以太坊与 ZK 关系简史

作者：Donovan Choy，Blockworks；编译：五铢，金色财经

一切都始于以太坊。L1 太慢了。每个节点都需要冗余地重新执行区块中的交易以确保有效性，这限制了可扩展性。

到 2020 年，以太坊社区围绕 rollups 联合起来作为扩展解决方案。Vitalik 在 2021 年关于 rollups 的里程碑式博客文章解释了optimistic 和 zk rollups 如何扩展以太坊。

Zk rollups 在扩展方面具有技术优势，但该技术仍然过于昂贵且远远落后（稍后会详细介绍）。

因此，optimistic rollups 首先闯入市场。optimistic rollups 假设所有交易都是有效的，直到有人在七天的挑战期内用欺诈证明对其进行挑战。

Optimistic rollups 有效，但它们有隐藏的成本。挑战期意味着用户在提取资金之前需要更长的交易终结时间。锁定流动性意味着资本效率和普遍较差的用户体验，尤其是在链互操作性方面。

与此同时，zk 正在迎头赶上。在 ETHCC 2022 上，Polygon、zkSync 和 Scroll 都宣布了 zkEVM，这使得 Solidity 开发人员能够编写代码并证明 EVM 的执行情况——有效地让以太坊利用零知识技术。

到 2023 年，zk rollups 开始真正获得关注。

为什么 zk 证明比optimistic欺诈证明更好？也就是说，因为与原始交易数据（兆字节大小）相比，zk 证明要小得多（~1-10 KB）。

通过使用 zk 加密来证明以太坊交易，这些高度压缩的证明意味着更低的数据可用性成本和更好的可扩展性。

尽管 zk 正在起飞，但生成证明的成本仍然很高。根据 zkstats.io，2023 年 12 月生成 zk 证明的平均成本为 80.21 美元。

快进到 2025 年。证明成本已降至每个证明 1.3 美元，提高了约 98.4%。

有什么变化？

如今，zk rollup 堆栈的每个核心部分都已分解。

首先，zkVM 已经面世。这些专用虚拟机加快了 zk 开发体验，并使有效性证明生成更加高效。在 zkVM 出现之前，开发人员需要编写复杂的数学“电路”来证明 EVM 的执行情况。

如今，SP1、RISC Zero、Nexus 和 OpenVM 等 ZkVM 有效地使所有不具备 zk 加密专业知识的开发人员（C++、Rust）能够民主化 zk 开发。过去，zkEVM 仅在 zk rollups 上启用 Solidity 开发。将 zkVM 视为比 zkEVM 更通用的概念。

其次，由于市场竞争，生成证明的成本正在下降。如今，Risc Zero、Cysic、Lagrange 和 Succinct 运营着许多竞争性市场。有些仍在测试网中，有些已投入运营。

Zk L2 也正在转向证明聚合技术来摊销验证成本。其大致工作原理是将多个证明批量处理为一个证明，从而使最终证明的验证速度更快。

这些市场也是无需许可的，这意味着任何拥有 GPU 设备的人都可以注册、发布保证金并生成 zk 证明。以前，zk rollups 使用“集中式证明器”，这意味着他们从 Google 或亚马逊租用 GPU/FPGA 硬件。

更好的证明系统也在不断推出。这些证明系统（例如：Groth16、Halo2-KZG、STARK、Plonk、Expander）在算法上定义了如何构建和验证 zk 证明的规则。它们越来越好，这意味着 zk 证明越来越小，验证速度越来越快。这反过来意味着 zkVM 性能提升。

最后，还有建立在 zkVM 之上的 zk 协处理器。这些东西基本上允许不存在于 zk 执行环境中的链上应用程序利用 zk 技术的奇迹。它这样做的方式是将计算移到链下，因此与区块链的执行异步运行。这使应用程序能够计算链下的复杂统计数据，用 zk 证明它，然后在链上发布该证明。

像 Frax、Azuki、Etherfi 和 Gearbox 这样的应用程序正在使用 Lagrange 的 zk 协处理器来绕过以太坊 L1 的限制。

所以你明白了。这就是为什么 zk 是最终目标。