以太坊研究员：如何在以太坊Layer1上构建原生 zkEVM？

原文标题：《 Ethereum L1 zkEVM 》

原文作者：polynya，以太坊研究员

原文编译：Kate, Marsbit

似乎有一种普遍的误解，认为以太坊只能通过 L2 进行扩展。我可能会因此而受到一些指责，因为我写了太多关于 L2 Rollup 的文章，而没有足够地覆盖 L1 扩展路线图，为此我道歉——在这里，我试图纠正这个错误，现在 L2 已经被很好地理解、接受和采用了。尤其是 Arbitrum One，它已经证明了自己是仅次于以太坊 L1 的第二大智能合约链。

但首先，一个更糟糕的版本是「ETH」只能用 L2 来进行扩展。需要明确的是，ETH 作为一种货币资产，可以通过 L1、侧链、其他 L1、L2、类似 L2 的结构 ( 如 validum 和 optimistic 链 ) 进行扩展，甚至可以通过 CEX 和中心化服务提供商进行扩展。

有数百万 ETH 桥接到 L2 和非 L2 链，还有数百万桥接到非区块链场所。是的，L1 和 ( 成熟的 )L2 上的 ETH 为你提供了原生安全保证，但即使其他解决方案可能具有不同的安全假设，它们仍然可以扩展 ETH 或以太资产。说句题外话，事实上，比特币是一种主要通过中心化服务进行扩展的资产的完美例子，它仍然是该行业的主导资产。记住——一项资产要有价值，你所需要做的就是让最富有的 1% 的人、家庭和机构相信它。

当然，这并不意味着以太坊可以扩展，我的观点是必须将 ETH 或以太币与以太坊区分开来。现在，这里还有进一步的细微差别。例如，BSC 扩展了以太坊的技术堆栈，它确实在 ETH 和 ERC-20 之间架起了桥梁，但有些人可能会认为它不能扩展以太坊的网络。

先不说这些，让我们回到将以太坊 L1 升级到 zkEVM 的问题上。实际上，在此之前，常规的免责声明—我是一名业余博主，我对区块链开发如何工作一无所知，我甚至不知道我所说的是否可能。所以，就把它当作一个扶手椅爱好者的白日梦吧。

使用 ZKP 扩展区块链是一个古老的概念。我不知道它第一次被谈论是什么时候，但我相信它是关于比特币的，早于以太坊本身。ZK-SNARKing 以太坊也早于 Rollup 的概念。当然，当 ZK Rollup 在 2020 年第一季度与 Loopring 以及随后在第二季度与 StarkEx 和 zkSync（现为 Lite）以及 Mina 一起证明这一概念时，对 ZK-SNARKing 以太坊的研究进入了超速发展阶段。2021 年，我相信是 Matter Labs 普及了「zkEVM」术语，并被沿用了下来。以太坊基金会的隐私和扩展探索团队是 L1-zkEVM 的主要创新者，后来还加入了 Scroll、Consensys、Taiko 和其他贡献者。

是 zkEVM, ZK-EVM, ZkEVM, Zkevm 吗？谁知道呢，我们就叫它 zkEVM 吧。

那么，L1 zkEVM 升级将如何进行呢？有很多方法可以做到这一点，但这是我的看法。再说一次，我不知道这是否可行，所以就把它当成概念艺术吧。

第一步是查看 Type-2/2.5 和 Type-1 zkEVM Rollup 在生产中对概念进行实战测试——即将推出的项目包括 Scroll, Linea(？) 和 Taiko，缩短验证时间等。下一个先决条件是 EIP-4844、无状态性和 PBS( 这些是并行发生的，所以说「下一个」可能会产生误导 )。( 注：当然，zkEVM 可以没有这些，但是我这里只说说我是怎么看待它的，就像上面说的那样。)

接下来，我想看看 Enshrined zkEVM 桥。这将允许 Type-1 zkEVM 部署在 L1 之上。这将对最终用于 L1 zkEVM 的确切代码和 zk 电路进行实战测试。它还允许 L2 在没有任何智能合约的情况下完全去中心化存在，这有效地体现了 L2 zkEVM Rollup。它们将插入 PBS 基础设施，由构建器充当测序器。你只需要一个诚实的建造者。这些构建器将对块进行排序，并将每个槽提交给 L1。这意味着这些 enshrined Rollup 的最终结果将与 L1 相同。这也将带来有趣的新可能性，比如这些 enshrined Rollup 之间的原子可组合性。

值得注意的是，Type-1 zkEVM Rollup 可以存在于这样一个封闭的 zkEVM 桥之外——比如 Taiko——所以也许我们可以通过称它们为 Type-0 来区分它们？需要说明的是，这些代码与将来的 L1 升级使用相同的代码。

一旦在生产环境中对它们进行了实战测试，L1 执行层就为 zkEVM 升级做好了准备。构建者将再次对交易进行排序，生成证明并向共识层提交证明和数据。请注意，对于 L1 zkEVM，现在在共识层上验证了证明。构建器不仅可以生成有效性证明，还可以生成 verkle/ 状态证明和数据可用性 /kzg 证明。然后，非构建者节点只需验证这些证明，有效地验证大量的 TPS，包括 L2, L3，等等，所有这些都是由 L1 zkEVM 的单一简洁证明证明的，一个证明可以统治所有这些，在消费者智能手机或笔记本电脑上。

Enshrined zkEVM 桥将继续存在于 L1 执行层之上。另一种方法是将其移动到共识层，并且我们可以有许多 enshrined L1 Rollup。但我认为最好的方法是有一个规范的 enshrined L1 Rollup。顺便说一句，我曾在 2021 年称它们为「规范 Rollup」，后来我看到贾斯汀·德雷克 (Justin Drake) 将同样的想法称为「enshrined Rollups」，这种命名法一直沿用至今。所以，无论如何，你有一个 L1 enshrined Rollup，许多 Type-0 enshrined L2 Rollups 在上面，当然，还有传统的 L2 和主权 Rollup。

在这一点上，重要的是要注意，enshrined L2 Rollup 有自己的一套权衡。当这一切发生的时候，zkEVM 将会非常缓慢，有吞吐量和功能限制，我们可能每隔几年才升级一次，如果有的话。也不会有治理或主权——它们将完全由以太坊节点运行者执行。因此，创新将始终是在传统的 L2 上，在成熟的状态下，它将拥有 99% 的好处，而没有任何缺点，我预计 90% 的用户将继续使用它们。传统的 L2、类似于 L2 的混合版本，如 validiums 或 optimistic 链、enshrined L2 和 enshrined L1 Rollup，都为用户提供了不同的权衡和功能，我相信所有这些组合在一起，它们将能够满足未来几十年区块链生态系统中的几乎所有需求。

当然，所有这些都可能是多余的，我们并不真正需要这么多的吞吐量，更谨慎的做法是将 L1 照原样僵化，我们可能永远不会在 L1 上看到 zkEVM。即使发生这种情况，我也要说我们正在接近这个十年的尾声。谁知道呢？但我个人希望看到这个愿景成真，因为这听起来很有趣。我给你们留一个老帖子，Fanciful Endgame。当然，事情已经发生了变化，但精神仍然存在。