什么是 zkEVM(零知识以太坊虚拟机)?

时间：2023-03-03|浏览：263

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ZK-EVM 是一个支持零知识证明计算的 EVM 兼容的虚拟机。与普通虚拟机不同，ZK-EVM 可以证明程序执行的正确性，包括操作中使用的输入和输出的有效性。我们将进一步分解此定义以使其更易于理解：
EVM 兼容性
EVM是执行部署在以太坊网络上的智能合约的运行时环境。EVM 充当“世界计算机”，为运行在以太坊区块链上的去中心化应用程序 (dApps) 提供动力。
如果虚拟机能够运行为在EVM环境中运行而创建的程序，那么它就是“与EVM兼容的”。如果虚拟机可以运行为在 EVM 环境中运行而创建的程序，则它是“与 EVM 兼容的”。这样的虚拟机可以执行用 Solidity 或以太坊开发中使用的其他高级语言编写的智能合约。ZK-EVM 之所以与 EVM 兼容，是因为它们无需对底层逻辑进行大量修改即可执行以太坊智能合约
支持零知识技术
EVM 在设计之时，并未考虑到要支持零知识证明，这使得构建 EVM 兼容的零知识友好虚拟机变得困难。不过伴随研究方面的进展，使得可以将 EVM 的计算包裹到零知识证明中。不同的 ZK-EVM 项目采用不同的方法将 EVM 执行与零知识证明计算相结合。
支持零知识技术
EVM 在设计之时，并未考虑到要支持零知识证明，这使得构建 EVM 兼容的零知识友好虚拟机变得困难。不过伴随研究方面的进展，使得可以将 EVM 的计算包裹到零知识证明中。
不同的 zkEVM 项目采用不同的方法结合 EVM 的执行和零知识证明的计算。每种方法都有各自的权衡考虑，这将在后文中探讨。
zkEVM 是如何工作的？
与 EVM 一样，zkEVM 也是一个基于程序操作结果而在不同状态之间转换的虚拟机。但 zkEVM 更进一步，它通过产生一个证明来证明计算的每一部分是正确的。本质上，zkEVM 使用一种机制来证明执行步骤是遵循了规则的。
为了理解 zkEVM 是如何工作的，让我们先回顾一下 EVM 目前是如何工作的。

什么是 zkEVM(零知识以太坊虚拟机)?
EVM 如何工作
EVM 是一个状态机，它根据某些输入从旧状态转换到新状态。每个智能合约的执行都会触发 EVM 状态的变化（称为 "状态转换"）。下面是一个智能合约交易过程中所发生情况的高级概述。
1. 合约字节码（由源代码编译而成）从 EVM 的存储中加载，并由 EVM 上的点对点节点执行。节点使用相同的交易输入，以保证每个节点都将得到相同的结果（否则他们无法达成共识）。
2. EVM 操作码（包含在字节码中）与 EVM 状态的各个部分（内存、存储和堆栈）交互。操作码执行读写操作（read-write operations） —— 从状态存储中读取（获取）数值，并将新数值写入（发送）到 EVM 的存储中。
3. EVM 操作码在返回新数值之前，会对从状态存储中获得的数值进行计算，这种更新会使 EVM 转换到一个新的状态（交易因此被称为 "状态转换"）。这个新状态被其它节点复制，直到另一个交易被执行。
什么是 zkEVM（零知识以太坊虚拟机）?
如图显示了程序（智能合约）如何在 EVM 中执行
zkEVM 如何工作
zkEVM 通过生成零知识证明来验证每次计算中的各种元素。
1. 字节代码访问：是否从正确的地址正确加载了适当的程序代码？
2. 读写操作：
a. 在计算之前，程序是否从堆栈/内存/存储中获取了正确的值？
b. 在完成执行之后，程序是否将正确的输出值写入了堆栈/内存/存储？
3. 计算：操作码是否正确执行（即一个接一个，不跳步）