Polygon zk-EVM测试网即将上线，以太坊L2是否将迎来新局面？

2022年7月20日，Polygon官方宣布已开源Polygon zk-EVM的代码，并表示即将上线公共测试网，后续其将会发布更多文档来详细说明细节。据悉，Polygon zkEVM可为开发人员和用户提供EVM等效解决方案、高性能zk证明机制（zk-proofs）与以太坊主网级别的安全性，同时增加了吞吐量并从根本上降低了费用。

此举也表明了Polygon的态度，其相信零知识（ZK）技术是实现以太坊扩展目标最有希望的途径之一。但实际上，这条道路无疑是漫长而曲折的。传统观点认为，加密市场仍需要多年时间来开发第2层（Layer2）解决方案，而此前的各种解决方案也的确存在着这样那样的问题。

而此次推出的zkEVM本质上就是结合了ZK证明的可扩展性优势以及与以太坊虚拟机（EVM）的兼容性。

具有完全EVM等效性的zkEVM的愿景是非常直观的，其希望开发人员可以将任何以太坊智能合约无缝部署到使用ZK证明无限扩展的Layer2上。鉴于EVM的高兼容性，以太坊上的任何工具或dApp理论上都能以完全相同的方式在zkEVM上使用。用户和开发人员也都将能从ZK证明的未来收益和以太坊的去中心化、安全性和熟悉度中受益。

今天我们就将结合Polygon的官方公告介绍一下什么是Polygon zkEVM。

传统模式下，ZK Proofs面临的挑战

零知识证明（ZK Proofs）是一种非交互式、零知识的知识论证，该方案假设有两方——证明者和验证者。证明者希望向验证者证明他们知道一些信息，但不透露它是什么。同时，验证者将查看证明并接受或拒绝它。

以上的特性意味着该方案具有三大属性：

1）完整性：任何有效的结果都可以证明给定程序

2）稳健性：任何不诚实的行为者都无法创建有效的证明

3）零知识：验证者对证明的输入一无所知，只知道结果

在所有数据链上公开可见的区块链领域，这种在不揭示陈述的真实情况下证明一个陈述是一种强大的原语。不论对个人、企业还是政府来说，这项技术都能够解决许多现实存在的痛难点问题，如保护用户数据、设计敏感系统或合同、证明公共物品分配的公平性和实现更高效经济的政府机构。

在区块链领域，除了应用于隐私保护之外，最惹人注目的应用是以太坊的扩容方案 ZK Rollup。目前以太坊正在拥抱以Rollup为中心的扩容方案，它在去中心化、安全性和可扩展性上体现出了最优化的权衡。从本质上讲，以太坊升级将使网络更具可扩展性、可持续性和安全性。

具体而言，以太坊的扩容方案分为链上扩容和链下扩容。

链上扩展技术是对区块链基础层的升级，以提高可扩展性。以太坊的长期链上扩展解决方案称为分片，它实际上将基础层分成64条链，由信标链确保共享安全。

链下扩展是指使用外部执行层而不是基础层的扩展解决方案。这些第2层是位于基础层之上的辅助层，为整个区块链提供更多的交易能力。

以太坊拥抱的L2方案就是Rollup，它能够带来以下特性：

1）通过Rollup，以太坊可以在不牺牲安全性的情况下从约25 TPS增加到3,000 TPS；

2）通过Rollup，用户的资金不会被窃取或审查（就像某些侧链上的情况一样）；

3）用户始终可以访问L1上的数据，没有人可以阻止用户的资金随时安全的退出 Rollup；

ZK Rollup扩展以太坊的潜力是显而易见的，其可以实现一笔交易取代许多交易，以增加吞吐量、节省费用、减少延迟等。但ZK技术也有其自身的挑战。

首先是性能问题。ZK证明一直被视为一种很有前途的技术，但它们的生成速度往往很慢且成本很高。如果不能大幅度改善以太坊主网的成本和吞吐量，那么使用ZK来扩展以太坊还是显得太过奢侈。

其次是兼容性的挑战。ZK Rollup发展受到最大的限制还是以太坊EVM的兼容性问题。在EVM设计之初，开发者们完全没有想到之后会用到ZK技术，EVM操作生成可用的零知识证明是几乎不可能的，因此ZK Rollup存在无法运行部署在以太坊上代码的可能性。

为了解决这个问题，开发人员可能需要学习全新的编码语言，或者参与一个新的开发者生态系统。但这意味着该生态系统将无法从以往投入的大量用于改进EVM工具和知识的开发者时间中获益。换句话说，开发人员可能无法像使用以太坊一样使用以太坊Layer2。由此，也催生了ZK-EVM的需求。

那为什么兼容EVM对于ZK来说是如此困难呢？

ZK-EVM除了需要正常执行智能合约的字节码以外，还需要生成一个Proof来表明交易达成后状态已正确更新，而由于EVM的设计和ZK证明的算法原理等问题，两者的兼容相当困难。

Polygon ZK-EVM

通过上述的了解，对于ZK证明面临的困境我们已经有了大致的了解。而依据Polygon的公告，其ZK团队在性能上似乎取得了重大突破。

Polygon zk-EVM由Polygon构建，它适用于所有希望以更便宜、更快的方式使用以太坊，同时又希望不牺牲安全性和去中心化的用户。

Polygon zk-EVM 是无需许可的，任何人都可以使用它。它也是开源的，这意味着用户需要信任的只有代码，而不是Polygon。

Polygon认为ZK证明是目前最好的以太坊扩展方法，而EVM等效性是赋予开发人员和用户权力的关键所在。因此，他们构建了Polygon zk-EVM，这或许将是以太坊的下一个巨大飞跃。

据公告称，Polygon显着缩短了ZK证明的生成时间，这意味着在降低成本的同时，处理交易的速度也将得到提升。

与此同时，Polygon zk-EVM理论上与EVM具有等效性。这意味着，开发者将可以像在以太坊上一样在Polygon zk-EVM上部署任何以太坊智能合约，构建应用程序。

同时，任何适用于以太坊的工具也都将适用于Polygon zk-EVM。用户可以以更低的成本和更快的速度在以太坊上做任何想做的事，并通过ZK有效性证明在以太坊网络上进行验证。

后续，Polygon将发布更多技术文档来详细说明Polygon zk-EVM的技术细节。目前，Polygon zk-EVM的代码已经开源（Github），并很快将上线一个公共测试网。

以下是Polygon zk-EVM的基本架构，这个架构简单的说明了Polygon zk-EVM的工作原理：

Polygon zk-EVM的主要用例

1、DeFi应用程序

由于Polygon zk-EVM的高安全性和抗审查性，它非常适合DeFi应用程序。与用户必须等待长达7天才能完成存款和取款的Optimistic Rollups不同，zk-Rollups不必等待很长时间就可以顺畅的实现存款和取款，Polygon zk-EVM将为dApps和用户提供更好的资金效率。

2、NFT、GameFi和企业应用程序

Polygon zk-EVM低gas成本、高交易量、高级别的安全性以及以太坊可组合性吸引了蓝筹NFT、GameFi和企业应用程序。

3、支付

Polygon zk-EVM的特性将支持用户在近乎即时和低费用的环境中进行实时交易。

结语

ZK-EVM可以为开发者和用户提供相同的体验，并且可以在不牺牲安全性的前提下将成本降低几个数量级。对于以太坊L2来说无疑具有重要的意义。而此次，Polygon推出的zk-EVM更是佐证了这一点。

对于Polygon，我相信不需要多说，其本身就代表一种信用背书。而对于Polygon zk-EVM，其测试网即将上线，技术文档也将在后续更新，但无疑其仍需大量的实践进行检验，因此我们目前可以选择先暂时观望。