专访Polygon zkEVM：与以太坊面临的监管问题相比，Layer2去中心化排序器更重要

采访：Jack，BlockBeats

编译：Laughing，BlockBeats

似乎自黑山 EDCON 后，ZK 就成了所有人都在讨论的话题。但实际上，ZK 赛道的热度自年初 Arbitrum 空投后便未曾消减过。随着 zkSync Era 上线，「ZK 空投」的预期也被推到了新的高点，除了 zkSync 和 Starknet，Scroll、Linea 等 zkEVM 项目也成了「羊毛党」的重点撸毛对象。

但有意思的是，尽管 ZK 赛道的空头预期空前高涨，但大多数人对这个领域的细分概念仍然相对模糊。ZK Rollup、zkEVM、zk-SNARK、zk-STARK 等等，每一个似乎都很重要，但每一个都不是太懂。必须承认，ZK 赛道的强技术性，的确为很多人了解该领域增添了不少难度。

Polygon 作为最早投入 ZK 扩容开发的团队，自身产品经历过多次迭代，对 ZK Rollup 有着深刻的理解与洞见，而 Polygon zkEVM 也是目前少数已上线的 zkEVM。为此，BlockBeats 在近期专访了 Polygon zkEVM 的技术负责人 Jordi Baylina，向这位「技术宅男」请教了 ZK 赛道的发展现状、机会，以及 Polygon zkEVM 的未来展望。

关于 ZK Rollup 和 zkEVM

BlockBeats：首先，Jordi 能否向读者简单阐释 ZK Rollups 和 zkEVM 之间的区别？以及我们为什么需要一个经过 ZK 验证的 EVM？

Jordi Baylina：从用户的角度来看，OP Rollups 和 ZK Rollups 最大的区别是提取资金所需的时间。例如，当你将 1 个 ETH 放入 Optimism 或 Arbitrum 时，取回这笔钱至少需要一周的时间。如果你想把资金留在那里，问题就不是那么大。但当你的资金在多个 Rollup 的系统时，问题就会更加复杂，资金会难以转移。当你想转移资金到另一个 Rollup，那么也需要一周或两周的时间。这就是 OP Rollups 面临的最大问题。

在 ZK Rollup 的情况下，你可以在生成验证证明后退出 Rollup。目前，在 Polygon zkEVM 上，这个时间大约是一个小时，但最短可以达到 30 秒。而 30 秒和两周是一个很大的差别。30 秒实际上让你可以去另一个 Rollup 上进行交易，然后再回到同一个 Rollup。所以如果你想让你的资金与全世界连接，并且你可以在这里转移资金，这有更高的可用性。我的意思是，你不会陷入资金无法转移的困境，这一点很重要。

BlockBeats：和 Starknet、zkSync 等 ZK Rollups 相比，Polygon zkEVM 有什么区别？

Jordi Baylina：Polygon zkEVM 最大的区别在于它是一个 EVM，这意味着它与以太坊完全兼容。用户只需连接 MetaMask，就可以做与在以太坊上相同的事情。你可以部署智能合约、与智能合约交互、创建代币、转账、创建多签，无论你想做什么，都不需要任何特殊的工具，你只需使用与以太坊上相同的工具，如 MetaMask、etherscan、HardHat 等，所有可用于以太坊的工具，你都可以使用，你不需要特定的其他工具。

BlockBeats：社区常有「ZK 和 EVM 不兼容」的观点，为什么会有这种说法？

Jordi Baylina：EVM 最初设计时并未考虑 ZK proof。EVM 的设计是在 2014~2015 年左右完成的，而相关的 ZK proof 概念则出现在 2018~2019 年左右，因此在 EVM 设计时并没有考虑到 ZK proof 的因素。但在 Polygon 中，通过我们自己的设计成功构建了 zkEVM，也就是构建了一个证明系统，一个能够验证任何以太坊交易的 zkProver（零知识证明生成器）。

它能以与任何以太坊客户端相同的方式进行验证，这意味着我们实现了与以太坊完全兼容。因此，如果你知道如何在以太坊上进行开发，那么你也应该知道如何在 zkEVM 上进行开发。你不需要任何其他特殊的东西。从开发者的角度来看，他们几乎不会感受到任何区别，除了 Gas 价格和吞吐量方面的差异。

BlockBeats：Polygon 本身已经是一个与 EVM 兼容的侧链，为什么它还要构建另一个 Layer 2 扩容方案？

Jordi Baylina：Polygon 有两个部分。一个是 Polygon PoS，也就是原始的 Polygon 网络，另一个是 Polygon zkEVM。它们是两个独立的网络，目前没有连接在一起。Polygon PoS 是一种 Layer 1 的侧链，就像 Gnosis、Avalanche 或其他 Layer 1 侧链一样。而 Polygon zkEVM 是一个 ZK Rollup，也是一个 EVM，它与以太坊兼容。最后，你会看到它们融合在一起，它将是极具可扩展性的。

实际上这正是 Polygon 一直在努力的方向，所以我们创建了 PoS，这样就可以成为更好的扩容 Layer 1。但所有的 Layer 1 都有一些限制，即共识机制。你可以在安全性上稍微做些妥协，但你无法同时获得以太坊的安全性等等。Polygon PoS 是一种可以提供非常快速且便宜的交易的权衡，它在安全性上有一些妥协，但这并不意味着它不安全，只是它没有与以太坊相同级别的安全性和去中心化。在这个「不可能三角」中存在着不同的平衡，对于许多应用程序来说，这可能已经足够了。但对于一个 Layer 1 来说，共识层一直存在着这样或那样的限制。

真正的区块链扩容需要通过 Layer 2 技术来实现，因此 Polygon 在构建 Layer 2 技术上投入了大量的资金，具体而言，是 ZK Rollup 技术。当然，在 Polygon PoS 的扩容尝试中我们做过 Supernets，但这是一种在 Layer 1 生态系统中发展的方式。对于区块链的整体扩容而言，Polygon 确实非常专注于 ZK Rollups。

BlockBeats：许多 ZK Rollups 都采用了 zk-SNARK，但 Polygon zkEVM 结合了 zk-SNARK 和 zk-STARK。而最近关于二者的讨论也很多，您怎么看 zk-SNARK 和 STARK？

Jordi Baylina：目前 STARK 是我们所知道的最快的证明系统。此外，还有一个重要因素是，在 STARKs 之上实现完全递归非常容易。这使得我们能够在单个交易中聚合许多区块，非常方便。而且我们还使用了一个与 StarWare 不同的东西，我们称之为小素数域 (small prime field) 的 STARK，它甚至比普通的 Stark 快 10 倍。

律动 BlockBeats 注：在数学中，"小素数域 (small prime field)" 是指一个由一个小质数作为特征的有限域（也称为有限素域或伽罗瓦域）。在这个域中，所有的运算都是模这个质数进行的。小质数域在密码学和编码理论等领域中经常使用，因为它们具有一些重要的性质，如具有良好的分组效应和可逆性等。

BlockBeats：在 ZK Rollup 领域，大家似乎都在争取实现 EVM 兼容甚至等效，但作为龙头的 Starknet 却是非 EVM 兼容的。

Jordi Baylina：你可以说 Starknet 是以太坊的 Layer 2，因为它们是建立在以太坊之上的。但实际上，一个区别在于是否与以太坊兼容并等效，而 Starknet 并不兼容。如果你直接将 MetaMask 连接到这个端口并开始使用，它就是等效的。或者你可以使用 Remix 创建一个智能合约并在其中部署它，它应该和以太坊完全一样地运行。

但 Starknet 使用了一种不同的语言，并与不同的东西进行比较，就像是一个不同的链。你不能去 Remix（以太坊开发环境）上生成一个智能合约然后在 Cairo 上部署它，你需要使用它们自己的工具。

BlockBeats：像 Kakarot 这样的 zkEVM 项目选择在 Starknet 之上再搭建一个 zkEVM，您如何看待这种技术实现路径？它与 Polygon zkEVM 在技术层面有什么不同之处？

Jordi Baylina：对于 Kakarot 团队来说，他们试图实现与以太坊兼容，但为了达到这个目标，他们采用的技术栈速度有些慢了。虽然具体情况还需要进一步观察，但我觉得他们可能效率不会很高。目前的问题在于，这个项目非常依赖于 zkEVM 的构建方式。而 Kakarot 是基于 Cairo 构建的，Cairo 相对较慢，而且 EVM 非常复杂，在 Cairo 的基础上构建将会非常低效。这是两层技术栈，也许它能行得通，但是我觉得规模会很小。

与其使用 Cairo 这样的通用虚拟机，我们构建了一个定制的虚拟机。就像构建一个执行特定程序的专用处理器一样。我们定制了虚拟机而不是使用 Cairo 语言。这个虚拟机专门设计用于构建 zkEVM，就像设计一个只能运行单个程序的计算机一样。

BlockBeats：所以 Polygon zkEVM 从一开始就会使用 Solidity 进行开发吗？

Jordi Baylina：Polygon 使用的是 EVM，因此它使用与以太坊相同的底层技术。这意味着你可以使用 Solidity 进行开发，并且一旦你在 Solidity 中进行开发，你不仅可以在以太坊上部署，也可以在 zkEVM 上部署，因为它们使用的是相同的处理器，即以太坊虚拟机。而 StarNet 使用的是 Cairo，它并非只是使用了 EVM。

关于 OP Rollup 和 zkEVM 赛道

BlockBeats：在一两年前，大家还认为 OP Rollups 是短期内扩容的主流解决方案。但现在，几大主流 ZK Rollups 都相继上线主网。您觉得，OP Rollups 现在对以太坊扩容还有重要价值吗？

Jordi Baylina：OP Rollups 在 ZK Rollup 还未完全准备就绪的情况下是一个不错的解决方案。但是现在 ZK Rollup 已经准备就绪，我认为使用 OP Rollups 已经没有太多意义了。两年前 zkEVM 还在构建中时，大家都认为需要大约五年的工作时间，因此在这五年中 OP Rollups 可能是非常合理的选择。但仅仅经过两年的时间，zkEVM 已经取得了很好的发展，我们提前达成了那个目标。

对比 OP Rollups、Starknet 和 Polygon zkEVM，其中一个重大的区别就是 Polygon zkEVM 是三者中唯一一个真正实现的 zkEVM，也是唯一一个与以太坊完全兼容的 zkEVM。zkSync 在 Solidity 层面上是兼容的，但是你需要使用特定的工具来编译，它并不是 EVM。而 Starnet 则是不兼容以太坊的。

BlockBeats：在您看来，是什么关键因素加速了 ZK Rollups 的开发进程？

Jordi Baylina：最主要的，是我们把所有工具和技术组合在一起时，它们的综合作用起了关键作用。这是一个工程过程，就像将许多已知的部分组合在一起。我们在某种程度上证明了这是可能的，并且在这个过程中解决了许多挑战。

例如，在证明时间和计算证明所需的数据中心方面，我们最初需要数小时。而现在，在一台大型机器上构建一个证明只需要一分钟。所以，你可以看到在这两年里的进步。这并不是一个单一的因素，正如我之前所说，例如我们从大素数域转向小素数域，我们采用了 STARKS，加速了在其中使用的哈希函数，我们学会了如何进行算术处理和如何以高效的方式在电路中实现 keccak256 等。我们创建了一个非常优秀的架构，使不同的团队可以并行工作。我们有限制层、密码学层、ROM（只读存储器）层，这实际上是在实现测试层。这些不同的层使我们能够高效地并行工作，这也是我们能够快速构建这个系统的原因。

BlockBeats：但许多来自社区的声音还是在抱怨，认为在以太坊和 Layer 2 之间转移资产，或者在 Layer 2 上交互时需要很长时间，同时 Gas 费用也没有便宜多少。这是为什么？

Jordi Baylina：就在 L1 和 L2 之间转移资产来说，在以太坊的 zkEVM 中情况并非如此。从 Layer 1 到 Layer 2，需要经过两层的处理。因此，你需要在 Layer 1 中完成交易以使其最终确认，这需要大约 12 分钟的时间。

我认为除了他们没有正确执行操作之外，没有其他原因。目前，在 Polygon zkEVM 存入资金需要 12 分钟，我们每小时生成一个证明来提取资金，所以整个过程应该不超过一个半小时，即使这可能会有所波动。也就是说，我们知道最多只需要一个小时，也可能会更短。

当前的 Gas 费用是 Layer 1 Gas 费用的 10%，因为我们需要支付数据可用性费用。但是我可以告诉你的是，在大约六个月后，也就是明年初，我们计划将再次提升，在目前已有的 10 倍的基础上再增加 50 倍。这 50 倍的提升主要来自数据压缩，这是我们目前正在努力研究的领域。另外的 10 倍则来自于 EIP-4844。

律动 BlockBeats 注：EIP-4844（也被称为 proto-danksharding 提案）是由 Vitalik Buterin 和其他来自以太坊生态系统的程序员共同创建的。EIP-4844 的主要目的是在不牺牲去中心化的情况下，降低网络上的 gas 费用，特别是对 Rollup 解决方案。Arbitrum 和 Optimism 等 Rollup 解决方案可以将 gas 费用降低 100 到 1000 倍。

BlockBeats：当前，zkEVM 赛道的竞争非常激烈。polygon zkEVM、Consensys 还有 scroll 都在争夺 L2 用户，而许多用户仍分不清它们与 Starknet 和 zkSync 之间的区别。在您看来，Polygon zkEVM 和其他 zkEVM 项目相比有哪些异同？

Jordi Baylina：Scroll 与我们有很多相似性，Scroll 是一个 zkEVM，我们也是 zkEVM。而 zkSync 不是，它是一个 zkSolidity，在技术实现过程中并没有 EVM。而 Starknet 甚至不是 EVM，它更像是一个侧链。但这并不意味着它们有好坏之分，它们是不同的事物。

zkEVM 是实现了 EVM 的，也就是说你可以使用零知识证明 EVM。这是可以互换的，也就是说你应该能够以与以太坊完全相同的方式使用它。在 zkEVM 领域，我们要讨论的是 Scroll、Consensys（Linea）以及 Polygon zkEVM，它们可以说是目前最先进的三个 zkEVM 项目，我们各有优劣。当然还有 Taiko，但那是一个 Type 1 zkEVM。

其中，Consensys 更多关注架构设计，以使终端用户感觉不出与 EVM 的不同。当然，他们现在主网还没有上线，因此我们还需要等到主网上线后再观察它的实际表现。但从用户的角度来看，不应该有太大的区别。

主流 ZK Rollups 和 zkEVM 技术架构对比，图源：Dewhales Research（注：Polygon Hermez 即当前的 Polygon zkEVM）

我认为 Consensys 架构非常类似于 Polygon zkEVM，都非常关注状态，它们之间的区别在于密码学部分。我认为它们采用的基于格 (lattice-based) 的方案很有意思，我们可以关注一下它们的实现方式，也许这是一个优势。但从架构的角度来看，我们非常相似。而 Scroll 有些不同，Scroll 没有那么多的层次结构，它更加简化和内聚。

律动 BlockBeats 注：在密码学中，基于格（lattice-based）的密码学是一种基于格理论的密码学分支，它利用了格结构的数学性质来构建安全的密码系统。格是多维向量空间中的一组线性无关的向量构成的集合。基于格的密码学利用了格问题的难解性，其中最著名的问题是「最短向量问题」（Shortest Vector Problem，简称 SVP）和「最近向量问题」（Closest Vector Problem，简称 CVP）。这些问题通常在高维空间中是难解的，即使使用现代计算机也需要巨大的计算资源和时间。相较于传统的基于数论或椭圆曲线的密码学，基于格的密码学在抵抗量子计算攻击方面具有一定优势。由于目前没有已知的高效量子算法能够解决格问题，基于格的密码学被视为一种抵御量子计算攻击的可行选择，并且受到广泛的研究和应用。

BlockBeats：您在 EDCON 演讲时分享到，Polygon zkEVM 团队常与 Scroll 等「对手团队」进行交流。大家的交流主要涉及哪些话题？您是如何看待彼此之间的竞争关系？

Jordi Baylina：我们通常讨论非常技术性的话题。比如，你的项目是如何处理交易的，如何排序，如何实现这个特定的代码，如何解决这个问题，如何解决那个问题，我们在这些话题上分享了很多见解。

在我看来我们并不是在竞争，确切地说，至少在技术层面上不是一个竞争的关系，同时我们也在试图避免竞争，这就是我在座谈会上所谈论的。我们并不与任何人竞争，而是追求合作的态度。这是一项非常复杂的技术，你要把自己置于更高的层次上。我从其他人那里学到了很多东西，同时也向其他人传授知识，这是我们前进的方式。当然，在产品层面、市场推广和调整方面可能会有竞争，但对用户来说，这也并非坏事。

关于 ZK 加速

BlockBeats：zkEVM 也需要排序器对吗？

Jordi Baylina：目前 zkEVM 采用的是中心化的排序器。和其他侧链一样，侧链都需要排序器，而排序器可以是中心化的或去中心化的。目前大多数侧链都采用了中心化的排序器，但同时它们也都计划去构建去中心化的排序器。在 Polygon 中有一种名为「效率证明（Proof of Efficiency）」的机制，但目前它是中心化的排序器，我们正在努力寻求更好的解决方案。

BlockBeats：为了使排序器去中心化，你们会推出新的 Token 吗？

Jordi Baylina：我们已经有一个 Token 了，就是 MATIC，不需要推出新的 Token。我们已经有一个优秀、强大、有价值的 token。这个 token 可以用于共识层，例如 Polygon PoS，也可以用于去中心化排序器等等。它在许多方面都非常有用，对于维护这个基础设施来说将是一个非常重要的 Token。

BlockBeats：排序器到完全去中心化大概需要多长时间？

Jordi Baylina：我在 Polygon 中并不负责这部分内容，在 Polygon 上有其他团队的人正在处理这个问题。我希望能尽快实现，但我不确定，可能需要六个月或一年。这不会是一个很快的过程，我不认为它下个月就能实现。但至少在 Polygon 上有一个完整的团队致力于朝这个方向发展。

BlockBeats：另外，很多人都在研究「ZK 挖矿」的机会。您怎么看此事？

Jordi Baylina：目前，证明生成器非常中心化，但将来会实现去中心化的证明生成器。这是有可能的。可能需要一段时间，但是这将会发生。确切地说，有两件事情需要参与，一是排序，二是验证，这两个过程都需要去中心化，其中关键的是排序器。证明生成器只是一个进行计算的机器，仅此而已。

BlockBeats：所以这里的确存在机会？

Jordi Baylina：是的，绝对的。虽然现在还不是时候，但将来会有机会。

BlockBeats：最后，Polygon 作为一个整体是如何看待 zkEVM 的？

Jordi Baylina：ZK 将是一个核心部分，我们看到了基于 ZK 的 Layer 2 生态系统，许多侧链之间可以相互交互。对于证明生成器、以太坊监管等方面的问题，我并不担心。我更担心的是排序器，我们需要去中心化排序器。