viết giải thích sự đánh đổi giữa các loại zkEVM khác nhau.V God tin rằng mục tiêu cốt lõi của các dự án này là giống nhau: sử dụng công nghệ ZK-SNARK để cung cấp bằng chứng mã hóa cho việc thực thi các giao dịch tương tự như Ethereum, để dễ dàng xác minh chuỗi Ethereum hơn hoặc xây dựng ZK Rollup tương đương với những gì Ethereum cung cấp, nhưng có khả năng mở rộng hơn Ethereum.
Loại 1 (tương đương mức đồng thuận - tương đương hoàn toàn với Ethereum)
Loại 1 zkEVM phấn đấu hoàn toàn tương đương với Ethereum. Nó không thay đổi bất kỳ phần nào của hệ thống Ethereum để giúp tạo bằng chứng dễ dàng hơn, không thay thế hàm băm, cây trạng thái, cây giao dịch, tiền biên dịch hoặc bất kỳ logic đồng thuận nào khác.
Ưu điểm của zkEVM Loại 1 là nó hoàn toàn tương thích với Ethereum. Về lâu dài, các sửa đổi đối với Ethereum được thử nghiệm trong ZK-EVM Loại 2 hoặc Loại 3 có thể được đưa vào chính Ethereum, nhưng việc tái kiến trúc này có những phức tạp riêng, vì vậy Loại 1 là thứ cuối cùng cần thiết để tạo ra chính Ethereum Square L1. một cái gì đó có thể mở rộng hơn. Đồng thời, zkEVM Loại 1 lý tưởng cho các bản tổng hợp vì chúng cho phép các bản tổng hợp sử dụng lại nhiều cơ sở hạ tầng.
Nhược điểm của zkEVM Loại 1 là vấn đề thời gian xác minh. Ethereum ban đầu không được thiết kế dựa trên tính thân thiện với ZK, vì vậy nhiều phần của giao thức Ethereum yêu cầu rất nhiều tính toán để thực hiện bằng chứng ZK. ZkEVM Loại 1 được thiết kế để sao chép chính xác Ethereum, vì vậy nó không thể giảm thiểu những điểm kém hiệu quả này. Loại 1 zkEVM là zkEVM lý tưởng nhất và có rất nhiều dự án đang xây dựng hoặc khám phá loại này.
Các dự án liên quan đến zkEVM Loại 1 hiện tại bao gồm Taiko và Kakarot.
ZkEVM Loại 1 do Taiko xây dựng cho phép các nhà phát triển và người dùng trải nghiệm Ethereum một cách an toàn, với phí giao dịch thấp hơn và không cần phải xem xét bất kỳ thay đổi nào. Đã huy động được 22 triệu đô la trong hai vòng hạt giống, vòng đầu tiên là 10 triệu đô la do Sequoia China dẫn đầu và vòng thứ hai là 12 triệu đô la do Generative Ventures dẫn đầu. Vào ngày 7 tháng 6, Taiko đã ra mắt Mạng thử nghiệm khuyến khích Alpha-3. Theo lời giới thiệu chính thức của Taiko, testnet tập trung vào phần ZK-EVM tương đương Ethereum, phi tập trung.
Kakarot zkEVM là một EVM được triển khai bằng ngôn ngữ Cario, mở rộng độ tin cậy của hệ sinh thái Starknet bằng cách tăng cường khả năng tương thích EVM. Kakarot zkEVM có thể tồn tại ở nhiều dạng khác nhau, giai đoạn đầu đưa EVM lên Starknet, giai đoạn hai Kakarot và Madara sẽ hợp nhất thành một ngăn xếp thống nhất để hỗ trợ L3 zkEVM, giai đoạn ba Kakarot và Madara cũng có thể kết hợp trong Together , Loại 1 zkEVM được bật. Vào ngày 2 tháng 6, Kakarot zkEVM đã hoàn thành vòng tài trợ tiền hạt giống, StarkWare, LambdaClass và các tổ chức khác cũng như các nhà đầu tư thiên thần như Vitalik Buterin, Nicolas Bacca, Rand Hindi đã tham gia đầu tư.
Loại 2 (tương đương ở mức mã byte - hoàn toàn tương đương với EVM)
Type2 zkEVM cố gắng hoàn toàn tương đương với EVM, nhưng không phải với Ethereum. Nghĩa là, chúng trông giống Ethereum bên trong, nhưng chúng có một số khác biệt bên ngoài, đặc biệt là về cấu trúc dữ liệu như cấu trúc khối và cây trạng thái. Mục tiêu là tương thích hoàn toàn với các ứng dụng hiện có, nhưng với một số sửa đổi nhỏ đối với Ethereum để giúp việc phát triển dễ dàng hơn và tạo bằng chứng nhanh hơn.
Ưu điểm của zkEVM Loại 2 là tương đương hoàn hảo ở cấp độ VM. Loại 2 zkEVM thực hiện các thay đổi đối với cấu trúc dữ liệu chứa những thứ như trạng thái của Ethereum. Đây là những cấu trúc mà bản thân EVM không có quyền truy cập trực tiếp, vì vậy các ứng dụng chạy trên Ethereum hầu như sẽ luôn chạy trên các bản tổng hợp zkEVM Loại 2. Loại này không thể sử dụng các máy khách thực thi Ethereum nguyên trạng, nhưng với một số sửa đổi, chúng có thể được sử dụng và các công cụ gỡ lỗi EVM cũng như cơ sở hạ tầng khác vẫn có thể được sử dụng.
Nhược điểm của Type 2 zkEVM là thời gian xác minh còn chậm. zkEVM loại 2 cung cấp thời gian xác minh nhanh hơn zkEVM loại 1, chủ yếu bằng cách loại bỏ mật mã dựa trên các phần phức tạp không cần thiết và không thân thiện với ZK của ngăn xếp Ethereum. Ví dụ: họ có thể thay đổi cây Merkle-Patricia dựa trên RLP và Keccak của Ethereum, đồng thời cũng có thể thay đổi cấu trúc khối và biên nhận. Những sửa đổi này cải thiện đáng kể thời gian chứng minh, nhưng không giải quyết được tất cả các vấn đề. Với tất cả sự kém hiệu quả và tính không thân thiện với ZK vốn có trong EVM, chứng tỏ rằng EVM vẫn còn chậm.
Hiện tại, các dự án liên quan đến zkEVM Loại 2 bao gồm Linea và Polygon.
Linea là zkEVM Loại 2 được cung cấp bởi Consensys. Bằng cách tích hợp ZKP với khả năng tương thích hoàn toàn với EVM, các nhà phát triển có thể tạo các DApp có thể mở rộng hoặc chuyển các DApp hiện có sang nền tảng mới mà không cần thay đổi mã hoặc viết lại hợp đồng thông minh. Mạng thử nghiệm công khai đã được ra mắt vào ngày 28 tháng 3 năm nay và đã được thêm vào các tùy chọn mạng mặc định của tiện ích mở rộng Metamask. Linea đã phát hành Alpha v0.2 lúc 12:00 ngày 13 tháng 6. Phiên bản này tập trung vào việc thử nghiệm các nâng cấp kiến trúc quan trọng và chuẩn bị cho sự ra mắt của mạng chính.
Đa giác zkEVM là mã nguồn mở và sử dụng zkEVM Loại 2. Nó sử dụng bằng chứng ZK để giảm phí giao dịch và tăng thông lượng trong khi vẫn duy trì tính bảo mật của Ethereum L1. Polygon đã tuyên bố vào ngày 14 tháng 2 năm nay rằng Polygon zkEVM đã vượt qua 100% vectơ thử nghiệm Ethereum phù hợp với zkEVM. Các nhà phát triển không cần sửa đổi hoặc viết lại bất kỳ mã nào và tất cả các công cụ Ethereum có thể hoạt động trơn tru với Polygon zkEVM. Điều đó có nghĩa là EVM khả năng tương thích của ZK Rollup đã tiến thêm một bước lớn và đã đạt đến cấp độ Loại 2, hoàn toàn tương đương với EVM. Bản beta mạng chính Polygon zkEVM đã chính thức ra mắt vào ngày 27 tháng 3 năm 2023.
Loại 2.5 (tương đương EVM, trừ chi phí xăng)
Một cách để cải thiện thời gian xác minh là tăng đáng kể chi phí gas của một số hoạt động nhất định trong EVM mà ZK khó chứng minh. Điều này có thể liên quan đến tiền biên dịch, keccak opcodes, và có thể là các mẫu gọi hợp đồng cụ thể hoặc truy cập bộ nhớ hoặc lưu trữ hoặc khôi phục.
Việc thay đổi chi phí gas có thể làm giảm khả năng tương thích của công cụ dành cho nhà phát triển và làm hỏng một số ứng dụng, nhưng thường được coi là ít rủi ro hơn so với các thay đổi EVM "sâu hơn". Các nhà phát triển nên cẩn thận không yêu cầu nhiều hơn một khối gas trong một giao dịch và không bao giờ thực hiện lệnh gọi với lượng gas được mã hóa cứng.
Hiện tại chưa có dự án cụ thể làm Type 2.5 EVM, mới bước sang giai đoạn Type 2.
Loại 3 (tương đương mức mã byte - gần tương đương với EVM)
Loại 3 zkEVM gần như tương đương với EVM, nhưng một số hy sinh được thực hiện để có được sự tương đương chính xác nhằm giảm thêm thời gian chứng minh và giúp EVM dễ dàng phát triển hơn.
Ưu điểm của Type 3 zkEVM là dễ xây dựng hơn và thời gian xác minh nhanh hơn. Loại 3 zkEVM có thể loại bỏ một số tính năng đặc biệt khó triển khai trong triển khai zkEVM. Ngoài ra, zkEVM Loại 3 đôi khi có những khác biệt tinh tế trong cách chúng xử lý mã hợp đồng, bộ nhớ hoặc ngăn xếp.
Nhược điểm của Type 3 zkEVM là nó kém tương thích hơn. zkEVM Loại 3 nhằm mục đích tương thích với hầu hết các ứng dụng trong khi yêu cầu nỗ lực viết lại tối thiểu cho phần còn lại. Điều đó nói rằng, sẽ có một số ứng dụng cần phải được viết lại vì chúng sử dụng các phần biên dịch trước bị loại bỏ bởi zkEVM Loại 3 hoặc do các phụ thuộc tinh vi vào các trường hợp biên mà VM xử lý theo cách khác.
Các dự án liên quan đến zkEVM Loại 3 hiện tại bao gồm Scroll.
Scroll là một zk-rollup tương đương với EVM được phát triển bởi nhóm Scroll với sự hợp tác của nhóm PSE (Khám phá Quyền riêng tư và Mở rộng) của Ethereum Foundation. Nó hiện đang ở giai đoạn mạng thử nghiệm Pre-Alpha và nhằm mục đích tương thích hoàn toàn với EVM tại mức mã byte. Điều này có nghĩa là các nhà phát triển có thể sử dụng bất kỳ ngôn ngữ nào tương thích với EVM để tạo hợp đồng thông minh và triển khai chúng trên Scroll. Mặc dù Scroll hiện đang xây dựng EVM loại 2, nhưng nhiều quá trình biên dịch trước phức tạp hơn vẫn chưa được triển khai và do đó được coi là EVM loại 3. Theo Scroll, dự kiến sẽ ra mắt mạng chính vào tháng 7 và tháng 8 năm nay, đồng thời cho biết rằng họ có thể khởi động một chương trình đối tác để kích thích phát triển sinh thái.
Hiện tại, EVM Loại 3 chỉ là giai đoạn chuyển tiếp cho đến khi hoàn thành công việc phức tạp là bổ sung tiền biên dịch, sau đó các dự án có thể chuyển sang Loại 2.5 zkEVM. Nhưng trong tương lai, EVM Loại 1 và Loại 3 có thể bổ sung tính năng biên dịch trước thân thiện với ZK-SNARK mới, cung cấp cho các nhà phát triển các chức năng có thời gian xác minh thấp và chi phí gas thấp.
Loại 4 (tương đương mức ngôn ngữ phát triển - ngôn ngữ cấp cao tương đương với EVM)
EVM loại 4 hoạt động bằng cách biên dịch mã nguồn hợp đồng thông minh được viết bằng ngôn ngữ cấp cao (chẳng hạn như Solidity, Vyper hoặc ngôn ngữ trung gian) thành một số ngôn ngữ được thiết kế rõ ràng để thân thiện với ZK-SNARK.
Ưu điểm của Type 4 zkEVM là tốc độ chứng minh nhanh hơn. Vì loại này không chứng minh tất cả các phần khác nhau của từng bước thực thi EVM mà bắt đầu trực tiếp từ mã cấp cao nên có thể tránh được rất nhiều chi phí.
Nhược điểm của Type 4 zkEVM là nó kém tương thích hơn. Một là địa chỉ của các hợp đồng trong hệ thống Loại 4 có thể khác với địa chỉ của chúng trong EVM; thứ hai là nhiều ứng dụng sử dụng mã byte EVM viết tay trong một số phần để cải thiện hiệu quả mà hệ thống Loại 4 có thể không hỗ trợ. Cơ sở vật chất cũng không thể được kế thừa.
Các dự án liên quan đến zkEVM Loại 4 hiện tại bao gồm zkSync Era và StarkNet.
Kỷ nguyên zkSync được tạo bởi Matters Lab. zkSync Era là EVM đầu tiên khởi chạy trên mạng chính và có toàn quyền truy cập cho công chúng để kết nối tiền của họ với hệ thống hoặc triển khai mã của họ trên mạng. zkSync Era sử dụng định dạng mã byte khác để hỗ trợ Solidity bằng cách cung cấp trình biên dịch. Nó hỗ trợ Solidity, nhưng không hỗ trợ mã byte EVM. Không thể sử dụng trực tiếp các công cụ như Hardhat, mặc dù có sẵn plugin cho zkSync.
Được tạo bởi StarkWare, StarkNet là một zk-rollup L2 sử dụng bằng chứng không kiến thức để tạo lớp thực thi ngoài chuỗi cho Ethereum. Trên thực tế, EVM không phải là một tính năng gốc của Starknet. Starknet sử dụng công cụ chuyển đổi Warp (do Nethermind cung cấp) để chuyển đổi mã Solidity sang Cairo để hỗ trợ triển khai hợp đồng thông minh.
Thách thức và tương lai của zkEVM
Vì EVM không được xây dựng với tính toán zk-proof, nên nó có các tính năng không thân thiện với các mạch kiểm chứng, đặc biệt là về mã opcode đặc biệt, chi phí lưu trữ kiến trúc dựa trên ngăn xếp và chi phí kiểm chứng. Nhưng một số đột phá trong công nghệ không kiến thức đã giúp giảm bớt những vấn đề này.
Năm loại zkEVM không rõ ai tốt ai xấu, loại được đánh số thấp hơn thì tương thích hơn với cơ sở hạ tầng hiện có nhưng chậm hơn, trong khi loại được đánh số cao hơn thì kém tương thích với cơ sở hạ tầng hiện có nhưng chậm hơn. Nói chung, các dự án khác nhau khám phá các loại khác nhau có lợi cho sự phát triển của zkEVM và Ethereum.
Trong tương lai, sẽ có nhiều triển khai zkEVM có thể được sử dụng cho cả ZK Rollup và để xác thực chính chuỗi Ethereum. Về lý thuyết, Ethereum không cần sử dụng một zkEVM tiêu chuẩn duy nhất cho L1 và các khách hàng khác nhau có thể sử dụng các bằng chứng khác nhau. Tuy nhiên, sẽ còn khá lâu nữa trước khi một tương lai như vậy được hiện thực hóa. Đồng thời, chúng ta sẽ thấy nhiều đổi mới hơn trong các cách khác nhau để mở rộng quy mô Ethereum và ZK-rollup dựa trên Ethereum.
Xem bản gốc
Nội dung chỉ mang tính chất tham khảo, không phải là lời chào mời hay đề nghị. Không cung cấp tư vấn về đầu tư, thuế hoặc pháp lý. Xem Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm để biết thêm thông tin về rủi ro.
Năm loại zkEVM phổ biến và các dự án tiêu biểu
Tác giả | Callum@Web3CN.Pro
ZK Rollup, như một cách mở rộng Ethereum, cho phép các giao dịch được xử lý ngoài chuỗi và hợp nhất trên chuỗi chính dưới dạng một giao dịch nén duy nhất. Quá trình này cải thiện thông lượng giao dịch, giảm chi phí giao dịch, đảm bảo tính hợp lệ của trạng thái thông qua bằng chứng không có kiến thức, đồng thời cải thiện tính riêng tư và bảo mật của chuỗi chính. Do đó, ZK Rollup được coi là giải pháp cuối cùng để mở rộng Ethereum.
Tuy nhiên, hiện tại, việc tạo ra bằng chứng không kiến thức đòi hỏi sức mạnh tính toán lớn và độ khó kỹ thuật cũng cao hơn, đồng thời do Máy ảo Ethereum (EVM) không được thiết kế để hỗ trợ các mạch ZK nên nó không thể trực tiếp thực hiện hợp đồng thông minh. Để giải quyết vấn đề này, nhiều nhà phát triển đã cố gắng phát triển zkEVM, có thể chạy các hợp đồng thông minh theo cách tương thích với các tính toán bằng chứng không có kiến thức. Đối với nhiều Bản tổng hợp ZK, đạt được tính tương đương EVM có nghĩa là đạt được khả năng tương thích hoàn toàn ở cấp mã byte. Hiện tại, zkEVM là chìa khóa để mở rộng Ethereum.
Bài viết này sẽ nghiên cứu năm loại zkEVM phổ biến và tiến độ của từng loại dự án, đồng thời chỉ ra những thách thức trong thiết kế của từng loại zkEVM.
zkEVM là gì
zkEVM là một máy ảo tương thích với EVM hỗ trợ điện toán bằng chứng không kiến thức và nó là một nền tảng phát triển ứng dụng dựa trên công nghệ chuỗi khối Ethereum. Hợp đồng EVM có thể được triển khai và chạy trực tiếp mà không cần sửa đổi, đồng thời hoạt động của chương trình có thể chứng minh tính hợp lệ của phép tính của nó thông qua kiến thức bằng không.
Ưu điểm của zkEVM
zkEVM cải thiện khả năng tương thích. zkEVM tương thích cao với các hợp đồng thông minh được viết để chạy trong EVM và có thể được tích hợp liền mạch với cơ sở hạ tầng EVM. Các nhà phát triển có thể di chuyển các ứng dụng Ethereum hiện có sang L2 mà không cần phát triển lại ứng dụng. Đồng thời, zk proof kế thừa bảo mật mạng Ethereum.
zkEVM tăng cường khả năng mở rộng. zkEVM sử dụng bằng chứng không tương tác, giúp cải thiện thông lượng và giảm độ trễ vì xác minh bằng chứng cho các khối L2 nhanh hơn so với thực hiện lại từng giao dịch trong một khối mới được đề xuất.
zkEVM giảm chi phí lưu trữ. Bản tổng hợp zkEVM có thể chọn chỉ xuất bản các cam kết ở trạng thái cuối cùng trên Ethereum L1, giảm chi phí lưu trữ trên chuỗi. Bằng chứng hợp lệ đảm bảo tính chính xác của trạng thái mới của zkEVM, vì vậy người đặt hàng không phải xuất bản tất cả dữ liệu cần thiết để thực hiện lại thay đổi chuyển đổi trạng thái.
Với sự cải tiến liên tục của zkEVM, các hạn chế của ZK Rollup đã được giải quyết. Sử dụng tính bảo mật và hiệu quả của ZK Rollup, cùng với khả năng tương thích của EVM, các ứng dụng có thể tương tác với các hợp đồng thông minh để cải thiện trải nghiệm ứng dụng.
Năm loại zkEVM khác nhau và các dự án liên quan
Khi bắt đầu thiết kế EVM, nó không được coi là hỗ trợ bằng chứng không kiến thức, điều này gây khó khăn cho việc xây dựng một máy ảo zk tương thích với EVM. Tuy nhiên, khi nghiên cứu tiến triển, các tính toán EVM có thể được đưa vào bằng chứng không kiến thức. Các dự án zkEVM khác nhau sử dụng các phương pháp tiếp cận khác nhau kết hợp thực thi EVM với tính toán bằng chứng không kiến thức.
Vitalik Buterin, người sáng lập Ethereum, cũng đã xuất bản một bài viết giải thích sự đánh đổi giữa các loại zkEVM khác nhau.V God tin rằng mục tiêu cốt lõi của các dự án này là giống nhau: sử dụng công nghệ ZK-SNARK để cung cấp bằng chứng mã hóa cho việc thực thi các giao dịch tương tự như Ethereum, để dễ dàng xác minh chuỗi Ethereum hơn hoặc xây dựng ZK Rollup tương đương với những gì Ethereum cung cấp, nhưng có khả năng mở rộng hơn Ethereum.
Loại 1 (tương đương mức đồng thuận - tương đương hoàn toàn với Ethereum)
Loại 1 zkEVM phấn đấu hoàn toàn tương đương với Ethereum. Nó không thay đổi bất kỳ phần nào của hệ thống Ethereum để giúp tạo bằng chứng dễ dàng hơn, không thay thế hàm băm, cây trạng thái, cây giao dịch, tiền biên dịch hoặc bất kỳ logic đồng thuận nào khác.
Ưu điểm của zkEVM Loại 1 là nó hoàn toàn tương thích với Ethereum. Về lâu dài, các sửa đổi đối với Ethereum được thử nghiệm trong ZK-EVM Loại 2 hoặc Loại 3 có thể được đưa vào chính Ethereum, nhưng việc tái kiến trúc này có những phức tạp riêng, vì vậy Loại 1 là thứ cuối cùng cần thiết để tạo ra chính Ethereum Square L1. một cái gì đó có thể mở rộng hơn. Đồng thời, zkEVM Loại 1 lý tưởng cho các bản tổng hợp vì chúng cho phép các bản tổng hợp sử dụng lại nhiều cơ sở hạ tầng.
Nhược điểm của zkEVM Loại 1 là vấn đề thời gian xác minh. Ethereum ban đầu không được thiết kế dựa trên tính thân thiện với ZK, vì vậy nhiều phần của giao thức Ethereum yêu cầu rất nhiều tính toán để thực hiện bằng chứng ZK. ZkEVM Loại 1 được thiết kế để sao chép chính xác Ethereum, vì vậy nó không thể giảm thiểu những điểm kém hiệu quả này. Loại 1 zkEVM là zkEVM lý tưởng nhất và có rất nhiều dự án đang xây dựng hoặc khám phá loại này.
Các dự án liên quan đến zkEVM Loại 1 hiện tại bao gồm Taiko và Kakarot.
ZkEVM Loại 1 do Taiko xây dựng cho phép các nhà phát triển và người dùng trải nghiệm Ethereum một cách an toàn, với phí giao dịch thấp hơn và không cần phải xem xét bất kỳ thay đổi nào. Đã huy động được 22 triệu đô la trong hai vòng hạt giống, vòng đầu tiên là 10 triệu đô la do Sequoia China dẫn đầu và vòng thứ hai là 12 triệu đô la do Generative Ventures dẫn đầu. Vào ngày 7 tháng 6, Taiko đã ra mắt Mạng thử nghiệm khuyến khích Alpha-3. Theo lời giới thiệu chính thức của Taiko, testnet tập trung vào phần ZK-EVM tương đương Ethereum, phi tập trung.
Kakarot zkEVM là một EVM được triển khai bằng ngôn ngữ Cario, mở rộng độ tin cậy của hệ sinh thái Starknet bằng cách tăng cường khả năng tương thích EVM. Kakarot zkEVM có thể tồn tại ở nhiều dạng khác nhau, giai đoạn đầu đưa EVM lên Starknet, giai đoạn hai Kakarot và Madara sẽ hợp nhất thành một ngăn xếp thống nhất để hỗ trợ L3 zkEVM, giai đoạn ba Kakarot và Madara cũng có thể kết hợp trong Together , Loại 1 zkEVM được bật. Vào ngày 2 tháng 6, Kakarot zkEVM đã hoàn thành vòng tài trợ tiền hạt giống, StarkWare, LambdaClass và các tổ chức khác cũng như các nhà đầu tư thiên thần như Vitalik Buterin, Nicolas Bacca, Rand Hindi đã tham gia đầu tư.
Loại 2 (tương đương ở mức mã byte - hoàn toàn tương đương với EVM)
Type2 zkEVM cố gắng hoàn toàn tương đương với EVM, nhưng không phải với Ethereum. Nghĩa là, chúng trông giống Ethereum bên trong, nhưng chúng có một số khác biệt bên ngoài, đặc biệt là về cấu trúc dữ liệu như cấu trúc khối và cây trạng thái. Mục tiêu là tương thích hoàn toàn với các ứng dụng hiện có, nhưng với một số sửa đổi nhỏ đối với Ethereum để giúp việc phát triển dễ dàng hơn và tạo bằng chứng nhanh hơn.
Ưu điểm của zkEVM Loại 2 là tương đương hoàn hảo ở cấp độ VM. Loại 2 zkEVM thực hiện các thay đổi đối với cấu trúc dữ liệu chứa những thứ như trạng thái của Ethereum. Đây là những cấu trúc mà bản thân EVM không có quyền truy cập trực tiếp, vì vậy các ứng dụng chạy trên Ethereum hầu như sẽ luôn chạy trên các bản tổng hợp zkEVM Loại 2. Loại này không thể sử dụng các máy khách thực thi Ethereum nguyên trạng, nhưng với một số sửa đổi, chúng có thể được sử dụng và các công cụ gỡ lỗi EVM cũng như cơ sở hạ tầng khác vẫn có thể được sử dụng.
Nhược điểm của Type 2 zkEVM là thời gian xác minh còn chậm. zkEVM loại 2 cung cấp thời gian xác minh nhanh hơn zkEVM loại 1, chủ yếu bằng cách loại bỏ mật mã dựa trên các phần phức tạp không cần thiết và không thân thiện với ZK của ngăn xếp Ethereum. Ví dụ: họ có thể thay đổi cây Merkle-Patricia dựa trên RLP và Keccak của Ethereum, đồng thời cũng có thể thay đổi cấu trúc khối và biên nhận. Những sửa đổi này cải thiện đáng kể thời gian chứng minh, nhưng không giải quyết được tất cả các vấn đề. Với tất cả sự kém hiệu quả và tính không thân thiện với ZK vốn có trong EVM, chứng tỏ rằng EVM vẫn còn chậm.
Hiện tại, các dự án liên quan đến zkEVM Loại 2 bao gồm Linea và Polygon.
Linea là zkEVM Loại 2 được cung cấp bởi Consensys. Bằng cách tích hợp ZKP với khả năng tương thích hoàn toàn với EVM, các nhà phát triển có thể tạo các DApp có thể mở rộng hoặc chuyển các DApp hiện có sang nền tảng mới mà không cần thay đổi mã hoặc viết lại hợp đồng thông minh. Mạng thử nghiệm công khai đã được ra mắt vào ngày 28 tháng 3 năm nay và đã được thêm vào các tùy chọn mạng mặc định của tiện ích mở rộng Metamask. Linea đã phát hành Alpha v0.2 lúc 12:00 ngày 13 tháng 6. Phiên bản này tập trung vào việc thử nghiệm các nâng cấp kiến trúc quan trọng và chuẩn bị cho sự ra mắt của mạng chính.
Đa giác zkEVM là mã nguồn mở và sử dụng zkEVM Loại 2. Nó sử dụng bằng chứng ZK để giảm phí giao dịch và tăng thông lượng trong khi vẫn duy trì tính bảo mật của Ethereum L1. Polygon đã tuyên bố vào ngày 14 tháng 2 năm nay rằng Polygon zkEVM đã vượt qua 100% vectơ thử nghiệm Ethereum phù hợp với zkEVM. Các nhà phát triển không cần sửa đổi hoặc viết lại bất kỳ mã nào và tất cả các công cụ Ethereum có thể hoạt động trơn tru với Polygon zkEVM. Điều đó có nghĩa là EVM khả năng tương thích của ZK Rollup đã tiến thêm một bước lớn và đã đạt đến cấp độ Loại 2, hoàn toàn tương đương với EVM. Bản beta mạng chính Polygon zkEVM đã chính thức ra mắt vào ngày 27 tháng 3 năm 2023.
Loại 2.5 (tương đương EVM, trừ chi phí xăng)
Một cách để cải thiện thời gian xác minh là tăng đáng kể chi phí gas của một số hoạt động nhất định trong EVM mà ZK khó chứng minh. Điều này có thể liên quan đến tiền biên dịch, keccak opcodes, và có thể là các mẫu gọi hợp đồng cụ thể hoặc truy cập bộ nhớ hoặc lưu trữ hoặc khôi phục.
Việc thay đổi chi phí gas có thể làm giảm khả năng tương thích của công cụ dành cho nhà phát triển và làm hỏng một số ứng dụng, nhưng thường được coi là ít rủi ro hơn so với các thay đổi EVM "sâu hơn". Các nhà phát triển nên cẩn thận không yêu cầu nhiều hơn một khối gas trong một giao dịch và không bao giờ thực hiện lệnh gọi với lượng gas được mã hóa cứng.
Hiện tại chưa có dự án cụ thể làm Type 2.5 EVM, mới bước sang giai đoạn Type 2.
Loại 3 (tương đương mức mã byte - gần tương đương với EVM)
Loại 3 zkEVM gần như tương đương với EVM, nhưng một số hy sinh được thực hiện để có được sự tương đương chính xác nhằm giảm thêm thời gian chứng minh và giúp EVM dễ dàng phát triển hơn.
Ưu điểm của Type 3 zkEVM là dễ xây dựng hơn và thời gian xác minh nhanh hơn. Loại 3 zkEVM có thể loại bỏ một số tính năng đặc biệt khó triển khai trong triển khai zkEVM. Ngoài ra, zkEVM Loại 3 đôi khi có những khác biệt tinh tế trong cách chúng xử lý mã hợp đồng, bộ nhớ hoặc ngăn xếp.
Nhược điểm của Type 3 zkEVM là nó kém tương thích hơn. zkEVM Loại 3 nhằm mục đích tương thích với hầu hết các ứng dụng trong khi yêu cầu nỗ lực viết lại tối thiểu cho phần còn lại. Điều đó nói rằng, sẽ có một số ứng dụng cần phải được viết lại vì chúng sử dụng các phần biên dịch trước bị loại bỏ bởi zkEVM Loại 3 hoặc do các phụ thuộc tinh vi vào các trường hợp biên mà VM xử lý theo cách khác.
Các dự án liên quan đến zkEVM Loại 3 hiện tại bao gồm Scroll.
Scroll là một zk-rollup tương đương với EVM được phát triển bởi nhóm Scroll với sự hợp tác của nhóm PSE (Khám phá Quyền riêng tư và Mở rộng) của Ethereum Foundation. Nó hiện đang ở giai đoạn mạng thử nghiệm Pre-Alpha và nhằm mục đích tương thích hoàn toàn với EVM tại mức mã byte. Điều này có nghĩa là các nhà phát triển có thể sử dụng bất kỳ ngôn ngữ nào tương thích với EVM để tạo hợp đồng thông minh và triển khai chúng trên Scroll. Mặc dù Scroll hiện đang xây dựng EVM loại 2, nhưng nhiều quá trình biên dịch trước phức tạp hơn vẫn chưa được triển khai và do đó được coi là EVM loại 3. Theo Scroll, dự kiến sẽ ra mắt mạng chính vào tháng 7 và tháng 8 năm nay, đồng thời cho biết rằng họ có thể khởi động một chương trình đối tác để kích thích phát triển sinh thái.
Hiện tại, EVM Loại 3 chỉ là giai đoạn chuyển tiếp cho đến khi hoàn thành công việc phức tạp là bổ sung tiền biên dịch, sau đó các dự án có thể chuyển sang Loại 2.5 zkEVM. Nhưng trong tương lai, EVM Loại 1 và Loại 3 có thể bổ sung tính năng biên dịch trước thân thiện với ZK-SNARK mới, cung cấp cho các nhà phát triển các chức năng có thời gian xác minh thấp và chi phí gas thấp.
Loại 4 (tương đương mức ngôn ngữ phát triển - ngôn ngữ cấp cao tương đương với EVM)
EVM loại 4 hoạt động bằng cách biên dịch mã nguồn hợp đồng thông minh được viết bằng ngôn ngữ cấp cao (chẳng hạn như Solidity, Vyper hoặc ngôn ngữ trung gian) thành một số ngôn ngữ được thiết kế rõ ràng để thân thiện với ZK-SNARK.
Ưu điểm của Type 4 zkEVM là tốc độ chứng minh nhanh hơn. Vì loại này không chứng minh tất cả các phần khác nhau của từng bước thực thi EVM mà bắt đầu trực tiếp từ mã cấp cao nên có thể tránh được rất nhiều chi phí.
Nhược điểm của Type 4 zkEVM là nó kém tương thích hơn. Một là địa chỉ của các hợp đồng trong hệ thống Loại 4 có thể khác với địa chỉ của chúng trong EVM; thứ hai là nhiều ứng dụng sử dụng mã byte EVM viết tay trong một số phần để cải thiện hiệu quả mà hệ thống Loại 4 có thể không hỗ trợ. Cơ sở vật chất cũng không thể được kế thừa.
Các dự án liên quan đến zkEVM Loại 4 hiện tại bao gồm zkSync Era và StarkNet.
Kỷ nguyên zkSync được tạo bởi Matters Lab. zkSync Era là EVM đầu tiên khởi chạy trên mạng chính và có toàn quyền truy cập cho công chúng để kết nối tiền của họ với hệ thống hoặc triển khai mã của họ trên mạng. zkSync Era sử dụng định dạng mã byte khác để hỗ trợ Solidity bằng cách cung cấp trình biên dịch. Nó hỗ trợ Solidity, nhưng không hỗ trợ mã byte EVM. Không thể sử dụng trực tiếp các công cụ như Hardhat, mặc dù có sẵn plugin cho zkSync.
Được tạo bởi StarkWare, StarkNet là một zk-rollup L2 sử dụng bằng chứng không kiến thức để tạo lớp thực thi ngoài chuỗi cho Ethereum. Trên thực tế, EVM không phải là một tính năng gốc của Starknet. Starknet sử dụng công cụ chuyển đổi Warp (do Nethermind cung cấp) để chuyển đổi mã Solidity sang Cairo để hỗ trợ triển khai hợp đồng thông minh.
Thách thức và tương lai của zkEVM
Vì EVM không được xây dựng với tính toán zk-proof, nên nó có các tính năng không thân thiện với các mạch kiểm chứng, đặc biệt là về mã opcode đặc biệt, chi phí lưu trữ kiến trúc dựa trên ngăn xếp và chi phí kiểm chứng. Nhưng một số đột phá trong công nghệ không kiến thức đã giúp giảm bớt những vấn đề này.
Năm loại zkEVM không rõ ai tốt ai xấu, loại được đánh số thấp hơn thì tương thích hơn với cơ sở hạ tầng hiện có nhưng chậm hơn, trong khi loại được đánh số cao hơn thì kém tương thích với cơ sở hạ tầng hiện có nhưng chậm hơn. Nói chung, các dự án khác nhau khám phá các loại khác nhau có lợi cho sự phát triển của zkEVM và Ethereum.
Trong tương lai, sẽ có nhiều triển khai zkEVM có thể được sử dụng cho cả ZK Rollup và để xác thực chính chuỗi Ethereum. Về lý thuyết, Ethereum không cần sử dụng một zkEVM tiêu chuẩn duy nhất cho L1 và các khách hàng khác nhau có thể sử dụng các bằng chứng khác nhau. Tuy nhiên, sẽ còn khá lâu nữa trước khi một tương lai như vậy được hiện thực hóa. Đồng thời, chúng ta sẽ thấy nhiều đổi mới hơn trong các cách khác nhau để mở rộng quy mô Ethereum và ZK-rollup dựa trên Ethereum.