?ArkStream Capital: 詳解zk在擴容和隱私保護賽道的投資機會 ( 二 )

原文作者：Ray

原文來源：ArkStreamCapital

ArkStreamCapital:詳解zk在擴容和隱私保護賽道的投資機會(一)零知識證明和擴容

目前來看，區塊鏈所有設計的出發點，本質都是圍繞區塊。交易構成區塊數據，共識機制決定區塊生成、驗證和順序。按照交易的角度思考，交易經過用戶私鑰簽名發起，經由網絡廣播，進入全網交易內存池，區塊構造者/MEV搜索者/定序器挑選交易，提交交易列表給區塊構造者，區塊構造者/區塊生產者向網絡提交區塊，區塊驗證者驗證區塊合法有效以后確認上鏈。按照區塊的角度思考，區塊要完成構造、提交上鏈和上鏈確認三個步驟。去中心化的設計機制，會為交易或區塊的每個環節增加全網成本和安全性，以此實現機器信任。合法的最長區塊鏈，我們稱之為主鏈/一層網絡/基層鏈/Layer1。

在軟件設計開發領域，設計模式有單一職責、設計架構有分層架構，設計原則有高內聚低耦合，這一切的理論和指導為的都是以模塊化的思想重構軟件。區塊鏈的模塊化，可以從數據可用、邏輯執行和共識機制三個主要層面進行劃分。如果將擴容對應到這三個層面，那么，分別會有數據層擴容、執行層擴容和共識層擴容。為了簡化，我們按照主鏈變動與否，分為鏈上擴容和鏈下擴容。鏈上擴容方案有增加區塊大小、分片、調整共識機制。鏈下擴容方案有隔離見證、狀態通道、側鏈、Plasma、Rollup。DeFi的爆發和NFT的盛行讓以太坊網絡的擴容需求日益激增，2021年12月，Vitalik發布了《Endgame》，描繪了以太坊的未來將會是中心化出塊、去中心化驗證以及多Rollup并存的。在Vitalik的大力支持下，Rollup成為了以太坊鏈下擴容的主流方案。在眾多的Rollup細分方案中，按照技術類型，可分為OptimisitcRollup和ZKRollup，他們之間主要的區別是交易有效性保證方案不一樣，Optimistic采用博弈的欺詐證明，ZKRollup采用數學的零知識證明。

不管是OptimisticRollup、還是ZKRollup，它們都要在繼承以太坊的安全性和數據可用性前提下，處理大量的交易和支持智能合約的通用計算。OptimisticRollup是將大量的交易數據進行壓縮，然后把壓縮以后的交易數據和狀態根提交到以太坊。另外，OptimisticRollup網絡設有挑戰者的角色，它們可以對提交到以太坊的數據進行欺詐證明，然后再經由OptimisticRollup網絡共識回滾無效的交易。至于ZKRollup，批量處理交易數據的時候，使用了零知識證明技術，在保證了交易數據有效性的基礎上，直接將證明提交到以太坊，即時達成狀態的最終一致性。在智能合約通用計算方面，OptimisticRollup是直接延用以太坊EVM，而ZKRollup的團隊要么是研發zkVM、要么是采取zkEVM的道路，所以，dApp的項目可以在OptimisticRollup無縫遷移，而在ZKRollup網絡大部分都需要做可大可小的改動。

不同種類的Rollup，設有特別的網絡參與者，ORU有提出欺詐證明的挑戰者，ZKR有進行計算和聚合零知識證明的計算證明者和聚合者。Layer2通過將二層網絡的交易批量處理以后，提交到一層網絡特定的智能合約，由此獲得一層網絡的安全性和數據可用性。此時，一層網絡的去中心化程度、區塊驗證機制都會成為二層網絡交易有效性的背書。

在Layer2網絡技術方案和架構，相比于采用博弈模型的ORU，采用零知識證明，能進行數學驗證的ZKR將更有技術優勢，只是后者發展相對緩慢，需要更多的時間，因此也有大量的項目在這個領域進行前瞻式的探索。接下來，我們將探討多個ZKR相關項目。

Starkware：基于自研STARK協議，發明Cairo電路編程語言及其zkVM的技術服務商。產品線有專用型的StarkEx和通用型的StarkNet。StarkEx定位是服務特定應用需求的二層網絡擴容引擎，已經服務不少客戶，例如Sorare、Immutable、dYdX、DeversiFi、Celer等，現在也有超過6億美金的TVL、2億多的交易量等業務數據。

普華永道全球加密貨幣負責人Henri?Arslanian：中國在央行數字代幣方面領先4-5年:普華永道全球加密貨幣負責人Henri?Arslanian：中國在央行數字代幣方面領先4-5年。 （金十）[2021/4/15 20:21:40]

StarkNet定位是通用的、可組合的、去中心化的ZKR。整個StarkNet的核心參與者：StarkNetOS、STARKProver和BlockchainDispatcher。StarkNetOS類似于EVM在以太坊的角色，承擔交易排序和交易零知識證明計算任務分派。STARKProver是交易零知識證明的證明方，負責計算證明。BlockchainDispatcher是L1/L2網絡之間通信的橋梁。

ETH。Cairo語言風格偏向Golang和Python之間，新增電路編程語言的原生類型：FieldElement，開發通用庫偏少，主要是官方提供。不支持zkEVM，也即不支持Solidity代碼的直接編譯部署，需要先通過Warp轉譯器轉成Cairo代碼再做部署，Solidity部分特性明確不支持，其中影響比較大的是SHA256。StarkNet的生態項目涵蓋錢包、DEX、DAO等多個賽道，以原生項目為主，和以太坊dApp項目重合度較低，具體可以參考官方生態網站。從區塊瀏覽器可以看到，目前沒有頻繁的交易數量，每個Block的平均交易數是115筆左右。

StarkNet發布了多次Alpha版、當前處于Constellations階段，正在研究和實現去中心化的StarkNetOS和StarkNetProver。

zkSync：基于PLONK協議和自研無需可信設置的、透明的RedShift協議，支持Solidity/Vyper編程的zkEVM的ZKR。zkSync1.0之前推出Zinc電路編程語言和對應的SyncVM，現在基本停滯，改為支持Solidity/Vyper編程的zkEVM，也即zkSync2.0。現在處于zkSync2.0測試網迭代階段，未來100天將會發布主網和實現zkEVM開源。除了數據上鏈的zkRollup方案，zkSync也推出數據不上鏈的zkPorter方案。zkSync2.0用Operator操作者和SystemContracts系統合約的設計完成L2到L1合約部署功能、L2/L1通信功能等。當前的Operator操作者由zkSync團隊運行，未來將進行去中心化改造。由于zkSync宣稱EVM字節碼的兼容性，且作為社區驅動型項目，zkSync獲得不少以太坊知名dApp項目方支持，例如1inch、YearnFinance、Aave、Chainlink和TheGraph等。zkSync的生態項目可以通過官方生態網站查詢，Live狀態的有錢包、衍生品交易所和橋等。從區塊瀏覽器可以看到，提交確認的區塊有接近10萬，總交易數超過1千萬，平均每個區塊交易數為100筆。zkSync2.0測試網運行約有半年，一直在進行zkEVM的實現和以太坊JSON-RPC的兼容。zkSync的2.0版本可能是最快上線的兼容zkEVM的ZKRollup，待其上線后，將很大程度上降低用戶門檻，進一步吸引用戶使用該L2網絡。

Figure4:zkSync2.0100DaystoMainnet

Scroll：原生zkEVM方案、集成ZK各項前研技術和GPU/ASIC硬件加速的ZKR。Scroll的L2網絡由Node和Roller組成，以及對應的L1上面的Bridge和Rollup智能合約。推薦大家直接閱讀官方發表的架構講解文章，非常通俗易懂。這里我們簡單說說：Sequencer接收L2交易，處理L2交易列表，構造區塊和狀態根，Coordinator監控區塊和分發區塊的執行棧給Roller，Roller計算zkEVM的電路和生成聚合電路證明，再返回給Coordinator，Coordinator通過Replayer提交到L1的Rollup合約，Replayer也承擔L1/L2通信橋的功能。由于Scroll和以太坊基金會PSE共同在隱私和擴容問題研究一年多時間，Scroll的zkEVM方案非常原生。從Scroll公開的代碼倉可以看出，zkEVM方案是與PSE一致聯動的，而L2的Node會基于以太坊Go-Ethereum實現。近期Scroll有Pre-alpha測試網的注冊。

金色相對論?|?Acala?Network姜富耀：波卡平行鏈的上線技術驅動聯動的效果會越來越明顯:金色財經報道，12月11日消息，在今日舉行的金色相對論中，針對“插槽拍賣的主網啟動前最重要的里程碑，這個里程碑會帶來什么聯動效果？”等問題，Acala?Network姜富耀表示，PLO(平行鏈租賃發行)可以讓多方參與者互利共贏，1. Kusama，Polkadot 鎖倉并捕獲 Token 價值，受益 2. 項目方獲得插槽，享受共享安全，以及跨鏈互操作，受益 3. 用戶抵押KSM/DOT，不損失資產前提下，獲得項目方 Token，受益 4. 用戶抵押KSM/DOT, 不直接給項目方，KSM/DOT 沒有項目方拋盤，反而鎖倉，用戶鎖定資產部分，受益 5.跟交易所、礦池等等合作的玩一些新花樣，那這些合作方也受益。

因此，波卡平行鏈的上線技術驅動聯動的效果會越來越明顯，對于 Acala 來說最重要的就是產品會放入市場中得到更多的驗證，一站式跨鏈 DeFi 等衍生品服務本身就會對整個市場帶來更多流動性。[2020/12/11 14:56:04]

Polygon(MATIC)：最開始提出的時候是以太坊的側鏈，在轉變策略后，Polygon并購了多個L2解決方案，開始進行大范圍的擴容探索，這里我們將對其中幾個涉及zk的L2方案進行簡單的介紹。

Hermez）：Hermez1.0采用去中心化競價模型的PoD共識機制以及ZKR做的主打支付功能L2，主網在21年3月上線，區塊瀏覽器，斷斷續續有批量產生的交易。Hermez2.0調整為zkEVM方案的L2，共識機制升級為PoE。Hermez2.0的L2架構圖如下，可以看出和Scroll的架構很類似，我們就不再復述L2各方角色交互的基本流程和作用。在zkEVM發揮核心作用的是zkProver，我們一塊看看zkProver的內部組成。zkEVM以多項式形式表達狀態流轉。

Figure8:SkeletalOverviewofzkEVM

zkProver內部包含MainStateMachineExecutor，SecondaryStateMachines，STARKBuilder和SNARKBuilder，括號為另一種理解方式，參考圖。

1.MainStateMachineExecutor：是將交易的EVM字節碼用zkASM進行解釋和設置多項式約束，與此同時，PolynomialIdentityLanguage用于編碼多項式約束。

2.SecondaryStateMachines：將zkEVM的交易對應的狀態流轉進行拆分，用對應多個狀態機去計算和驗證交易的正確性。

3.STARKProofBuidler：計算生成符合STARK多項式約束的證明。

4.SNARKProofBuilder：計算STARK的SNARK證明，PLONK/Groth16暫定。

FlowinthezkProver

至于HermezzkASM/PIL等介紹，都可以在官方資料文檔看到，很齊全，并且各個功能模塊的代碼倉已經開源且有持續維護。

Figure11:PolygonzkEVMOpenSource

概括而言，Hermez2.0是結合PlonkupLookup、Starkware的STARK協議，采用新匯編方案實現的zkEVM型、PoE共識去中心化的L2。計劃2022年Q3發布測試網，2023年發布主網。

PolygonZero：基于Plonk協議和FRI技術的自研Plonky2，zkEVM兼容的L2。Polygon花費4億美元收購的Mir項目更名而來。Zero的資料主要是在Mir的官網和Polygon的博客查看。Zero宣稱的特點是支持遞歸、高效快速、證明大小很小。項目代碼倉一直在更新，且其中包含evm的模塊。由于資料較少且時間久遠，暫時不清楚Zero未來的路線，目前來看，Plonky2的架構可能更偏向于技術服務型的框架，近期宣布開源Plonky2。

土耳其足球俱樂部?stanbul Ba?ak?ehir將2020年底推出粉絲代幣IBFK:土耳其足球俱樂部?stanbul Ba?ak?ehir加入Socios平臺，并將在2020年底推出自己的粉絲代幣IBFK。（Cointelegraph）[2020/11/11 12:19:36]

Facebook開源的證明系統庫Winterfell。從官網的架構圖，Miden有Operator的設計，但這部分內容、EVM兼容和L2路線和進展都沒找到任何官方資料文檔。Miden現在的代碼倉以VM為主，兼容EVM部分也沒有看到說明和實現方案。

Figure13:PolygonMidenIntro

PolygonNightfall：主打隱私的、混合了Optimistic和ZK兩種Rollup方式的企業級L2。本質依然是ORU的L2，但是結合了ZKP的技術加強隱私保護。Nightfall是由安永公司創建，與Polygon合作是為了在企業級區塊鏈方面進行更多的探索。主網計劃在2022年發布。

Figure14:PolygonNightfallIntro

Mina：除了L2，還有一些項目基于ZKP對L1進行擴容上的探索，比如Mina，一個基于遞歸SNARK開發的輕量級區塊鏈。整個區塊鏈網絡維護最新區塊的SNARK證明即可保證整個區塊鏈的正確性，大小維持在22KB。網絡有維護完整數據的ArchiveNode，執行共識機制生產區塊的出塊者和處理零知識證明計算的SNARK生產者。Mina提出用TypeScript編寫的zkApp，如果要實現對應zkApp業務邏輯，需要開發者實現內部的Prover和Verifier函數。Mina主網在2021年3月發布上線，網絡架構和L2的批量交易類似，ArchiveNode相當于數據可用層的維護者，出塊者相當于定序器，SNARK生產者類似于Scroll的Roller、Hermez2.0的zkProver角色，但是zkApp的應用定位比較局限，既沒有zkVM的通用性，也不支持zkEVM。后續可以繼續跟進Mina的zkApp迭代進展。

綜上，ZK在擴容領域的技術發展依然在如火如荼進行中，尤其是zkEVM的實現，L2網絡架構的實現和去中心化改造。從ETHGasstation近30天前二十燃燒Gas合約大戶來看，主要是Opensea、DeversiFi、Uniswap、USDT、USDC、MetamaskSwap、AxieInfinity、NFTWorlds等項目。L2要想得到廣泛應用，必須獲得這些DEX、NFT的MarketPlace、GameFi，以及金融衍生品等具有高頻交易場景的項目支持。盡管部分L2項目的生態處于領先，但是，zkEVM的落地，很有可能實現彎道超車，導致L2賽道的重新洗牌。zkEVM的落地有利于吸引L1現有項目的遷移，很多Web3開發者也正摩拳擦掌，期待在以太坊網絡上構建更大規模、更高頻交互的顛覆性產品。

零知識證明和隱私

如果說Web3代表著個體主權的覺醒，那么，隱私將是Web3不可或缺的一環。隨著行業的發展，DeFi的可組合性和NFT給社交帶來的變化，都讓我們越發感受到了資產所有權相對于中心化托管的安全和便利，而鏈上完全透明的信息則進一步激發了我們對隱私保護的需求。但面對各個國家不斷升級的監管政策，隱私保護怎么做，做到什么程度，則是一個值得討論的問題。

近期，美國財政部出臺政策直接對以太坊生態的隱私支付平臺TornadoCash進行制裁，進而導致與TornadoCash交互過的地址被USDC發行商Circle拉入黑名單，以及Tornado網站頁面、代碼倉Github、官方電報、官方Discord等一并關停。我們認為，人人都有保護自己隱私的訴求和權力，隱私產品的濫用并不意味著它們自身帶有原罪，隱私產品的設計初衷是在于保護用戶常規的轉賬支付隱私。不可否認，不法分子/黑客對其的使用的確帶來很多問題，但關鍵并不是取締隱私產品，而是努力尋找辦法兼顧隱私和合法合規，例如ZCash對于全球AML/CFT反洗錢標準的兼容嘗試以及TornadoCash提供的資產合規證明工具。

現場丨Robert?Alice項目創始人Ben Gentilli：數字藝術時代已經來了:金色財經現場報道，由Web3基金會主辦的Web3大會10月29日在上海舉行。在圓桌論壇“對話佳士得：區塊鏈文化、NFT和藝術市場”上，佳士得亞太區市場戰略負責人Georgina Hilton表示，人們已經在利用科技創作藝術，商業藝術屆關注到區塊鏈數字藝術品是大趨勢，佳士得需要與時俱進，NFT可以提高藝術品的透明度和流動性。Robert?Alice項目創始人Ben Gentilli表示，佳士得注意到自己作品的收藏價值，然后在佳士得拍賣，受到區塊鏈保護，開創了全新的收藏品類，數字藝術時代已經來了。[2020/10/29]

現在加密行業里涉及的隱私實現方案，因為各自的使用場景不同，選用的方案也有不少差異，主要涉及到的有以下6類：

1，混幣CoinJoin/混幣器Mixer：主要是用于隱匿支付，基于UTXO模型，本質是創作多筆相同的輸入和輸出的代幣轉賬來達到隱匿支付。可以在一定程度實現隱匿支付。不過，如果真要地址分析和控制，大不了是控制全部輸出的取款地址即可。為了克服混幣方案的問題，達世幣是提出隱私支付層的概念，讓隱私支付層參與存款地址的混合，以及減少存取地址之間的關聯。Tornado則是結合ZKP切斷存取地址之間的關聯。

2，環簽名：多個地址組成環，環內某個地址的簽名可以不依賴其他地址即觸發環簽名，以及實現環內地址簽名的隱私性。門羅幣最早的方案。

3，同態加密：直接對密文進行計算和輸出結果。我們認為該項技術屬于前沿型技術，和零知識證明類似，但是對于密文操作的開銷非常大。現在在這個技術方向探索的有PolychainCapital和CoinbaseVentures投資的Sunscreen。

4，安全多方計算：在沒有可信第三方參與的前提下，讓多個參與方可以安全不泄露地進行計算。萬向區塊鏈董事長肖風博士發起的PlatON在這方面有比較長時間的研究使用。

5，TEE：可信執行環境，類似于黑盒子的概念，將輸入傳入TEE，然后TEE執行出結果以后，加密輸出。現有使用該項技術的主要是Oasis和SecretNetwork。

6，ZKP：利用零知識證明技術實現隱私支付和隱私通用計算。隱私支付的新項目有IronFish，PoW網絡UTXO模型Groth16的zk-SNARK，和ZCash的設計很相似，沒有提到是否支持隱私編程。隱私通用計算項目最出名的是Aleo、Aztec和Espresso。

講完基本的實現方案，我們挑選一些涉及到零知識證明的項目展開學習和分析。

TornadoCash：我們經常看到的介紹是，用戶向Tornado存款，取得存款憑證，然后在取款的時候，任意用戶使用存款憑證即可取出資金，如此實現的隱私支付交易。這樣的說明是從使用體驗角度出發的，但是，并沒有深入到Tornado的內核。Tornado實現隱私的技術有兩點：混淆資金進出的整存整取資金池，切斷存取地址關聯的ZKP。

混幣池相對容易理解，所以，我們將分析重心放在ZKP。由于現在Tornado的前端網站和代碼倉都關停，難以找到官方的資料，所以，我們直接從鏈上交易和合約代碼進行分析，用戶實際與Tornado要做的操作只有兩種：存款和取款。這都是通過TornadoCash的路由合約進行，路由合約會調用具體存取金額的合約。存款操作Tornado返回用戶Note，向鏈上提交Commitment。取款操作向鏈上提交Proof、Root、NullifierHash。這幾個參數，它們由Tornado的中心化代碼構造生成，是理解ZKP使用的關鍵。

我們將Tornado類比為一個負責存取款的銀行，以太坊類比為公開的金庫，即可較為容易地理解用戶在Tornado的操作步驟：

1，存款：用戶填寫存款單據，銀行使用單一專門的保險箱保管存款單據，并且根據隨機編號生成兩個密碼，一個密碼用于給保險箱上鎖，一個密碼用于記錄資金的存取狀態，然后，將上鎖的、具有資金存取狀態的保險箱放入公開金庫的某個秘密隨機位置。銀行將保險箱、隨機編號和保險箱存放位置信息返回用戶；

聲音 | Andreas?Antonopoulos：期貨市場可能會抑制加密貨幣的價格:據CoinTelegraph報道，《精通比特幣》一書作者Andreas?Antonopoulos最近反駁了人們對比特幣期貨交易對現貨價格不利影響的普遍擔憂。當比特幣泡沫在2017年開始快速增長時，美國財政部決定加快部署期貨市場，以阻止泡沫。很多人認為這是陰謀，但如果你看看財政部等機構的授權，那實際上是他們的工作。他聲稱，壓低價格不是一個陰謀，而是一種基于市場的方法，讓那些不相信加密貨幣的人能夠通過做空來反向操作。他說，這當然會對價格起到抑制作用，但也降低了波動性。如果機構投資者面臨新一輪的比特幣泡沫，繼續采取與市場相反的頭寸，他們將把法幣扔進一個黑洞。[2019/11/28]

2，取款：用戶把隨機編號和保險箱存放位置告訴銀行，銀行可以通過計算得知：保險箱的秘密隨機位置，資金的存取狀態，以及保險箱的開鎖密碼。一切檢查驗證無誤的情況下，完成取款以及更新資金存取狀態；

通過Mixer混幣器和零知識證明，Tornado在以太坊主網上實現了隱私支付的功能，且在發行代幣后，TVL達到了10億美金的體量，可見其巨大的影響力和用戶需求。

Figure15:TornadoCashTVLandMarketCap

Aztec：主打隱私保護和隱私資產互操作性的zk-RollupLayer2網絡，采用自主研發的Plonk協議，推出了zk.money隱私支付產品，近期推出連接橋AztecConnect，未來將會推出PlonkRollup的擴容二層網絡。在PlonkRollup二層網絡里，將會推出電路編程語言Noir支持隱私智能合約。Plonk協議需要進行可信設置，不過，Aztec采用了MPC解決可信設置。MPC的可信設置是讓多個值得信賴的公眾知名人士共同去背書。Aztec在2020年1月用點火儀式完成了MPC的可信設置。產品的迭代路線是逐層推進的，從早期的zk.money，到近期的AztecConnect，以及未來的PlonkRollup，Aztec團隊在一步一步地完善自己的產品定位，以及對應Plonk協議的調整和優化。在Aztec1.0時期對于Aztec協議做了大幅的介紹，現在是Aztec2.0時期，官網找不到太多網絡整體的設計，所以，我們沿用Aztec1.0的文檔進行學習。

zkAsset：隱私資產，于EIP1724提出，用于將以太坊公開透明的資產轉為隱私資產，通過零知識證明確認資產轉入Note注冊表以后會鑄造對應的zkAsset，類似于Secret的Shield資產。

AztecCryptographyEngine：將證明分發給驗證和根據證明驗證結果更新Note注冊表的狀態。

各種Validator：驗證者工具，可以讓開發者集成做隱私資產的互操作。例如：JoinSplit可以拆分合并Note。

Figure16:Aztec1.0Architecture

在2021年6月上線后，Aztec的TVL峰值一度到達1400萬美金，而現在穩定在400萬美金左右。相比于Tornado的體量，Layer2的隱私網絡受眾似乎要小很多，一定程度上可能受制于其更高的門檻。且受Tornado事件的影響，與以太坊主網產生交互的其他隱私產品也受到了一些牽連，這可能是日后需要開發者們探討的問題。

Aleo：Aleo是為用戶和交易增加隱私功能，同時兼顧可編程性的新型Layer1區塊鏈網絡，內置的SnarkOS，類似于EVM的角色。提出ZEXE的概念，和TEE的定義很相似，只是用零知識證明去實現。具有可選的隱私模型，對開發者提供一整套的開發工具鏈。Leo語言，AleoStudio、AleoPackageManager。最新激勵測試網從單純的PoW共識調整為PoSW，將零知識證明的計算轉移成為出塊的條件。現在在Aleo的區塊鏈瀏覽器可以查看驗證狀態的轉變、以及對交易記錄進行零知識證明計算的Proof。

Figure17:TheFutureofZeroKnowledgewithAleo

Espresso：對于Aleo和Aztec各自的特點都有所研究和改進，基于ZKRollup的L2和可配置資產隱私的L1雙層網絡。可配置隱私資產允許資產創建者設置資產的收發地址、收發數量、持有數量等的隱私查看規則和資產凍結規則。對于ZEXE的概念提出自己的VERI-ZEXE，對于Aztec的TurboPlonk和UltraPlonk提出自己優化版的PLONK，并將Rust實現版代碼命名為Jellyfish和開源。當前，Espresso的L1網絡正在研發。可配置資產隱私在以太坊測試網內測，或者可以通過官網安裝包進行本地體驗。

跨鏈功能和隱私保護的L1，但是不支持zkEVM/zkVM。L1的隱私是基于BulletProofs協議改良版/Sigma協議的混淆資金池，直接在公鏈層面向用戶提供隱私轉賬和隱私交易的功能。L2的ZKR使用的是PLONK協議。參考官方白皮書的架構圖，有一大部分是L1/L2進行ZKR的設計，我們拿出來分析學習。

Layer-2Commiter：收集交易和構造L2區塊。

BlockMonitor：L2區塊狀態更新者。

ProverNetwork：L2交易Rollup之后，進行ZKP證明的計算網絡。

TSS-basedVerifierNetwork：驗證者網絡，將收集ProverNetwork的證明，然后提交到L1的智能合約。

TxMonitor/Layer-2StateMonitor/Executor：L1/L2的橋。

L2到L1進行ZKR的時序設計基本一致，部分角色命名和分工略有不同：

Committer收集交易，構造L2區塊，ProverNetwork監聽區塊，為Committed狀態的區塊計算證明，TSS-basedVerifierNetwork收集證明，將證明提交到L1的智能合約，BlockMonitor監聽L1區塊打包情況，確認后更新L2區塊狀態。

Zecrey現在處于測試網研發階段，已經集成Ethereum、Polygon、NEAR、Avalanche和BSC五個公鏈測試。從官網路線圖看，2022年Q3將會發布主網。

MantaNetwork：波卡生態的包含多資產隱私支付協議和AMM隱私交易協議的DeFi隱私協議棧。參考官方的架構圖，可以作為波卡生態各個平行鏈的隱私中轉站。具體隱私方案分別是：基于Zcash的UTXO隱私支付模型，增加了多資產的支持以及隱私支付通道的技術。使用類似ZEXE的方案實現AMM隱私交易，內置了零知識證明的電路。

Cosmos的，使用TendermintBFT共識機制，首個主權獨立鏈是Namada。我們用訂單薄的交易所類比理解Anoma。Anoma的Intent相當于用戶的掛單，掛單可以公開、隱藏或者加密，掛單需要由Anoma的Solver進行撮合結算，撮合成功的掛單形成Anoma的交易。Anoma提出自己的AnomaVM，對應高級函數式編程語言Juvix和VampIR電路編程語言，AnomaVM內置支持ZKP電路生成和FHE。

Figure21:Thelifecycleofatransparent,shielded,andprivateintentintheAnomaarchitecture

IronFish：基于Zcash的Sapling協議，以PoW作為共識的隱私支付公鏈。進行了多輪激勵測試網，預計2022年Q4上線主網。

基于以上項目的信息，我們可以看到，在隱私保護的領域，零知識證明主要應用在隱私支付和隱私網絡的場景中，且大多并非單獨使用，而是結合了Mixer，TEE，MPC等其他隱私保護的技術。

Figure22:Web3PrivacyEcosystem

隱私保護賽道依然有不少的項目在探索研發，尤其是最終面向用戶的隱私應用方向，結合DeFi、NFT等應用場景，還有很多延伸的空間，我們也就不一一列舉。回到最初的話題，隱私產品的出現是基于用戶的需求，當我們朝著Web3前進時，無論是基于區塊鏈的去中心化金融體系，還是未來Web3的社交場景，我們都希望能夠把更多的鏈下行為置于鏈上，那對于用戶隱私保護的需求就會越發強烈。在眾多隱私保護解決方案中，ZKP扮演著重要的作用，這也是我們去深度研究的原因。

Figure24:ZeroKnowledgeInvestmentsinPrivacyProtection

可以看出，ZK擴容項目估值最高的是Starkware，高達80億，ZK隱私項目最高的是Aleo，估值14.5億。考慮到項目在隱私和擴容敘事可以并行出發，甚至一些隱私項目是雙層網絡，所以，難以比較兩個賽道的平均融資金額。單從最高估值而言，擴容賽道在一級市場的認可度是高于隱私賽道。擴容賽道之中，在協議、電路語言、zkVM和服務項目等多方面有優勢的Starkware無疑是資本市場的寵兒。另外，其他主打zkEVM兼容的擴容項目，也同樣獲得資本市場的熱愛。隱私賽道之中，在電路語言、開發者工具鏈等方面有優勢的Aleo比起研發PLONK和PLookup技術的Aztec更為吃香，也側面說明資本市場對于商業落地型項目的偏重。

二級市場方面，由于幣價波動較大，ATH的流動性基本不足，我們簡單參考FDV的區間。ZKR型擴容項目暫未發幣，我們借用項目Optimism進行對標，OP的FDV是20億到95億；而在隱私保護賽道，ZCash在15億到45億之間，Oasis在7億到59億之間，Tornado的FDV則從剛上線時的30億，一路下跌到現在僅9000萬。由此可以看出二級市場對于擴容賽道項目的認可，基本和公鏈處于同一個層級，而對于隱私賽道則相對比較保守。

由于ZK這項技術在學術研究層面不斷創新突破，在工程實踐層面也不斷推進落地，因此，投資機構一直都非常鐘愛和熱衷。不僅如此，除了本文提到的兩個主要賽道，ZK也可以用于其他場景，例如輕量區塊鏈、去中心化身份和隱私預言機網絡。從眾多知名ZK項目之中，我們觀察到這些不同的項目發展路線和生態發展路線，或多或少都是在構建二層的公鏈。與公鏈的研發技術棧類似，ZK項目涉及的技術棧依然涵蓋方方面面：零知識證明協議、電路編程語言、語言應用庫/包、語言開發調試工具鏈、zkVM/zkEVM設計實現、去中心化共識機制等。

在面對使用零知識證明的擴容和隱私項目時，我們提煉了一些簡單的思考列表，匯總如下，用于和項目溝通交流學習。

1，不同的零知識證明協議有各自的優缺點，出于什么考慮進行選擇？

2，假設是zkVM型項目，要怎么高效、安全地設計開發者友好的電路編程語言？

3，假設是zkVM型項目，如何搭建一套開發者生態的工具鏈產品？

4，假設是zkEVM項目，是否支持EVM鏈的智能合約無縫遷移，對于跨合約之間的調用是否有限制？

5，ZK計算Proof的時候，怎樣可以采用FPGA/GPU等硬件進行加速？

6，項目之中，Prover和Verifier都承擔什么作用，是否中心化控制，未來是否有去中心化的設計變化？

7，…共識機制，代幣經濟設計，合規性設計等其他問題

零知識證明作為亟需沉淀的高新技術，非一日之功，資本的迅速入場并不能帶來基礎技術的迅速發展。因此，項目標的的選擇上面，我們會傾向于尋找當下成熟ZK項目的生態項目或者實力強勁的學術型研究組織。比特幣是點對點的電子現金支付系統，以太坊是智能合約的世界計算機，彷佛一切都那么相似，ZKP起源于支付領域的探索，正逐步朝著通用計算的領域發展。作為加密行業的用戶和參與者，我們期待看到更多優秀的ZKP項目涌現，如果你有任何好的想法，也歡迎隨時跟我們溝通聯系。

參考鏈接

https://mirror.xyz/0x8C4d5E90196325FB22Fff37C97D7984a37e51D11/dhOEzNXqotPftpjf2gh7Hz7qZwu3lQRWYmlE_sSe7is

https://docs.starknet.io/docs/intro

https://v2-docs.zksync.io/dev/

https://scroll.mirror.xyz/nDAbJbSIJdQIWqp9kn8J0MVS4s6pYBwHmK7keidQs-k

https://docs.hermez.io/zkEVM/Overview/Overview/

https://mirprotocol.org/blog/Scalability-on-Mir

https://aztec-protocol.gitbook.io/zkproofs-proposal/

https://docsend.com/view/ntcsmt7meu84gcqkZecrey:ATurn-keySolutionforCross-chainandPrivacy

https://eprint.iacr.org/2021/743.pdfMANTA:aPlugandPlayPrivateDeFiStack

https://betterprogramming.pub/understanding-zero-knowledge-proofs-through-the-source-code-of-tornado-cash-41d335c5475f

https://github.com/anoma/whitepaper/blob/main/whitepaper.pdfAnoma:aunifiedarchitectureforfull-stackdecentralizedapplication

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