解读zk、zkVM、zkEVM的现状与未来

日期：2023年04月15日 13:41 浏览量：1

核心提取

零知识证明技术保证了计算的完整性、准确性和隐私，可应用于区块链扩展和隐私。

zk-SNARK和zk-STARK各有所长，它们的合理搭配更有潜力。

zkVM可为应用提供零知识证明能力，zkVM分为使用主流、EVM或全新指令集。

EVM的匹配包括EVM兼容性、各向同性和规范匹配。

zkEVM是一个与EVM兼容、知识为零的友好环境，主要分为原生和编译流派。

基于本机的zkEVM是以太网和块链的未来。

[ xy001 ]支持solidity生态的通用zkVM是Web3的未来。

零知识证明

不严格但简单易懂的零知识证明：

介绍你在上小学。老师是验证者作为学生，你是证明者。你怎么证明你掌握了一元二次方程的求解公式？那需要数学考试。

老师会随机出10个相关题目，但只要你掌握了，就可以把他们都做出来。在这个过程中，虽然没有背诵或默读解答公式的具体内容，但老师很容易就能验证知识的掌握程度。

其实这就是Tartaglia和Cardano (，这是在争夺谁是一元三次方程式的发现者时采用的方法。他们不想把自己公式的内容告诉对方，但是通过解答问题，可以很容易地进行验证，并且在过程中不透露知识，就可以判断是否拥有该知识。

零知识证明有什么用呢？其有用性在于，整个过程既能节省计算力和压缩链上的空间，又能保护隐私，符合区块链的可靠性特征和密码学基因。

SNARK和STARK

用于区块链领域的或提到的“zk”通常是验证专业，而不是真的零知识证明。由于相关词汇混乱，正文部分地方这些“误用”现象仍在继续。

在当前的块链布局中，zk可以说是块链扩展(不zk的Validity Proof )和隐私技术)真正的zk )的尖端和最佳解决方案用于、Tornado.cash、ZCash、zkSync、zk.money、Filecoin和Mina等项目。

目前的技术方案主要分为SNARK和STARK两种。 STARK中的s意味着可以扩展，意味着被证明的句子有重复的结构，SNARK支持任意电路，这些电路为了实现简洁的证明而被预处理。其中对SNARK的技术实践占主导地位，STARK主要在StarkWare上线的产品中被大规模采用。以下是它们的对比。从

meme的立场来说，STARK比SNARK好(？Star Wars，开始树)。 [ xy 002 ] [ xy001 ]如果STARK是以太体2.0的未来，那么STARK就是以太体3.0的未来。说实话，STARK的优势在于

[可以比低于[[

]]的gas (可以更scale ) (比[[

]] ) (大于[[

]] )的batch size )更scale * 2) ) xy002 ) xy001 )[ xy001 ]没有可信设置

但是，STARK生成的证明的体积更大、更大，例如WASM的一些限制，在生成时可能需要其他操作(在此为SNARK )。 Mir日前在Starky上展示了基于air的Starky的实践，是Plonky2的一部分(Plonky2和Starky的关系很复杂。请参阅。我个人认为，虽然体积大可以通过多种方法进行优化，但算法本身的时间复杂度很难再压缩了。

这些零知识证明技术可以通过合理的结合来构建更强大的APP。例如，Polygon Hermez通过SNARK证实了STARK的正确性，减少了最终发表证明时的gas fee。

总之，SNARK和STARK都是优秀的零知识证明技术，各有千秋，它们的合理结合更有潜力。

zkVM

上述Tornado.cash与zk.money类似，但都是只支持转账操作的零知识证明APP序列，不支持通用计算。模拟上，这些APP应用只有比特币的功能，远远达不到以太网上的图灵不能说是制造生态(比特币上的智能合约没有制造生态)。

zkVM是通过零知识证明保证安全性和可靠性的虚拟机，简单地说，输入旧的状态和程序，返回到新的状态。可以赋予所有APP应用零知识证明的超能力。 Miden在

EthAmsterdam上的演讲很好地总结了zkVM是什么。

zkVM的优势：

易用性：开发者可以在不学习密码学和零知识开发的情况下使用zkVM运行程序，确保计算的安全性。

通用： zkVM可以为任何程序和计算生成证明。

简洁：可以用相对少量的约定来描述整个虚拟机(不需要重复生成整个虚拟机的电路)。

递归：免费递归特性。与通用性一样，VM的验证可以通过VM进行。这太好玩了。例如，你可以在zkVM里放zkVM。类似于StarkWare说的L3的概念。

zkVM的缺点：

计算体系结构的特殊性：不是所有的零知识证明系统都可以用于zkVM。

性能问题：电路需要优化，可以针对特定计算进行优化。

现在主流的zkVM有三种括号内是那些指令集。主流(WASM，RISC-V )、EVM ) EVM字节码)、ZK-Optimized )针对零知识证明(如Cairo和zkSync )而优化的新指令集。以下是基于Miden在ETH Amsterdam中的演讲而组织的类型的比较图：

许多零知识由开发生态完成，大多数由开发人员在Circom库(和snarkyjs等)或其他新创建的语言(Leo或Cairo等语言有奇怪的限制)中通用ZK但是，这并不像在以太坊使用索尔斯克亚那样直接和易学。

还有很多其他项目，例如zkSync、Scroll等、或Polygon旗下的好几家公司都在试图制作zkEVM和其他zkVM。 [ xy 002 ] [ xy001 ] EVM [ xy 002 ] [ xy001 ] EVM是以太体的虚拟机，也可以看作是执行智能合约的一系列执行环境。

近年来，各公链不断尝试与EVM兼容，接入以太坊的开发生态。针对这个概念，派生了EVM兼容性，与其他一些定义等同。

EVM兼容性：语言级别的匹配，如Solidity。同性，如

EVM :符合EVM字节码级别。

[ xy001 ] EVM规范拟合：真正的zkEVM往往是向后兼容的优化超集，由EVM提供，例如帐户抽象(每个帐户都是智能约定)。再次尝试解读[ xy 002 ] [ xy001 ] ZK EVM [ xy 002 ] [ xy001 ] ZK EVM。从定义上讲，zkEVM是与EVM兼容并便于证明零知识的虚拟机，可确保程序、操作、输入/输出等的完全准确性。

为了实现通用计算，制作zkEVM主要有两个难点：

a )电路复杂，

需要按不同的合同生成不同的电路，而且这些电路

这方面主要要依靠各种优化。例如Aleo (但那不属于direct ZK )。只是为了举例说明优化)通过分布式集群同时计算Proof或者通过各种硬件上的优化来加速。

b难以设计的

zkEVM不仅要重建EVM，还必须用零知识证明技术重建以太体的整体状态转移。

EVM设计的时候，因为后来不想做zkEVM，所以变得非常困难。造成了两条门派所在的路线。都记载在图上了。

或虚拟机体系结构时间变长了(超级感谢Scroll Tech的原图总结！请参阅。 Opcode是指EVM Opcode。其中，StarkWare的部分使用Warp将Solidity转换为Cairo合同，或者直接用Cairo写合同，可以得到同样好的开发体验和全套工具。

在开发人员和用户层面，我认为这些方案实际上几乎没有差别，但在基础设施中，越是右倾方案，EVM的兼容性越高可以无缝访问Geth等基础设施，但开发进度基本上也很慢。我认为

zkEVM和zkVM

zkEVM的存在在以太体的生态上进行了修复和修补虽然可以为太坊及其生态的繁荣添砖加瓦，但zkVM的存在并不一定会给太坊带来强化，有更大的想象力。 [ xy 002 ] [ xy001 ]虽然stark net的Cairo VM可能不是我想象中最完美的zkVM但是，在可以比EVM和zkEVM做更多事情的同时，这些不仅仅是EIP级别的功能扩展。在Cairo VM上可以走机器学习模式，目前在StarkNet上仍有机器学习模式平台。

zkevm比zkVM更容易构建，无需担心EVM的技术债务，灵活性高，无需担心EVM的更新、更容易优化(电路和证明器的软硬件优化比构建zkEVM更简单、更便宜。

当然zkVM最小但致命的缺点之一是，如果zkVM不能支持EVM兼容(Solidity语言级别)，zkVM很难像EVM那样拥有最完善、最成熟的Web3开发生态。

zkVM可能是更大的趋势可以将对EVM的纵向优化转化为EVM生态的横向扩展，摆脱EVM的限制。

zkVM的未来

如果有一个通用的zkVM可以实现所有编程语言的智能约定，不仅是Solidity，Cairo，Rust、c、Go也在零知识证明下安全运行吗？ (Stellar尝试了，但是失败了。 (

)。[ xy001 ] @正如kelvinfichter所说，Why zkEVM if zkMIPS？正如@KyleSamani所说，EVM is a bug not a feature。 Why zkEVM if zkVM？

Winterfall、Distaff和Miden VM等zkVM没有提供非常好的开发友好性。 Nervos有RISC-V虚拟机，但Nervos没有知识，无法证明其技术。

目前最佳解的建议是构建WASM或RISC-V的zkVM、Rust、Go、c、甚至Solidity(zksync似乎可以做很大的工作)等语言。有了这样的通用zkVM，对zkEVM来说将是一个降维的打击。

Web3开发者的数量约占全开开发者的0.07%，据推测，孤岛开发者的数量实际上比0.07%少，用Cairo写合同或用Leo写电路的情况会变少。这样完美的zkVM面向几乎100%的开发者，任何开发者都可以用几乎任何语言获得完美的零知识执行环境。 [ xy 002 ] [ xy001 ]如果有web 3和Crypto统治世界的日子我认为，绝对不是所有EVM生态占100%的开发者，而是所有的开发者都会慢慢成为Web3和Crypto开发者。这就是通用zkVM的美妙之处。

原生zkEVM是区块链的未来。

通用zkVM是Web3的未来。

本文来源： Foresight Venturesn原文标题：解读zk、zkVM、zkEVM现状与未来声明：本文为入驻“火星号”作者之作，不代表火星财经官方立场。 n转载请联系网页的下部。内容合作栏，用邮件许可。许可后转载时，请注明出处、作者、正文的链接。擅自转载本网站文章，将追究相关法律责任，追究侵权行为。提示：投资有风险，入市须谨慎，此信息不是投资理财的建议。免责声明：作为区块链信息平台，本站提供的信息信息不代表任何投资暗示，本站发表的文章仅表达个人观点，与火星财经官方立场无关。虚拟货币不具有与法定货币同等的法律地位参与虚拟货币投资交易存在法律风险。火星财经反对各类代币炒作，请投资者理性看待市场风险。 n语音技术由科大讯飞提供关键词：以太未来零知识证明开发者EVM

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