?ArkStream Capital: 详解zk在扩容和隐私保护赛道的投资机会 ( 二 )

原文作者：Ray

原文来源：ArkStreamCapital

ArkStreamCapital:详解zk在扩容和隐私保护赛道的投资机会(一)零知识证明和扩容

目前来看，区块链所有设计的出发点，本质都是围绕区块。交易构成区块数据，共识机制决定区块生成、验证和顺序。按照交易的角度思考，交易经过用户私钥签名发起，经由网络广播，进入全网交易内存池，区块构造者/MEV搜索者/定序器挑选交易，提交交易列表给区块构造者，区块构造者/区块生产者向网络提交区块，区块验证者验证区块合法有效以后确认上链。按照区块的角度思考，区块要完成构造、提交上链和上链确认三个步骤。去中心化的设计机制，会为交易或区块的每个环节增加全网成本和安全性，以此实现机器信任。合法的最长区块链，我们称之为主链/一层网络/基层链/Layer1。

在软件设计开发领域，设计模式有单一职责、设计架构有分层架构，设计原则有高内聚低耦合，这一切的理论和指导为的都是以模块化的思想重构软件。区块链的模块化，可以从数据可用、逻辑执行和共识机制三个主要层面进行划分。如果将扩容对应到这三个层面，那么，分别会有数据层扩容、执行层扩容和共识层扩容。为了简化，我们按照主链变动与否，分为链上扩容和链下扩容。链上扩容方案有增加区块大小、分片、调整共识机制。链下扩容方案有隔离见证、状态通道、侧链、Plasma、Rollup。DeFi的爆发和NFT的盛行让以太坊网络的扩容需求日益激增，2021年12月，Vitalik发布了《Endgame》，描绘了以太坊的未来将会是中心化出块、去中心化验证以及多Rollup并存的。在Vitalik的大力支持下，Rollup成为了以太坊链下扩容的主流方案。在众多的Rollup细分方案中，按照技术类型，可分为OptimisitcRollup和ZKRollup，他们之间主要的区别是交易有效性保证方案不一样，Optimistic采用博弈的欺诈证明，ZKRollup采用数学的零知识证明。

不管是OptimisticRollup、还是ZKRollup，它们都要在继承以太坊的安全性和数据可用性前提下，处理大量的交易和支持智能合约的通用计算。OptimisticRollup是将大量的交易数据进行压缩，然后把压缩以后的交易数据和状态根提交到以太坊。另外，OptimisticRollup网络设有挑战者的角色，它们可以对提交到以太坊的数据进行欺诈证明，然后再经由OptimisticRollup网络共识回滚无效的交易。至于ZKRollup，批量处理交易数据的时候，使用了零知识证明技术，在保证了交易数据有效性的基础上，直接将证明提交到以太坊，即时达成状态的最终一致性。在智能合约通用计算方面，OptimisticRollup是直接延用以太坊EVM，而ZKRollup的团队要么是研发zkVM、要么是采取zkEVM的道路，所以，dApp的项目可以在OptimisticRollup无缝迁移，而在ZKRollup网络大部分都需要做可大可小的改动。

不同种类的Rollup，设有特别的网络参与者，ORU有提出欺诈证明的挑战者，ZKR有进行计算和聚合零知识证明的计算证明者和聚合者。Layer2通过将二层网络的交易批量处理以后，提交到一层网络特定的智能合约，由此获得一层网络的安全性和数据可用性。此时，一层网络的去中心化程度、区块验证机制都会成为二层网络交易有效性的背书。

在Layer2网络技术方案和架构，相比于采用博弈模型的ORU，采用零知识证明，能进行数学验证的ZKR将更有技术优势，只是后者发展相对缓慢，需要更多的时间，因此也有大量的项目在这个领域进行前瞻式的探索。接下来，我们将探讨多个ZKR相关项目。

Starkware：基于自研STARK协议，发明Cairo电路编程语言及其zkVM的技术服务商。产品线有专用型的StarkEx和通用型的StarkNet。StarkEx定位是服务特定应用需求的二层网络扩容引擎，已经服务不少客户，例如Sorare、Immutable、dYdX、DeversiFi、Celer等，现在也有超过6亿美金的TVL、2亿多的交易量等业务数据。

西雅图建立加密、区块链和 Web3 技术的初创公司名单:金色财经报道，加密货币、区块链这些是科技领域最热门的一些趋势，许多长期从事技术工作的人和企业家正在跃跃欲试，押注于可能成为下一个计算前沿的东西。其他人则更加谨慎，特别是考虑到数字货币和新生技术的波动性。西雅图地区有几家刚起步的初创公司，开发了大量与加密货币（数字货币）、区块链和Web3有关的产品和服务。西雅图联系了行业领导者，并汇编了一份名单。相关人士表，，西雅图鉴于其作为科技中心和云计算圣地的影响力，应该在这个蓬勃发展的新世界中发挥更大的作用，特别是与迈阿密等城市相比，那里的立法者正试图让加密货币和区块链初创企业更容易取得成功。

西雅图加密初创公司 StormX 的联合创始人兼首席执行官 Simon Yu称，当地的风险投资家往往更喜欢软件公司，并避免高风险的投资。我见过很多优秀的创始人离开这座城市，因为他们无法获得所需的资金。[2022/2/25 10:15:38]

StarkNet定位是通用的、可组合的、去中心化的ZKR。整个StarkNet的核心参与者：StarkNetOS、STARKProver和BlockchainDispatcher。StarkNetOS类似于EVM在以太坊的角色，承担交易排序和交易零知识证明计算任务分派。STARKProver是交易零知识证明的证明方，负责计算证明。BlockchainDispatcher是L1/L2网络之间通信的桥梁。

ETH。Cairo语言风格偏向Golang和Python之间，新增电路编程语言的原生类型：FieldElement，开发通用库偏少，主要是官方提供。不支持zkEVM，也即不支持Solidity代码的直接编译部署，需要先通过Warp转译器转成Cairo代码再做部署，Solidity部分特性明确不支持，其中影响比较大的是SHA256。StarkNet的生态项目涵盖钱包、DEX、DAO等多个赛道，以原生项目为主，和以太坊dApp项目重合度较低，具体可以参考官方生态网站。从区块浏览器可以看到，目前没有频繁的交易数量，每个Block的平均交易数是115笔左右。

StarkNet发布了多次Alpha版、当前处于Constellations阶段，正在研究和实现去中心化的StarkNetOS和StarkNetProver。

zkSync：基于PLONK协议和自研无需可信设置的、透明的RedShift协议，支持Solidity/Vyper编程的zkEVM的ZKR。zkSync1.0之前推出Zinc电路编程语言和对应的SyncVM，现在基本停滞，改为支持Solidity/Vyper编程的zkEVM，也即zkSync2.0。现在处于zkSync2.0测试网迭代阶段，未来100天将会发布主网和实现zkEVM开源。除了数据上链的zkRollup方案，zkSync也推出数据不上链的zkPorter方案。zkSync2.0用Operator操作者和SystemContracts系统合约的设计完成L2到L1合约部署功能、L2/L1通信功能等。当前的Operator操作者由zkSync团队运行，未来将进行去中心化改造。由于zkSync宣称EVM字节码的兼容性，且作为社区驱动型项目，zkSync获得不少以太坊知名dApp项目方支持，例如1inch、YearnFinance、Aave、Chainlink和TheGraph等。zkSync的生态项目可以通过官方生态网站查询，Live状态的有钱包、衍生品交易所和桥等。从区块浏览器可以看到，提交确认的区块有接近10万，总交易数超过1千万，平均每个区块交易数为100笔。zkSync2.0测试网运行约有半年，一直在进行zkEVM的实现和以太坊JSON-RPC的兼容。zkSync的2.0版本可能是最快上线的兼容zkEVM的ZKRollup，待其上线后，将很大程度上降低用户门槛，进一步吸引用户使用该L2网络。

Figure4:zkSync2.0100DaystoMainnet

Scroll：原生zkEVM方案、集成ZK各项前研技术和GPU/ASIC硬件加速的ZKR。Scroll的L2网络由Node和Roller组成，以及对应的L1上面的Bridge和Rollup智能合约。推荐大家直接阅读官方发表的架构讲解文章，非常通俗易懂。这里我们简单说说：Sequencer接收L2交易，处理L2交易列表，构造区块和状态根，Coordinator监控区块和分发区块的执行栈给Roller，Roller计算zkEVM的电路和生成聚合电路证明，再返回给Coordinator，Coordinator通过Replayer提交到L1的Rollup合约，Replayer也承担L1/L2通信桥的功能。由于Scroll和以太坊基金会PSE共同在隐私和扩容问题研究一年多时间，Scroll的zkEVM方案非常原生。从Scroll公开的代码仓可以看出，zkEVM方案是与PSE一致联动的，而L2的Node会基于以太坊Go-Ethereum实现。近期Scroll有Pre-alpha测试网的注册。

LightSpeed风投合伙人：下一个10亿用户级Web3用例将会是游戏和社交网络:金色财经报道，LightSpeed风投合伙人Amy Wu在推特上表示，下一个10亿用户级Web3用例将会是游戏和社交网络，她认为，作为游戏和加密货币行业投资人，看到当前活跃DeFi用户大约有1000万，加密货币持有者大约1-2亿人，但全球游戏玩家数量有20亿。去年全球游戏年销售额为1750亿美元，比音乐+视频总和还多，前50名游戏特许经营权销售额都超过20亿美元，与社交网络相比，全球最大的游戏平台月活跃用户基本上在1-2亿人，Facebook月活在28亿，因此下一个10亿用户级Web3用例将会是游戏和社交网络。[2021/9/13 23:20:48]

Polygon(MATIC)：最开始提出的时候是以太坊的侧链，在转变策略后，Polygon并购了多个L2解决方案，开始进行大范围的扩容探索，这里我们将对其中几个涉及zk的L2方案进行简单的介绍。

Hermez）：Hermez1.0采用去中心化竞价模型的PoD共识机制以及ZKR做的主打支付功能L2，主网在21年3月上线，区块浏览器，断断续续有批量产生的交易。Hermez2.0调整为zkEVM方案的L2，共识机制升级为PoE。Hermez2.0的L2架构图如下，可以看出和Scroll的架构很类似，我们就不再复述L2各方角色交互的基本流程和作用。在zkEVM发挥核心作用的是zkProver，我们一块看看zkProver的内部组成。zkEVM以多项式形式表达状态流转。

Figure8:SkeletalOverviewofzkEVM

zkProver内部包含MainStateMachineExecutor，SecondaryStateMachines，STARKBuilder和SNARKBuilder，括号为另一种理解方式，参考图。

1.MainStateMachineExecutor：是将交易的EVM字节码用zkASM进行解释和设置多项式约束，与此同时，PolynomialIdentityLanguage用于编码多项式约束。

2.SecondaryStateMachines：将zkEVM的交易对应的状态流转进行拆分，用对应多个状态机去计算和验证交易的正确性。

3.STARKProofBuidler：计算生成符合STARK多项式约束的证明。

4.SNARKProofBuilder：计算STARK的SNARK证明，PLONK/Groth16暂定。

FlowinthezkProver

至于HermezzkASM/PIL等介绍，都可以在官方资料文档看到，很齐全，并且各个功能模块的代码仓已经开源且有持续维护。

Figure11:PolygonzkEVMOpenSource

概括而言，Hermez2.0是结合PlonkupLookup、Starkware的STARK协议，采用新汇编方案实现的zkEVM型、PoE共识去中心化的L2。计划2022年Q3发布测试网，2023年发布主网。

PolygonZero：基于Plonk协议和FRI技术的自研Plonky2，zkEVM兼容的L2。Polygon花费4亿美元收购的Mir项目更名而来。Zero的资料主要是在Mir的官网和Polygon的博客查看。Zero宣称的特点是支持递归、高效快速、证明大小很小。项目代码仓一直在更新，且其中包含evm的模块。由于资料较少且时间久远，暂时不清楚Zero未来的路线，目前来看，Plonky2的架构可能更偏向于技术服务型的框架，近期宣布开源Plonky2。

Facebook开源的证明系统库Winterfell。从官网的架构图，Miden有Operator的设计，但这部分内容、EVM兼容和L2路线和进展都没找到任何官方资料文档。Miden现在的代码仓以VM为主，兼容EVM部分也没有看到说明和实现方案。

冰链科技创始人张晓：在Web3时代，个人的数据主权与隐私将得到充分的保护:金色财经报道，在8月26日举办的《金色百家谈 | 浅谈波卡的Web3叙事》的直播节目中，冰链科技创始人张晓表示，互联网经济的繁荣也带来了种种问题：数据安全、隐私泄露以及互联网寡头通过大量收集用户数据而进行垄断。因此，波卡把 Web3 作为了最终愿景。在Web3时代，个人的数据主权与隐私将得到充分的保护；靠大量搜集用户数据而垄断市场的互联网寡头将成为历史。开放金融、开源协议以及社区协作将催生大量的新型经济生态。Web3 将直接促成世界互联网生态格局发生颠覆性的变化。[2020/8/26]

Figure13:PolygonMidenIntro

PolygonNightfall：主打隐私的、混合了Optimistic和ZK两种Rollup方式的企业级L2。本质依然是ORU的L2，但是结合了ZKP的技术加强隐私保护。Nightfall是由安永公司创建，与Polygon合作是为了在企业级区块链方面进行更多的探索。主网计划在2022年发布。

Figure14:PolygonNightfallIntro

Mina：除了L2，还有一些项目基于ZKP对L1进行扩容上的探索，比如Mina，一个基于递归SNARK开发的轻量级区块链。整个区块链网络维护最新区块的SNARK证明即可保证整个区块链的正确性，大小维持在22KB。网络有维护完整数据的ArchiveNode，执行共识机制生产区块的出块者和处理零知识证明计算的SNARK生产者。Mina提出用TypeScript编写的zkApp，如果要实现对应zkApp业务逻辑，需要开发者实现内部的Prover和Verifier函数。Mina主网在2021年3月发布上线，网络架构和L2的批量交易类似，ArchiveNode相当于数据可用层的维护者，出块者相当于定序器，SNARK生产者类似于Scroll的Roller、Hermez2.0的zkProver角色，但是zkApp的应用定位比较局限，既没有zkVM的通用性，也不支持zkEVM。后续可以继续跟进Mina的zkApp迭代进展。

综上，ZK在扩容领域的技术发展依然在如火如荼进行中，尤其是zkEVM的实现，L2网络架构的实现和去中心化改造。从ETHGasstation近30天前二十燃烧Gas合约大户来看，主要是Opensea、DeversiFi、Uniswap、USDT、USDC、MetamaskSwap、AxieInfinity、NFTWorlds等项目。L2要想得到广泛应用，必须获得这些DEX、NFT的MarketPlace、GameFi，以及金融衍生品等具有高频交易场景的项目支持。尽管部分L2项目的生态处于领先，但是，zkEVM的落地，很有可能实现弯道超车，导致L2赛道的重新洗牌。zkEVM的落地有利于吸引L1现有项目的迁移，很多Web3开发者也正摩拳擦掌，期待在以太坊网络上构建更大规模、更高频交互的颠覆性产品。

零知识证明和隐私

如果说Web3代表着个体主权的觉醒，那么，隐私将是Web3不可或缺的一环。随着行业的发展，DeFi的可组合性和NFT给社交带来的变化，都让我们越发感受到了资产所有权相对于中心化托管的安全和便利，而链上完全透明的信息则进一步激发了我们对隐私保护的需求。但面对各个国家不断升级的监管政策，隐私保护怎么做，做到什么程度，则是一个值得讨论的问题。

近期，美国财政部出台政策直接对以太坊生态的隐私支付平台TornadoCash进行制裁，进而导致与TornadoCash交互过的地址被USDC发行商Circle拉入黑名单，以及Tornado网站页面、代码仓Github、官方电报、官方Discord等一并关停。我们认为，人人都有保护自己隐私的诉求和权力，隐私产品的滥用并不意味着它们自身带有原罪，隐私产品的设计初衷是在于保护用户常规的转账支付隐私。不可否认，不法分子/黑客对其的使用的确带来很多问题，但关键并不是取缔隐私产品，而是努力寻找办法兼顾隐私和合法合规，例如ZCash对于全球AML/CFT反标准的兼容尝试以及TornadoCash提供的资产合规证明工具。

Gearbox社区发起的550万美元DAO战略融资提案已获得通过:7月5日消息，DeFi可组合性杠杆协议Gearbox发起的进行 550 万美元 DAO 战略融资提案以 99.49% 的支持率获得通过。此前报道，Gearbox 社区发起以 1.5 亿美元完全稀释估值进行 550 万美元 DAO 战略融资的提案，目前计划进行投资的机构包括 Placeholder、A.Capital Ventures、Galaxy Digital、Zee Prime Capital、Polymorphic Capital、LedgerPrime、Global Coin Research，承诺的投资金额已达 565 万美元。[2022/7/5 1:52:40]

现在加密行业里涉及的隐私实现方案，因为各自的使用场景不同，选用的方案也有不少差异，主要涉及到的有以下6类：

1，混币CoinJoin/混币器Mixer：主要是用于隐匿支付，基于UTXO模型，本质是创作多笔相同的输入和输出的代币转账来达到隐匿支付。可以在一定程度实现隐匿支付。不过，如果真要地址分析和控制，大不了是控制全部输出的取款地址即可。为了克服混币方案的问题，达世币是提出隐私支付层的概念，让隐私支付层参与存款地址的混合，以及减少存取地址之间的关联。Tornado则是结合ZKP切断存取地址之间的关联。

2，环签名：多个地址组成环，环内某个地址的签名可以不依赖其他地址即触发环签名，以及实现环内地址签名的隐私性。门罗币最早的方案。

3，同态加密：直接对密文进行计算和输出结果。我们认为该项技术属于前沿型技术，和零知识证明类似，但是对于密文操作的开销非常大。现在在这个技术方向探索的有PolychainCapital和CoinbaseVentures投资的Sunscreen。

4，安全多方计算：在没有可信第三方参与的前提下，让多个参与方可以安全不泄露地进行计算。万向区块链董事长肖风博士发起的PlatON在这方面有比较长时间的研究使用。

5，TEE：可信执行环境，类似于黑盒子的概念，将输入传入TEE，然后TEE执行出结果以后，加密输出。现有使用该项技术的主要是Oasis和SecretNetwork。

6，ZKP：利用零知识证明技术实现隐私支付和隐私通用计算。隐私支付的新项目有IronFish，PoW网络UTXO模型Groth16的zk-SNARK，和ZCash的设计很相似，没有提到是否支持隐私编程。隐私通用计算项目最出名的是Aleo、Aztec和Espresso。

讲完基本的实现方案，我们挑选一些涉及到零知识证明的项目展开学习和分析。

TornadoCash：我们经常看到的介绍是，用户向Tornado存款，取得存款凭证，然后在取款的时候，任意用户使用存款凭证即可取出资金，如此实现的隐私支付交易。这样的说明是从使用体验角度出发的，但是，并没有深入到Tornado的内核。Tornado实现隐私的技术有两点：混淆资金进出的整存整取资金池，切断存取地址关联的ZKP。

混币池相对容易理解，所以，我们将分析重心放在ZKP。由于现在Tornado的前端网站和代码仓都关停，难以找到官方的资料，所以，我们直接从链上交易和合约代码进行分析，用户实际与Tornado要做的操作只有两种：存款和取款。这都是通过TornadoCash的路由合约进行，路由合约会调用具体存取金额的合约。存款操作Tornado返回用户Note，向链上提交Commitment。取款操作向链上提交Proof、Root、NullifierHash。这几个参数，它们由Tornado的中心化代码构造生成，是理解ZKP使用的关键。

我们将Tornado类比为一个负责存取款的银行，以太坊类比为公开的金库，即可较为容易地理解用户在Tornado的操作步骤：

1，存款：用户填写存款单据，银行使用单一专门的保险箱保管存款单据，并且根据随机编号生成两个密码，一个密码用于给保险箱上锁，一个密码用于记录资金的存取状态，然后，将上锁的、具有资金存取状态的保险箱放入公开金库的某个秘密随机位置。银行将保险箱、随机编号和保险箱存放位置信息返回用户；

Offchain Labs ：Arbitrum One 网络现已恢复 宕机系主 Sequencer 节点中的硬件故障:1月10日消息，针对昨日的 Arbitrum One 网络宕机事件，Offchain Labs 发布博客表示目前该网络及所有公共 RPC 节点都已经恢复运行，具体宕机原因是主 Sequencer 节点中的硬件故障，“虽然我们通常有冗余，可以让备份 Sequencer 无缝控制，但由于正在进行软件升级，这些功能未能生效。结果，Sequencer 停止处理新事务。”

Offchain Labs 表示，将不遗余力地最大限度地延长正常运行时间，一旦 Arbitrum 完全去中心化，最有力的保证就会到来。[2022/1/10 8:37:18]

2，取款：用户把随机编号和保险箱存放位置告诉银行，银行可以通过计算得知：保险箱的秘密随机位置，资金的存取状态，以及保险箱的开锁密码。一切检查验证无误的情况下，完成取款以及更新资金存取状态；

通过Mixer混币器和零知识证明，Tornado在以太坊主网上实现了隐私支付的功能，且在发行代币后，TVL达到了10亿美金的体量，可见其巨大的影响力和用户需求。

Figure15:TornadoCashTVLandMarketCap

Aztec：主打隐私保护和隐私资产互操作性的zk-RollupLayer2网络，采用自主研发的Plonk协议，推出了zk.money隐私支付产品，近期推出连接桥AztecConnect，未来将会推出PlonkRollup的扩容二层网络。在PlonkRollup二层网络里，将会推出电路编程语言Noir支持隐私智能合约。Plonk协议需要进行可信设置，不过，Aztec采用了MPC解决可信设置。MPC的可信设置是让多个值得信赖的公众知名人士共同去背书。Aztec在2020年1月用点火仪式完成了MPC的可信设置。产品的迭代路线是逐层推进的，从早期的zk.money，到近期的AztecConnect，以及未来的PlonkRollup，Aztec团队在一步一步地完善自己的产品定位，以及对应Plonk协议的调整和优化。在Aztec1.0时期对于Aztec协议做了大幅的介绍，现在是Aztec2.0时期，官网找不到太多网络整体的设计，所以，我们沿用Aztec1.0的文档进行学习。

zkAsset：隐私资产，于EIP1724提出，用于将以太坊公开透明的资产转为隐私资产，通过零知识证明确认资产转入Note注册表以后会铸造对应的zkAsset，类似于Secret的Shield资产。

AztecCryptographyEngine：将证明分发给验证和根据证明验证结果更新Note注册表的状态。

各种Validator：验证者工具，可以让开发者集成做隐私资产的互操作。例如：JoinSplit可以拆分合并Note。

Figure16:Aztec1.0Architecture

在2021年6月上线后，Aztec的TVL峰值一度到达1400万美金，而现在稳定在400万美金左右。相比于Tornado的体量，Layer2的隐私网络受众似乎要小很多，一定程度上可能受制于其更高的门槛。且受Tornado事件的影响，与以太坊主网产生交互的其他隐私产品也受到了一些牵连，这可能是日后需要开发者们探讨的问题。

Aleo：Aleo是为用户和交易增加隐私功能，同时兼顾可编程性的新型Layer1区块链网络，内置的SnarkOS，类似于EVM的角色。提出ZEXE的概念，和TEE的定义很相似，只是用零知识证明去实现。具有可选的隐私模型，对开发者提供一整套的开发工具链。Leo语言，AleoStudio、AleoPackageManager。最新激励测试网从单纯的PoW共识调整为PoSW，将零知识证明的计算转移成为出块的条件。现在在Aleo的区块链浏览器可以查看验证状态的转变、以及对交易记录进行零知识证明计算的Proof。

Figure17:TheFutureofZeroKnowledgewithAleo

Espresso：对于Aleo和Aztec各自的特点都有所研究和改进，基于ZKRollup的L2和可配置资产隐私的L1双层网络。可配置隐私资产允许资产创建者设置资产的收发地址、收发数量、持有数量等的隐私查看规则和资产冻结规则。对于ZEXE的概念提出自己的VERI-ZEXE，对于Aztec的TurboPlonk和UltraPlonk提出自己优化版的PLONK，并将Rust实现版代码命名为Jellyfish和开源。当前，Espresso的L1网络正在研发。可配置资产隐私在以太坊测试网内测，或者可以通过官网安装包进行本地体验。

跨链功能和隐私保护的L1，但是不支持zkEVM/zkVM。L1的隐私是基于BulletProofs协议改良版/Sigma协议的混淆资金池，直接在公链层面向用户提供隐私转账和隐私交易的功能。L2的ZKR使用的是PLONK协议。参考官方白皮书的架构图，有一大部分是L1/L2进行ZKR的设计，我们拿出来分析学习。

Layer-2Commiter：收集交易和构造L2区块。

BlockMonitor：L2区块状态更新者。

ProverNetwork：L2交易Rollup之后，进行ZKP证明的计算网络。

TSS-basedVerifierNetwork：验证者网络，将收集ProverNetwork的证明，然后提交到L1的智能合约。

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

L2到L1进行ZKR的时序设计基本一致，部分角色命名和分工略有不同：

Committer收集交易，构造L2区块，ProverNetwork监听区块，为Committed状态的区块计算证明，TSS-basedVerifierNetwork收集证明，将证明提交到L1的智能合约，BlockMonitor监听L1区块打包情况，确认后更新L2区块状态。

Zecrey现在处于测试网研发阶段，已经集成Ethereum、Polygon、NEAR、Avalanche和BSC五个公链测试。从官网路线图看，2022年Q3将会发布主网。

MantaNetwork：波卡生态的包含多资产隐私支付协议和AMM隐私交易协议的DeFi隐私协议栈。参考官方的架构图，可以作为波卡生态各个平行链的隐私中转站。具体隐私方案分别是：基于Zcash的UTXO隐私支付模型，增加了多资产的支持以及隐私支付通道的技术。使用类似ZEXE的方案实现AMM隐私交易，内置了零知识证明的电路。

Cosmos的，使用TendermintBFT共识机制，首个主权独立链是Namada。我们用订单薄的交易所类比理解Anoma。Anoma的Intent相当于用户的挂单，挂单可以公开、隐藏或者加密，挂单需要由Anoma的Solver进行撮合结算，撮合成功的挂单形成Anoma的交易。Anoma提出自己的AnomaVM，对应高级函数式编程语言Juvix和VampIR电路编程语言，AnomaVM内置支持ZKP电路生成和FHE。

Figure21:Thelifecycleofatransparent,shielded,andprivateintentintheAnomaarchitecture

IronFish：基于Zcash的Sapling协议，以PoW作为共识的隐私支付公链。进行了多轮激励测试网，预计2022年Q4上线主网。

基于以上项目的信息，我们可以看到，在隐私保护的领域，零知识证明主要应用在隐私支付和隐私网络的场景中，且大多并非单独使用，而是结合了Mixer，TEE，MPC等其他隐私保护的技术。

Figure22:Web3PrivacyEcosystem

隐私保护赛道依然有不少的项目在探索研发，尤其是最终面向用户的隐私应用方向，结合DeFi、NFT等应用场景，还有很多延伸的空间，我们也就不一一列举。回到最初的话题，隐私产品的出现是基于用户的需求，当我们朝着Web3前进时，无论是基于区块链的去中心化金融体系，还是未来Web3的社交场景，我们都希望能够把更多的链下行为置于链上，那对于用户隐私保护的需求就会越发强烈。在众多隐私保护解决方案中，ZKP扮演着重要的作用，这也是我们去深度研究的原因。

Figure24:ZeroKnowledgeInvestmentsinPrivacyProtection

可以看出，ZK扩容项目估值最高的是Starkware，高达80亿，ZK隐私项目最高的是Aleo，估值14.5亿。考虑到项目在隐私和扩容叙事可以并行出发，甚至一些隐私项目是双层网络，所以，难以比较两个赛道的平均融资金额。单从最高估值而言，扩容赛道在一级市场的认可度是高于隐私赛道。扩容赛道之中，在协议、电路语言、zkVM和服务项目等多方面有优势的Starkware无疑是资本市场的宠儿。另外，其他主打zkEVM兼容的扩容项目，也同样获得资本市场的热爱。隐私赛道之中，在电路语言、开发者工具链等方面有优势的Aleo比起研发PLONK和PLookup技术的Aztec更为吃香，也侧面说明资本市场对于商业落地型项目的偏重。

二级市场方面，由于币价波动较大，ATH的流动性基本不足，我们简单参考FDV的区间。ZKR型扩容项目暂未发币，我们借用项目Optimism进行对标，OP的FDV是20亿到95亿；而在隐私保护赛道，ZCash在15亿到45亿之间，Oasis在7亿到59亿之间，Tornado的FDV则从刚上线时的30亿，一路下跌到现在仅9000万。由此可以看出二级市场对于扩容赛道项目的认可，基本和公链处于同一个层级，而对于隐私赛道则相对比较保守。

由于ZK这项技术在学术研究层面不断创新突破，在工程实践层面也不断推进落地，因此，投资机构一直都非常钟爱和热衷。不仅如此，除了本文提到的两个主要赛道，ZK也可以用于其他场景，例如轻量区块链、去中心化身份和隐私预言机网络。从众多知名ZK项目之中，我们观察到这些不同的项目发展路线和生态发展路线，或多或少都是在构建二层的公链。与公链的研发技术栈类似，ZK项目涉及的技术栈依然涵盖方方面面：零知识证明协议、电路编程语言、语言应用库/包、语言开发调试工具链、zkVM/zkEVM设计实现、去中心化共识机制等。

在面对使用零知识证明的扩容和隐私项目时，我们提炼了一些简单的思考列表，汇总如下，用于和项目沟通交流学习。

1，不同的零知识证明协议有各自的优缺点，出于什么考虑进行选择？

2，假设是zkVM型项目，要怎么高效、安全地设计开发者友好的电路编程语言？

3，假设是zkVM型项目，如何搭建一套开发者生态的工具链产品？

4，假设是zkEVM项目，是否支持EVM链的智能合约无缝迁移，对于跨合约之间的调用是否有限制？

5，ZK计算Proof的时候，怎样可以采用FPGA/GPU等硬件进行加速？

6，项目之中，Prover和Verifier都承担什么作用，是否中心化控制，未来是否有去中心化的设计变化？

7，…共识机制，代币经济设计，合规性设计等其他问题

零知识证明作为亟需沉淀的高新技术，非一日之功，资本的迅速入场并不能带来基础技术的迅速发展。因此，项目标的的选择上面，我们会倾向于寻找当下成熟ZK项目的生态项目或者实力强劲的学术型研究组织。比特币是点对点的电子现金支付系统，以太坊是智能合约的世界计算机，彷佛一切都那么相似，ZKP起源于支付领域的探索，正逐步朝着通用计算的领域发展。作为加密行业的用户和参与者，我们期待看到更多优秀的ZKP项目涌现，如果你有任何好的想法，也欢迎随时跟我们沟通联系。

参考链接

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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