解析Polygon zkEVM的安全性、稳定性及市场竞争力

来源：DoraFactory

作者：PolygonDAO

Polygon zkEVM 由 Polygon 构建，为项目提供 ZK 证明的可扩展性优势以及与以太坊虚拟机 (EVM) 的兼容性。 EVM 兼容性意味着开发人员可以通过最少的代码更改轻松移植以太坊智能合约。ZK rollups 是一种扩展解决方案，通过将计算和状态存储移至链下来提高吞吐量，同时使用零知识密码术来维持高安全性保证。

技术栈概述

让我们先来看看区块链栈的框架。区块链由四层组成。我们将使用 Volt Capital 对每一层的定义。

• 执行：交易和状态变化最初在这里处理。用户通常也通过这一层与区块链互动，签署交易，部署智能合约，并转移资产。

• 结算：结算层是验证汇总执行和解决争议的地方。该层不存在于单片链中，是模块化堆栈的可选部分。与美国法院系统类比，将结算层视为美国最高法院，为争议提供最终仲裁。

• 共识：区块链的共识层通过全节点网络提供排序和最终确定性，下载和执行区块的内容，并就状态转换的有效性达成共识。

• 数据可用性：验证状态转换是否有效所需的数据应该公布并存储在这一层。在发生恶意区块生产者扣留交易数据的攻击时，这应该是很容易验证的。数据可用性层是区块链可扩展性三难问题的主要瓶颈，我们将在后面探讨原因。

我们还将使用 Celestia 对模块化区块链的定义。

一种仅专注于少数功能而非全部功能的区块链。关键功能是：

1. 执行

2. 结算

3. 共识

4. 数据可用性

模块化区块链被安排为模块化堆栈，堆栈中的每个区块链称为“层”。由于模块化区块链仅提供了关键功能的一个子集，这使得它们能够为其提供的功能而专门建造。

例如，Celestia 是一个共识和数据可用性层，因为它仅提供对交易（共识）的排序并验证其数据是否可用。

如果区块链处理所有四个功能，则它被认为是单片的。

Polygon zkEVM 的适用范围

在区块链栈中，Polygon zkEVM 被认为是一个模块化的区块链，更确切地说，是一个执行层。它作为用户构建应用程序和直接交易的平台，同时将结算、共识和数据可用性外包给以太坊。

让我们来了解一下 Polygon zkEVM 如何与其他层进行交互 。

如上所述，执行层是用户进行交易的地方。当用户签署交易时，交易被排队和处理 -- 与以太坊上的方式相同。

一旦一个「批次」的交易被处理，有三件重要的事情发生。

1. 产生 ZK 证明

2. ZK 证明被发布到以太坊上

3. 交易数据发布在以太坊上

Polygon zkEVM 有一个生成 ZK 证明的系统，由两个角色组成：一个 Sequencer 和一个 Aggregator。这两个角色都是无权限的，所以任何人都可以参与。

ZK 证明发布在充当结算层的以太坊上。以太坊智能合约验证 ZK 证明，有效地检查 Polygon zkEVM 节点的工作并确保所有计算都正确完成。

交易数据也发布在以太坊上，作为共识 / 数据可用性层。这使所有节点都能够查看帐户余额以及自己重新创建状态的机会（非常重要）。

安全信任假设

安全频谱：Polygon zkEVM 继承了 Ethereum 的多少安全性？

为了衡量这一点，我们将查看下图，该图将 Polygon zkEVM 置于安全范围内。左边的解决方案不受以太坊的保护，右边的解决方案完全由以太坊保护。

Polygon zkEVM（以前称为 Polygon Hermez）位于最右侧 - 与其他 ZK 汇总和以太坊数据分片位于同一位置。

您可能已经知道，Polygon 对 ZK 解决方案做出了重大战略赌注和财务承诺——将 10 亿美元的资金分配给 ZK 研发。因此，Polygon 套件中现在有四个 ZK rollups：zkEVM、Miden、Nightfall 和 Zero。

每个 ZK rollup 都有不同的设计（例如 Nightfall 是一个混合乐观 ZK rollup），但它们都从根本上使用相同的 ZK 原语并完全继承了以太坊的安全性。

数据分片也受到以太坊的完全保护，因为（一旦实施）它们将被载入核心以太坊协议。

旁注：汇总和数据分片放在一起会更好。

经济安全

我们一直说 rollup 继承了以太坊的安全性。您可能已经对以太坊在经济上的安全性有所了解，但让我们把它具体化，评估一下权益证明 (PoS) 以太坊。

目前，Beacon 链上有约 1330 万个质押的 ETH，按当前代币价格计算，总计约 220 亿美元。根据 2/3 的诚实多数假设，破坏网络需要约 150 亿美元。这是迄今为止加密行业中最好的。

另一个不容忽视的经济安全方面是货币政策。以太坊实施了一种非常新颖的方法，它有可能比比特币更具可持续性。

协议稳定性

尽管 ZK 密码学已经存在了 30 多年，但 ZK rollup 等实际应用仍处于起步阶段。

ZK rollup 可能还需要几年的时间才能像 EVM 和 Tendermint 一样被认为是强大的——这些技术已经在生产中，并在十年的时间里成为以太坊 / 宇宙开发的中心。

风险因素

从技术上讲， Polygon zkEVM 有可能不是作为 rollup 开始，而是作为 validium 或 volition。在文档中，这被称为“链上数据可用性的混合模式”。

这意味着 Polygon zkEVM 不会被以太坊完全保护。当 validium 和 volition 在链下发布交易数据时，它们继承了额外的信任假设。例如，如果 Polygon zkEVM 要在以太坊上发布 ZK 证明（将其用于结算）并在 Celestia 上发布数据（将其用于数据可用性），它将依赖于以太坊和 Celestia 验证者的诚实大多数。如果任一链上都存在故障模式，则整个系统都处于危险之中。

需要明确的是，Polygon 团队尚未决定是否将 Polygon zkEVM 作为 rollup 引入或使用混合模式。即使他们决定采用后者，混合模式也是一个可以理解的起点。在以太坊上发布交易数据非常昂贵，并且会影响汇总价值主张。还有一条明确的途径可以使交易数据的发布成本低廉，一旦实施，Polygon zkEVM 可以转变为真正的 rollup。

竞争格局

Polygon zkEVM 在几个关键维度上进行竞争。

1. 性能

2. 成本

3. 安全性

4. 开发者经验

性能和成本是非常直接的。开发人员希望他们的应用程序既快又便宜，以便为用户提供更好的体验。

这里可能会存在一个争辩：Polygon zkEVM 在性能和成本方面与 EVM 兼容的 L1（例如 Avalanche）竞争。在短期内，这很可能是真的。但是，我们不会花时间进行这种比较，因为任何成功的 L1 仍然针对高性能和低成本进行了优化，都需要大幅增加费用或冒不可持续的风险。

Polygon zkEVM 的真正竞争对手是其他与 EVM 兼容的 rollup - ZK（例如 Scroll）和乐观（例如 Optimism）。有很多文章比较了这两种 rollup 类型，所以我们不会深入，但一个简单的方法是考虑 ZK rollup 具有更高的性能（由于更快的终结性，我们将很快讨论），并且乐观汇总具有较低的成本（由于 ZK 计算强度）。

注意：目前还不清楚 Polygon zkEVM 如何在性能和成本方面与其他 ZK rollup 相媲美。

在安全性方面，Polygon zkEVM 比 L1 好得多，并且与其他 rollup（ZK 和乐观类似）基本相同。

最后是开发者体验，我们将其分为最终确定性和 EVM 兼容性。

最终确定性是「从基础层合约的角度来看，交易被认为是最终的时间。」ZK 汇总比乐观汇总具有更快的本机终结性。这是因为乐观的汇总设计依赖于「观察者」，即监控链中是否存在欺诈的节点。因为观察者需要足够的时间来发现欺诈和发布证明，最终确定性通常会延迟一周（对于 ZK 汇总来说通常是几分钟）——这意味着更长的等待时间和降低的用户体验。Optimistic rollups 有一些变通方法可以让流动代币实现更快的最终确定性，Alex 在上面的文章中提到了这一点，但总的来说，ZK rollups 具有优势。

EVM 兼容性可能意味着不同的事情。Vitalik 最近发表了一篇按类型 (1-4) 对解决方案进行分类的文章，其中类型 1 是最兼容 EVM 的。Polygon zkEVM 被称为第 3 类，向第 2 类发展，我们对此表示赞同。

那么，Polygon zkEVM 今天的状况如何？

从技术角度来看，Polygon zkEVM「已经通过了 60% 的 Ethereum 测试向量套件，该套件用于建立 EVM 等效性。Polygon zkEVM 的 zkProver 现在能够在 5 分钟内在单个 CPU 上处理 50 万笔 GAS」。令人印象深刻的东西 -- 考虑到 ZK 证明生成是一项计算密集型任务。

从进入市场的角度来看，这是一份不错的成绩。根据 Mihailo 在最近的 Bankless 采访中概述的时间表，测试网现在应该随时可用，而主网应该还有几个月的时间。

必须承认 ZK 团队已经取得了多少成就。 ZK rollup 使用最先进的密码学（如某些人所说的月球数学），并提前数年从理论到实践。构建与 EVM 兼容的 ZK rollup 更具挑战性，而且多个 zkEVM 团队拥有主网这一事实令人难以置信。

哪些 zkEVM 团队将获胜还有待观察，但有一件事是肯定的——我们处于起跑线这一事实对 web3 来说是一个巨大的胜利。

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