zkEVM将如何构建Web3的未来？

06月02日 11:13

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## 【TR; DR】
随着Web3技术的快速发展，创新型的解决方案日益涌现，以解决与相关新兴技术(以加密货币为例)快速发展有关的扩容性和效率问题和挑战。其中一个解决方案便是zkEVM(零知识以太坊虚拟机)，zkEVM是一种将零知识证明的特性与以太坊虚拟机(EVM)相结合的技术。

zkEVM有望通过增强扩容性、隐私性和安全性来彻底改变Web3，同时保持与以太坊生态系统的兼容性。本文将深入研究zkEVM的领域，探讨它的定义、在Web3中的作用、在更广泛的技术领域中的潜在影响以及它的未来前景。

## 什么是zkEVM?
zkEVM，即零知识以太坊虚拟机，是Web3领域的突破性发展。该技术将零知识证明原理与以太坊虚拟机(EVM)相结合，以增强构建在以太坊上的去中心化应用程序(dApp)的扩容性和隐私性。

zkEVM的核心是拥有一个利用零知识证明在以太坊区块链上提供高效和隐密计算验证的框架。零知识证明允许一方(证明者)向另一方(验证者)证明陈述的有效性，而不会透露任何超出陈述真实性的额外信息。

在zkEVM的背景下，零知识证明可在不泄露底层数据或计算的情况下验证以太坊网络上的计算和智能合约。这意味着dApp可从增强的隐私和机密性中受益，同时保持区块链技术提供的透明度和安全性。

zkEVM引入了一种新的方法来处理交易，并通过利用零知识证明来验证计算和智能合约，同时保持以太坊虚拟机的原则。该过程可以分为三个主要阶段：初始化状态、处理交易和生成更新状态以及零知识证明。

**初始化状态**
一开始，zkEVM采用初始状态，它代表了以太坊网络在特定时间点的状态。初始状态通常包括帐户余额、合约代码和存储值等信息。
 
**处理交易**
一旦建立了初始状态，zkEVM就会处理传入的交易。这些交易可以涉及价值转移、合约交互或EVM支持的所有操作。不过，在zkEVM中，交易输入被加密并保持隐密，从而确保了机密性。

在交易处理阶段，zk-SNARK(零知识简洁非交互式知识参数)开始发挥作用。zk-SNARK允许创建简洁的证明，验证在加密输入上执行的计算的正确性，而不会泄露任何敏感信息。

zkEVM利用zk-SNARKs构建紧凑的证明，证明交易计算的有效性，同时保持输入的隐私性。这些证明作为交易被正确执行的证据，并遵守智能合约的预定义规则和逻辑。

**生成更新状态和零知识证明**
一旦交易被处理并且计算的有效性被证明，zkEVM就会生成一个更新的状态。更新的状态反映了执行交易所产生的更改，包括新的帐户余额、修改的合约状态和更新的存储值。

除了更新状态外，zkEVM还生成零知识证明。该证明证明了交易计算是正确执行的，而没有透露输入的具体细节或计算的中间步骤。零知识证明提供了加密保证，即交易是根据智能合约的规则和约束执行的，而不会损害参与者的隐私。

零知识证明可以由网络上的任何参与者验证，而无需他们拥有交易输入或中间计算步骤的知识。该验证过程在保证交易执行的透明性和信任度的同时，也保证了相关各方的隐私。
  
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zkEVM生命周期，图源：ChainLink

## zkEVM在Web3中的作用
zkEVM在解决Web3中去中心化应用程序所面临的扩容性和隐私挑战方面发挥着至关重要的作用。随着dApp的爆炸式增长和对高效、安全的区块链解决方案的需求不断增长，zkEVM提供了一个有发展潜力的替代方案。

zkEVM的关键优势之一是它们能显着提高基于以太坊的应用程序的扩容性。通过使用zk-SNARKs将多笔交易捆绑到单个证明中，zkEVM支持批量验证，减少了计算负担并提高了网络吞吐量。这种扩容性的增强可以通过最小化交易费用和网络拥塞，为大规模采用去中心化应用程序奠定基础。

此外，zkEVM为dapp提供了额外的隐私层。通过允许在不透露交易细节的情况下验证交易，zkEVM保护了敏感的用户信息并保持了机密性。这种隐私增强不仅使个人用户受益，而且为企业在遵守数据保护法规的同时充分利用区块链技术铺平了道路。

此外，将zkEVM整合到Web3的开发中，开启了改变未来景观的可能性，并创建了与当前技术的固有和安全链接。zkEVM可促进不同区块链网络之间更大的互操作性。通过在不同平台之间实现资产和数据的高效和私有传输，zkEVM为跨Web3生态系统的无缝集成和协作奠定了基础。这种互操作性可为跨链应用程序和去中心化金融(DeFi)解决方案开启新的可能性。

其次，zkEVM可以增强去中心化应用程序的安全性。通过提供额外的隐私层和保护敏感用户数据，zkEVM最大限度地降低了数据泄露和未经授权访问的风险。这种增强的安全性可以促进用户之间的信任，并吸引更多的参与者进入Web3空间。

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## zkEVM如何影响更广泛的技术领域?
zkEVM的影响有可能比“Web3”的单一概念延伸得更远，拥有革新现有技术并将其整合到Web3中的巨大潜力和效用。包括游戏机制和软件开发及传统和去中心化金融等诸多领域预计皆受到相关影响。

zkEVM在游戏中的整合为独特的游戏机制、游戏内资产所有权和安全的点对点交易提供了机会。这一创新技术可通过提供数字资产的真正所有权和稀缺性，使玩家能以更高的透明度和安全性交易游戏内物品并将其货币化，从而进一步实现游戏和数字资产空间的民主化，最终彻底改变游戏业格局。

此外，通过实现安全和高效的供应链管理，zkEVM有望推动下一次工业革命。该技术能在不泄露敏感信息的情况下验证和跟踪交易和数据的完整性，从而提高供应链流程的透明度和信任度。这可提高物流、制药和食品安全行业的效率、减少欺诈和改进可追溯性。

此外，zkEVM可对金融系统和DeFi应用产生深远影响。通过提高扩容性和隐私性，zkEVM可实现更快、更安全的交易，从而增强用户体验并降低交易成本。这可推动去中心化金融平台的广泛采用，并使个人能更好地控制自己的金融资产，同时最大限度地降低与传统金融中介机构相关的风险。
 
## 未来前景
zkEVM旨在通过解决去中心化应用程序的扩容性和隐私限制来构建Web3的未来。凭借其提高效率、隐私和安全性的优良特性，zkEVM为更广泛地采用区块链技术奠定了基础。从革命性的游戏体验到改变供应链管理和革命性的金融系统，zkEVM提供了一个更扩容、更安全以及更互联互通的Web3生态系统。

正在进行的研究将继续扩大zkEVM的发展潜力，优化现有技术，并为未来奠定基础。随着研究不断深入，预计zkEVM在各种Layer-2解决方案和类似的扩容技术(如zk-rollup)中的采用和整合会不断增加，这有可能大大提高各种区块链的扩容性和吞吐量，并在解决区块链三大难题方面迈出一大步。这可能促使构建更易于访问和无缝的Web3体验，以适应更大的用户群和更多的应用程序。
 
随着zkEVM的不断成熟，预计会有越来越多的包括金融、游戏、供应链管理等众多行业进行采用和整合。该技术能解决去中心化应用程序的扩容性和隐私问题，使zkEVM成为Web3未来发展的重要组成部分。

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  <div>作者：**Matthew Webster-Dowsing**，Gate.io研究员
  <div>译者：Joy Z.
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