作者：Starknet OG

概述

現在很明顯，以太坊已經成爲替代 L1 战爭的勝利者。然而，以太坊本身面臨着限制和可擴展性問題，阻礙了其網絡的大規模採用。初始設計爲整體式區塊鏈，所有內容都必須在單層上執行，但其更大規模的使用表明，整體式區塊鏈無法同時有效實現去中心化、安全性和可擴展性。

因此，以太坊現在正在轉向“以 Rollup 爲中心”的方法。在這種方法中，以太坊被視爲結算層，而交易執行僅在 L2（第 2 層）上進行。這一轉變使得以太坊從整體邏輯轉向模塊化邏輯。

假設以太坊已經成爲替代L1战爭的勝利者，並且新的焦點領域是L2，那么有必要問：

哪種 L2 解決方案似乎更有前途，爲什么，它的生態系統是什么？

爲了回答這個問題，我決定將我的工作分爲三篇文章。

第一篇文章將重點討論問題的第一部分，涵蓋以下幾點：

• 我/爲什么是 L2？

  A. 基礎知識：第 1 層、第 2 層和區塊鏈三難困境

  B. 以太坊的可擴展性問題是什么，爲什么會發生？

  C. 爲什么以太坊能贏得替代 L1 战爭？

  D. 以太坊的可擴展性問題有哪些解決方案？

• II/ L2 景觀

  A. 不同類型的L2解決方案

  B. Optimistic Rollups 與 ZK Rollups

  C. 哪個解決方案更好：Optimistic 或 ZK？

• III/ ZK Rollups 和不同類型

  A. 什么是 ZK 證明？(ELI5)

  B. ETH和ZK之間有什么聯系？

  C. zkEVM 有哪些不同類型？

  D. 從長遠來看，哪一個 ZK Rollup 更有趣、更有前途？

這將使我能夠解釋得出結論的思維過程，並介紹我的第二篇文章，該文章將重點解釋 Starknet 是什么（是的，我在介紹中破壞了我的結論）。

當然，這個結論僅代表我個人的看法。本文不構成任何財務建議。對您來說，始終質疑您所閱讀的內容並進行自己的研究非常重要！

考慮到這一點，讓我們深入研究第一篇文章！

我/爲什么是第 2 層

A. 基礎知識：第 1 層、第 2 層和區塊鏈三難困境

在开始之前，我們先簡要解釋一下什么是第 1 層 (L1) 和第 2 層 (L2)。

L1 一詞是指支持區塊創建、驗證、共識、執行和數據存儲的區塊鏈主要架構。另一方面，L2 網絡構建在 L1 之上並覆蓋它。簡單來說，L2 代表了以太坊的擴展，它通過更快、更具成本效益的交易提供更大的可擴展性，而不會影響主鏈的安全性。這是因爲L2繼承了L1的安全性和共識性。

因此，正如簡介中所解釋的，我們很快就發現，在優先考慮可擴展性、安全性和去中心化的同時，單體區塊鏈無法有效擴展。

可擴展性是指IT系統適應需求波動同時保留其不同功能的能力。就區塊鏈而言，這意味着它必須能夠在不犧牲速度或交易效率的情況下容納網絡上越來越多的用戶。換句話說，可擴展性代表了區塊鏈快速且廉價地擴展的能力，無論網絡上的交易量如何。

在我看來，去中心化由四個要素組成：基礎設施、節點、开發者和代幣持有者的去中心化。爲了在區塊鏈中實現真正的去中心化，必須考慮所有四個要素。去中心化的區塊鏈在這四個方面的運行不依賴於中心化參與者群體的信任，使其無法審查。

安全性是指網絡抵御惡意實體攻擊的能力。具體來說，區塊鏈必須能夠承受高比例的試圖攻擊它的節點。Vitalik建議 50% 是完美的，25% 是可以接受的，5% 則不是。

因此，加密生態系統很快意識到區塊鏈只能同時滿足三個要素中的兩個。這個問題被稱爲區塊鏈三難困境，由 Vitalik 提出理論。

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

這個三難困境強調必須做出選擇，犧牲其中一個因素，因爲增加一個變量會以犧牲其他兩個變量爲代價。考慮到以下情況，這是特別有害的：

• 可擴展性是大規模採用的基本要素。

• 去中心化對於防止傳統金融體系中經常出現的審查制度至關重要。

• 安全性是防止系統崩潰的核心要素，沒有它，前面的兩個要素就失去了意義。

因此，ETH決定以犧牲可擴展性爲代價，專注於去中心化和安全性。

B. ETH 的可擴展性問題是什么？爲什么會出現這些問題？

區塊鏈可擴展性是指網絡在不犧牲速度或增加成本的情況下容納更多用戶和交易的能力。

ETH 的結構有限，每秒只能處理約 30 筆交易。大約每 12 秒就會創建一個新的 ETH 區塊，每個區塊的大小限制爲 3000 萬個 Gas。Gas 是用於量化交易使用的資源並確定需要支付的 ETH 費用的計量單位。

然而，隨着使用 ETH 網絡的需求隨着時間的推移不斷增加，用戶競相快速處理交易並避免長時間等待。這種競爭顯着增加了網絡的交易費用和等待時間。

以下是一些有助於理解問題的數字。

• ETH 上的待處理交易數量：

https://etherscan.io/

• ETH 平均費用：

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

2021 年 NFT 熱潮期間，交易費用達到 200 美元以上。目前，平均交易費用約爲 10 美元，仍然太貴。

https://etherscan.io/

因此，當 ETH 區塊鏈變得擁塞（即處理交易的需求超過網絡容量）時，用戶有兩種選擇：支付更高的費用或通過嘗試以低於平均費用或在非高峰時間提交交易來等待更長的時間（可以在以下網站上輕松識別：ultrasonic.money）。

可擴展性問題是衆多L1區塊鏈（例如BSC、SOL、ELROND等）出現與ETH競爭的主要原因。然而，從長遠來看，已經开發了幾種解決方案來解決 ETH 的可擴展性問題。很快，我們將探索這些解決方案。首先，讓我們了解爲什么 ETH 在與這些競爭性 L1 區塊鏈的战鬥中成爲勝利者。

C. 爲什么 ETH 贏得了 L1 战爭

首先，我想澄清一下，在這個聲明中，我排除了 BTC，我認爲 BTC 是 ETH 的補充而不是競爭對手。兩者有着本質上不同的價值主張：比特幣可以被視爲去中心化的數字黃金，代表着有史以來硬通貨，而以太坊則是去中心化的世界計算機。類似地，我將 BTC 視爲黃金，將 ETH 視爲加密貨幣的納斯達克。現在讓我們重新關注我們的主題。

我相信 ETH 贏得 L1 战爭主要有三個原因。

1）ETH在用戶和开發者兩個主要指標上排名第一

當談到用戶時，情況就很清楚了。盡管出現了許多高度可擴展的 L1 解決方案，但 ETH 仍然佔據主導地位，佔市場總鎖定價值 (TVL) 的 58% 以上。

https://defillama.com/chains

此外，TVL較高的六大鏈中，有四家屬於ETH生態系統：

https://defillama.com/chains

Arbitrum 和 Optimism 是基於以太坊安全性的 Optimistic Rollups，而 Polygon 是側鏈。當將 Layer-2 解決方案添加到等式中時，ETH 生態系統約佔 TVL 的 70%。

同樣，就开發人員而言，正如Electric Capital 報告所證明的那樣，以太坊仍然是擁有廣大人才庫的生態系統。

• 全職开發人員數量

• 开發者總數

• 2018 年至 2022 年开發商增長

• 標准化每天首次提交（全職开發人員）

• 與其他 L1-L2 EVM 相比，ETH 和生態系統的增長

• DeFi生態系統的开發者

因此，在兩個重要的指標上，ETH 仍然是迄今爲止廣大的生態系統：構建生態系統和用戶使用的應用程序的开發者，以及表明參與者經濟利益的用戶。

2）旨在成爲“ETH殺手”的L1解決方案在去中心化或安全性方面做出了重大妥協

（2022年中期數據）

對我來說，非去中心化的區塊鏈沒有意義，因爲中心化的區塊鏈沒有好處。區塊鏈是緩慢且昂貴的網絡，其真正的優勢在於去中心化和抗審查。如果需要集中式網絡，轉向傳統的 Web2 解決方案，這種解決方案效率更高。

此外，值得注意的是，許多高度可擴展的區塊鏈在使用量开始增加時就遇到了問題。例如，Solana 面臨衆多活性問題，而 BSC 和 AVAX 則遇到費用爆炸問題。

另一方面，犧牲安全性會適得其反，因爲如果沒有安全性，當達摩克利斯之劍一直懸在頭頂時，參與者就沒有動力參與生態系統。此外，如果區塊鏈隨時可能崩潰並受到損害，那么建立一個去中心化且可擴展的區塊鏈還有什么意義呢？

在區塊鏈三難困境中進行權衡時，去中心化和安全性是唯一一致的選擇。比特幣和以太坊都做出了這樣的選擇。

3_ ETH 與 BTC 一樣，是市場上可信的結算層，因爲它滿足所有必要的先決條件

良好的沉降層是 L2 的重要組成部分。它應該是去中心化的、抗審查的、安全的、強大的、24/7 可用的。這確保了交易可以順利且不間斷地處理。目前，市場上只有兩種能夠滿足所有這些標准的加密貨幣——ETH 和 BTC。

去中心化尤爲重要，因此沒有中央機構控制該系統，這使得任何一個團體都更難操縱或審查交易。抗審查性也至關重要，因爲它確保沒有人可以阻止交易的處理。安全性和穩健性對於保護系統免受攻擊並確保其能夠處理大量交易是必要的。然後，24/7 可用性很重要，因爲交易可以隨時發生，並且結算層必須能夠處理所有這些交易。

因此，ETH 完全滿足這些條件。然而，要理解這一點的重要性，有必要首先解釋一下什么是結算層以及解決 ETH 可擴展性問題的首選解決方案是什么。

D. 以太坊的可擴展性問題有哪些解決方案？

如前所述，ETH 正在通過從單一方法過渡到模塊化方法來解決其可擴展性問題。

單一區塊鏈是在單層上執行所有區塊鏈功能的區塊鏈：

• 執行：處理和執行交易

• 結算：就約定狀態達成共識

• 共識：就消息和交易的順序達成一致

• 數據有效性：確保所有人都能發布、可見且可訪問的數據

區塊鏈的整體方法無法解決區塊鏈三難困境的三個變量。爲了解決這個問題，ETH 提出將交易執行卸載到其他層，稱爲 L2 解決方案。這些解決方案構建在 ETH 之上，利用其安全性和共識，同時提供比 ETH 更高效。

爲了實現這一目標，以太坊現在專注於“以 Rollup 爲中心”的方法。在這種方法中，所有用戶交易都在 L2 系列 Rollups 上處理，而 ETH 層僅服務於 L2。ETH 的目標是確保去中心化、安全性和數據可用性，滿足 L2 需求，而 L2 則確保可擴展性和速度，滿足用戶需求。

目前 L2 的費用遠低於 ETH：

http://l2fees.info

這部分解決了以太坊的可擴展性問題。然而，Vitalik 認爲這些費用必須低於 0.05 美元才能真正爲普通用戶所接受。

目前，匯總通過調用數據在 L1 上消耗大量數據，這使得在以太坊上解決這些匯總的成本很高。這些通話數據約佔 L2 費用的 90%。

Proto Danksharding (EIP-4488) 可以通過引入新的存儲費市場來幫助實現 Vitalik 的目標。這可以顯着降低匯總費用。要了解有關 Proto Danksharding 的更多信息，我建議閱讀這篇文章。

總而言之，這一實施將導致費用大幅減少。

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

這將使 ETH 能夠爲用戶提供安全和去中心化的環境，同時還提供低成本和快速的交易。L2 環境是在不久的將來可能發生大多數开發、創新和利用的地方。

事實上，目前情況已經如此，Coingecko 分析中的使用指標就證明了這一點。

與其他 L1 區塊鏈相比，這進一步加強了 ETH 的地位。

現在讓我們檢查每一類 L2 解決方案，並確定哪一種有前途。

II/ L2 景觀

A. 不同類型的 L2

1）側鏈

側鏈是以太坊的平行鏈，它獨立運行，擁有自己的共識、安全性以及連接到以太坊的雙向橋梁。側鏈被視爲 L2 而不是 L1，因爲它們定期向 ETH 發送活動報告。這種設計可以在網絡出現問題時提供更大的恢復能力。

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

側鏈具有多種優勢，包括快速且低成本的交易，以及構建復雜的 DeFi 應用程序的能力。然而，它們的主要限制是它們依賴於自身的安全性而不是 ETH 的安全性。

著名的側鏈是 Polygon 和 Gnosis。

2) 等離子

等離子鏈是一條使用 Merkle 樹來創建無限數量的子鏈的鏈，這些子鏈是以太坊父區塊鏈的較小副本。

總之，等離子鏈僅處理 ETH Merkle 樹的一部分，而不是整個樹。這使得交易處理速度更快，並降低了以太坊主鏈的處理成本。這些鏈使用欺詐證明（我們將與 Optimistic Rollups 進一步討論）來確保其安全性。

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

等離子鏈的優點是速度快、成本低，並且能夠處理任意參與者之間的交易。然而，主要缺點是該解決方案僅適用於資產轉移等簡單用例，而不適合復雜的 DeFi 應用。此外，網絡需要持續監控，並且由於欺詐證明的操作，用戶必須等待幾天才能提取資金。

知名的等離子鏈是 OMG Network。

3）狀態通道

狀態通道是一個允許創建多個通道以在 L1 之外執行事務的網絡。其原理是兩個參與者打开一個通道，在該通道內進行多次交易，然後更新余額狀態，並在交易完成後關閉通道。這允許進行多個交易，而 L1 上僅需要兩筆交易：通道打开交易，指示每個參與者的余額，以及通道關閉交易，指示每個參與者交換後的余額。

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

這使得能夠以非常低的成本快速執行大量交易。然而，通道的結構是有限的，因爲每次與新方進行交換時都需要打开新的通道。有一些解決方案允許間接連接的通道之間進行交易，但仍然存在許多限制。此外，狀態通道僅適用於簡單的轉账，無法用於復雜的 DeFi 操作。

著名的狀態通道是比特幣的閃電網絡。

4) 匯總

Rollup 是一條通過 L1 上的智能合約連接到 ETH 的鏈，該合約維護 Rollup 上發生的情況的狀態根。這個想法是將部分交易移出 L1，並僅在此 L1 上以緊湊的形式發送有關這些交易的基本信息。

以簡化的方式，大量交易在 L2 上進行，然後將這些交易批量並作爲單個交易發送到 L1 智能合約。然後智能合約驗證狀態的有效性。

Rollup 比之前提到的 L2 解決方案更具吸引力，因爲它們結合了之前所有 L2 類別的優點並解決了它們的缺點。事實上，Rollups 能夠實現快速、低成本的交易，依賴 ETH 的安全性，無論是對於兌換、轉账等簡單交易，還是能夠構建完整 DeFi 生態系統的復雜交易，都非常高效。

我們問題的答案（提醒一下：哪種 L2 解決方案有前途）在於 Rollups，因爲它們超越了所有其他類別的 L2。這就是 ETH 專注於採用 Rollups 的原因。

B. Optimistic Rollups 與 ZK Rollups

根據發送到 L1 的證明不同，Rollups 分爲兩類：使用欺詐證明的 Optimistic Rollups 和使用有效性證明的 ZK Rollups。

1）樂觀匯總：

樂觀匯總之所以如此命名，是因爲它們採用樂觀方法，假設所有交易都是有效的，除非另有證明。爲了確保這些交易的安全，實施了爭議期，通常持續 7 天（對於 Arbitrum 和 Optimism）。在此期間，網絡上的任何人都可以提交欺詐證明，取消區塊內所做的所有更改，證明參與者在網絡上作弊。演員將因失去他所抵押的資產（斜槓）而受到懲罰。另一方面，如果 7 天爭議期後沒有任何反應，則該區塊被視爲已驗證，並且此驗證是不可逆轉的。

該系統的運行假設至少有一個人會檢測並報告欺詐行爲。因此，樂觀匯總可以由網絡上的單個誠實參與者來保護。

與 ZK Rollups 相比，Optimistic Rollups 具有多種優勢。它們具有更簡單的架構，這使得它們更容易實現，並且它們與 EVM 原生兼容。

然而，欺詐證明引起的爭議期對於許多用例來說是一個顯着的缺點。在實踐中，用戶通常不希望等待 7 天才能在 L2 和 L1 之間轉移資產。像Hop這樣的第三方橋梁可以提供流動性並繞過爭議期以換取費用。然而，某些應用程序（例如 NFT）無法繞過爭議期。

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

2）ZK匯總

Rollups 使用僅基於數學的有效性證明來確保網絡安全。事務在 L2 上執行，然後進行批處理（即通過壓縮分組在一起）。然後證明者執行並生成該執行的無可辯駁的數學證明。該證明被發送到 L1 合約，ETH 能夠立即驗證其數學有效性並確定計算是否有效和誠實。

因此，發送到主鏈的每個批次都包含一個加密證明，該證明可以驗證並驗證批次內後狀態的准確性，而不會泄露任何詳細的交易信息。因此，L1上的智能合約只需要驗證這個證明即可。

ZK Rollups 的美妙之處在於無需重新執行計算即可驗證計算。不是讓所有節點都執行計算，而是有一個非常強大的實體來執行交易，節點只是驗證該實體發送的證明是否有效。類似地，它的功能類似於解決謎題或數獨：需要時間來完成，但驗證起來很快。

ZK Rollups 的主要優點是它們完全依賴於數學而不是市場參與者，這帶來了更多的安全性。此外，無需等待爭議期即可執行交易。然而，實現 ZK Rollups 更具挑战性，並且很難使其與 EVM 兼容，因爲 ETH 當初並不是爲了原生支持零知識證明生成而構建的。

比較著名的 ZK Rollups 包括 Starknet、StarkEx、zkSync、Scroll、Linea 和 Taiko。

這裏需要澄清的是，L2“ZK”實際上是Validity Rollups而不是ZK，因爲它們證明了交易的執行，但沒有引入零知識方面。不過，計劃稍後添加這一層隱私。

Rollup 是目前較好的 L2 解決方案，但是哪一個 Rollups 系列比較有效？

C. 優化方案：Optimistic 還是 ZK？

根據 Vitalik 自己的說法，ZK Rollups 比 Optimistic Rollups 更適合，並且從長遠來看將會佔上風：

我的觀點是，從長遠來看，ZK-Rollup 終會擊敗 Optimistic Rollup，因爲它們有基本的優勢，比如用戶提幣不需要等待 7 天。

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

總的來說，我自己的觀點是，在短期內，樂觀匯總可能會在通用 EVM 計算中勝出，而 ZK 匯總可能會在簡單支付、交換和其他特定於應用程序的用例中勝出，但在隨着 ZK-SNARK 技術的改進，中長期 ZK rollups 將在所有用例中勝出。

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

目前，Optimistic Rollups 是廣泛採用和使用的 L2 解決方案。它們的架構比 ZK Rollups 更簡單、更容易實現，並且不像 ZK Rollups 那樣存在與 EVM 的兼容性問題。因此，使用 ZK Rollups 構建高效、即用且可擴展的 L2 解決方案需要更長的時間。

Optimistic Rollups 利用了這一點，並在市場上獲得了特權地位。這個位置是當之無愧的，因爲它們是目前有效的可擴展性通用 L2 解決方案。然而，許多人認爲，從長遠來看，Optimistic Rollups 將遷移爲 ZK Rollups，或者簡單地用有效性證明取代其欺詐證明。

來源：

爲什么？簡而言之，ZK Rollups 比 Optimistic Rollups 具有許多優勢。

首先也是重要的一點，ZK Rollups 並不依賴於這樣的假設：網絡上至少需要一個誠實的參與者才能確保安全。相反，ZK Rollups 僅依賴數學，使網絡客觀上更加安全。

此外，ZK Rollups 不需要爭議期來保證網絡安全。因此，ZK Rollup 的提現周期非常快，而 Optimistic Rollup 目前需要大約 1 周（周期越短，網絡安全性就越差）。

ZK Rollups 的理論吞吐量比 Optimistic Rollups 高得多。由於需要發送到 L1 的數據更少，因此交易速度更快、成本更低。此外，Optimistic Rollups 的鏈上成本與交易數量呈线性關系，而 ZK Rollups 的鏈上成本與用戶數量呈线性關系，這爲 ZK Rollups 提供了顯着的優勢。

在考慮 Optimistic Rollup 的主要優點時，請務必注意它們僅提供短期收益。目前，樂觀匯總更容易構建。然而，隨着時間的推移，以及對 ZK Rollups 的發現和研究的深入，構建 ZK Rollups 變得不那么困難。其次，Optimistic Rollups 很容易與以太坊虛擬機兼容，但 zkEVM 目前正在努力實現 EVM 與 ZK Rollups 的兼容性。

與 Optimistic Rollups 不同，ZK Rollups 通過零知識證明的概念引入隱私。然而，如前所述，ZK Rollups 目前不提供隱私，在撰寫本文時應將其視爲 Validity Rollups。盡管如此，未來還是有計劃實現真正的 ZK。

因此，ZK Rollups 客觀上比 Optimistic Rollups 更有前景、更有效。讓我們關注他們。

III/ ZK Rollups 和不同類型

A. 什么是 ZK 證明？(ELI5)

爲了更好地理解ZK Rollup，了解零知識證明（ZK Proof）的含義很重要。

ZK Proof 的概念是指一種基於密碼算法的加密方案，使一個人能夠向另一個人證明信息的真實性，而無需解釋爲什么該信息是真實的。這是通過提供證明而不直接揭示證明該證明有效性的知識來完成的。例如，一個人可以證明他們有一個難題的解決方案，而無需顯示結果。

在計算機科學中，特別是在密碼學中，ZK Proofs 使“證明者”能夠以數學方式向“驗證者”證明計算機狀態是正確的，而無需透露證明該狀態的數據。

但我們如何在沒有明確證明的情況下證明某件事呢？

爲了理解ZK Proofs背後的邏輯，我們以“阿裏巴巴的洞穴”爲例。

想象一下，愛麗絲和鮑勃站在一個圓形洞穴前，洞穴的門只能用密碼（“芝麻开門！”）才能打开。鮑勃知道密碼，並想向愛麗絲證明他知道密碼，但又不想透露給她。在這個場景中，Bob 是證明者，Alice 是驗證者。

鮑勃從一側進入洞穴，而愛麗絲則在入口外等候。然後，愛麗絲要求鮑勃從另一側退出。

資料來源：https ://www.bbva.com/en/zero-knowledge-proof-how-to-maintain-privacy-in-a-data-based-world/

通過出來，鮑勃向愛麗絲證明他知道密碼。然而，這可能是一個幸運的巧合。Bob可以從A側進入，如果Alice要求他從同一側出來，並不能證明他知道密碼。爲了證明他知道這一點，鮑勃應該從 A 側進入並從 B 側退出，反之亦然。

爲了確保不是幸運的情況，Alice 要求 Bob 重復該操作幾次（10-20-50...）。這樣，他向愛麗絲證明他確實知道密碼，而不必向她透露。

這就是 ZK 證明的工作原理。盡管計算機科學的背景要復雜得多，並且需要大量的計算能力，但原理仍然是一樣的——證明某件事是真的，而不證明爲什么它是真的。ZK Rollups 就是基於這個原理。

B. ETH和ZK之間有什么聯系？

如前所述，ZK Rollups 被認爲是以太坊的終極可擴展性解決方案。甚至有傳言稱 ZK 可能直接在 L1 上實現。然而，很明顯，以太坊協議並不是爲了原生支持零知識證明生成而設計的，因此以太坊短期內並沒有針對容納 ZK 進行優化。因此，ZK 並不是 EVM 原生的，與 Optimistics 不同，使其與其兼容具有挑战性。

原因是 EVM 在二進制邏輯上運行，而 ZK 在多項式邏輯上運行，在二進制上下文中有效的東西在多項式上下文中可能無效，反之亦然。因此，ZK 構建者必須在性能和 EVM 兼容性之間做出選擇。它們的兼容性越強，性能就越差。相反，它們的兼容性越差，它們的性能就越高。

EVM 兼容性的主要優點是，它可以從 ETH 的網絡效應以及 EVM 上構建的所有內容中受益，包括开發人員池、工具、軟件等。然而，由於不與 EVM 兼容，ZK 變得更加困難。性能更高，不再受以太坊虛擬機的限制。這爲开發以前在 ETH 和 EVM 上不可能實現的應用程序开闢了新的可能性。

StarkWare 選擇優先考慮性能而不是 EVM 與 StarkEx 和 Starknet 的兼容性。我們將在專門針對 Starknet 的文章中重新討論這一點。但在此之前，讓我們先探討一下現有的不同類型的 zkEVM。

C. 不同類型的 zkEVM

一般來說，zkEVM 實現越接近類型 1，它與 ETH 的兼容性就越強，但在性能和功能方面也就越受限。相反，zkEVM 實現距離類型 1 越遠，其性能就越高，但與 EVM 的兼容性就越差。這些類型的區別在於它們修改 ETH 以促進證明生成的方式。目前，根據Vitalik的分類，zkEVM有四種類型。

1) 1 型 zkEVM

1 型 zkEVM 與 ETH 及其所有功能完全兼容，包括 EVM 和以太坊特定機制，如區塊管理和共識。這種兼容性使 1 類 zkEVM 能夠充分受益於現有基礎設施。然而，生成證明需要大量的計算能力，並且可能需要幾個小時，導致與其他類型相比性能較低。

目前，沒有可用的 1 類 zkEVM。

摘要：1 類 zkEVM 完全兼容，但速度非常慢。

2) 類型 2 - 2.5 zkEVM

2 型 zkEVM 與 EVM 完全兼容，這意味着所有操作碼的功能完全相同，但它們在一定程度上修改了以太坊。這可能涉及數據結構或狀態樹的更改：

也就是說，它們“從內部”看起來與以太坊一模一樣，但它們在外部有一些差異，特別是在塊結構和狀態樹等數據結構方面。

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

類型 2 zkEVM 有兩個主要優點：與大多數 ETH 應用程序和工具兼容，以及比類型 1 更快的處理速度。但是，它們在速度方面仍然落後於其他類型。

雖然 Scroll 和 Polygon zkEVM 正在構建 2 類 zkEVM，但它們目前被歸類爲 3 類。

另一方面，2.5 型 zkEVM 與 EVM 兼容，但 Gas 策略有所不同。在 EVM 中，每個操作碼都有一個相關的 Gas 成本，具體取決於在 ETH 節點上執行特定操作碼所需資源的復雜性。然而，一些操作碼需要 ZK 比 EVM 做更多的工作，這需要修改它們的 Gas 成本。2.5 型 zkEVM 通過調整 Gas 策略解決了這個問題。

Kakarot 是基於 Cairo 語言的 zkEVM，是 2.5 型 zkEVM 的一個示例。

總之，2 型 zkEVM 與 EVM 完全兼容，並且比 1 型更快，但性能仍然較差。

3) zkEVM 類型 3

3 型 zkEVM 與 EVM 類似，但它們犧牲了某些在 ZK 環境中實現成本高昂且復雜的元素，特別是預編譯。

與類型 1 和類型 2 相比，類型 3 zkEVM 更容易實現，並且證明生成時間顯着縮短。然而，一些 dApp 可能需要部分或完全重寫才能部署在這些網絡上，因爲它們與 EVM 不完全兼容。

根據 Vitalik 的說法，Type 3 zkEVM 只是一個過渡階段，zkEVM 在進行成爲 Type 2 zkEVM 所需的工作之前奠定其 ZK 的基礎。

如今，沒有 ZK-EVM 團隊想成爲 Type 3；類型 3 只是一個過渡階段，直到添加預編譯的復雜工作完成並且項目可以轉移到類型 2.5。

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

目前，Scroll 和 Polygon 是 Type 3 zkEVM，但它們的目標是成爲 Type 2。

摘要：Type 3 zkEVM 幾乎與 EVM 兼容，並且比以前的類型更快，但它們存在一些兼容性問題。

4) zkEVM 類型 4

4 型 zkEVM 並不旨在與 EVM 兼容。相反，他們的目標是使一種高級語言與另一種針對 ZK 證明優化的高級語言兼容。爲了實現這一目標，我們將 Solidity 中的智能合約源代碼編譯成 ZK 友好的語言（例如 Starknet 的 Cairo）。因此，執行的智能合約不是用 Solidity 編寫的，而是可以由 EVM 解釋的表示形式。

Type 4 zkEVM 的優點是證明生成時間比以前的類型快得多，這對去中心化產生積極影響。然而，它們在許多情況下都存在嚴重的不兼容性。因此，在此類 ZK 上部署 EVM dApp 並不總是那么容易。

迄今爲止，Type 4 有兩個示例：Starknet 的 WARP（但僅限於“簡單”的 dApp）和使用中間語言的 zkSync。

摘要：Type 4 zkEVM 旨在使一種高級語言與另一種 ZK 友好的高級語言兼容，優化性能，但存在嚴重的不兼容性

現在我們已經對 zk-Rollups 有了一個概述，哪一個有希望呢？

D. 從長遠來看，哪個 zk Rollup 更厲害？

在我看來，有前途的 L2 Rollup 是一種結合了性能和 UX 創新的 L2 Rollup。Rollups 的主要功能是擴展並吸引大量用戶加入以太坊生態系統和更廣泛的加密世界。其他功能，如安全性、數據可用性、結算等，均由 ETH 來保證。

zkSync 似乎是有前途的解決方案，因爲它優先考慮性能而不是兼容性。然而，Starknet 更進一步，不承諾任何 EVM 兼容性。這使得它能夠優化性能，並探索 EVM 無法實現的新視野和用例。爲了實現這一目標，Starknet 創建了自己的 ZK 超優化編程語言 Cairo，並發明了 STARK 證明，它比其他 zkEVM 使用的 SNARK 證明更有前途。我們將在即將發表的 Starknet 文章中更詳細地討論這些要點。

然而，通過做出這種不兼容的選擇，Starknet 面臨着兩個挑战：

1）吸引开發者學習新的編程語言。

2）從頭开始構建一個生態系統，包括所有必要的工具、基礎設施和 dApp。

爲了應對第一個挑战，StarkWare（StarkEx 和 Starknet 背後的公司）始終如一地支持新开發人員並提供大量資源。Starknet 擁有一支專門的“开發倡導者”團隊，其使命是指導和支持新开發人員。如果您是新的 Cairo 开發者，請隨時在 Twitter 上直接聯系他們：@henrlihenrli、@DrSpacemn、@gyanlakshmi，或 Starknet 的生態系統負責人：@GuthL。

還有一些獨立的社區和項目提供資源來幫助开發者，包括：

• @OnlyDust_xyz，它將开發人員與項目聯系起來並爲开源貢獻提供資金

• @matchbox_dao，遊戲項目孵化器

• @StarkNetAfrica，組織現場活動並爲开發人員提供特定的教育內容

• 許多其他（@ClassLambda，@0xSpaceShard ...）

社區中的开發人員還構建並發布了大量开源工具和資源，例如Cairo 書籍。這些資源可以幫助新手和經驗豐富的开發人員在生態系統中建立自己的地位。

目前，這一策略非常成功。盡管進入門檻很高，Starknet 仍是开發者數量增長較快的生態系統之一。Electric Capital出色分析中的幾個數據支持了這一說法。

• 2021 年底有 36 名全職开發人員，而 2022 年底有 120 名。

• 2021 年开發人員數量爲 160 名，而 2022 年爲 390 名（开發人員總數）。

• 此外，StarkNet是成立時間不到2年、开發者數量較多的生態系統。

• 而且全職开發人員的數量也是較多的。

StarkWare 當前的支持策略正在取得巨大成果。此外，學習开羅爲开發人員提供了巨大的機會：

• 开發人員進入一個對开發人員的需求遠遠超過供應的生態系統，從而產生巨大的經濟激勵。

• 他們與擁有兩年經驗的 Cairo 开發者競爭（相比於 Solidity 和其他語言的更長經驗），與其他生態系統相比，這種競爭相對稀缺。

• 开發者可以爲從頭开始構建生態系統做出貢獻，並有機會在生態系統的歷史上留下持久的名聲。

值得注意的是，使用新的編程語言從頭开始構建生態系統既有優點也有缺點，特別是在安全性方面。與 EVM 環境中的工具、軟件和 dApp 不同，在开羅創建的工具、軟件和 dApp 多年來並未經過實战測試。因此，與在以太坊上運行六年多的工具、軟件和 dApp 相比，客觀上更有可能看到其中出現漏洞。

有兩個主要因素有助於減輕這些安全風險。首先，質量審計和安全公司對基於 Starknet 構建的項目和工具進行監控和代碼審查，例如@nethermindeth、 @FuzzingLabs和@ginger_security。

第二件需要注意的是 StarkWare 有一個名爲“Team Exploration”的團隊，由@dimahledba領導。他們的目標是創建开源產品，並直接與 Starknet 社區的开發人員就這些項目進行協作。通過這樣做，StarkWare 可以培訓新的开發人員，並爲他們提供創建工具和項目的直接支持。社區开發人員可以從該團隊的指導中受益，其中包括 Starknet 上要遵循的安全實踐和編碼標准。

此外，Starknet的整個技術棧都將开源，這將增強整體安全性。

因此，StarkWare 有效地解決了迄今爲止面臨的兩個主要挑战。

結論

未來幾年加密貨幣面臨的挑战之一將是吸引足夠數量的用戶以確保全球採用。這種採用對於加密貨幣市場足夠大並抵御國家級攻擊至關重要。

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