阅读建议
在阅读本文之前，我们建议读者首先对区块链基础知识及 Layer-2 扩容方案有充分的了解，同时最好拥有对 Optimistic rollups 及 Zero-knowledge proofs 的认知。
背景
zkSync 和 StarkNet 是市场目前最大的两个 Layer-2（L2）扩容协议，二者都使用 ZK-rollup 技术实现以太坊网络的扩容。阅读本文后，你将会对 ZK-rollups 的工作原理，以及 zkSync 和 StarkNet 的主要区别拥有更深刻的了解。 除此之外，你还将了解到 zkSync 和 StarkNet 的生态系统及其各自的开发路线图。
ZK-Rollup
在讲解 ZK-rollups 之前，我们先来复习一下：什么是零知识证明（ZKP）？它在 rollups 中有何作用？在密码学中，一方（求证人）能够向另一方（验证者）证明一个表述为真，同时仅证明表述为真，不泄露除了该此之外的任何信息，这种证明方法叫做零知识证明或协议。
至于 Rollup，他的原理是通过定序器节点批量处理数百笔交易，同时对于每笔交易生成一个 SNARK 或 STARK 证明（我们后面会讲到），并将这些交易的汇总结果发布到 Layer-1。这些证明被称为有效性证明，作用是在交易状态被发布到以太坊主网前对交易进行加密验证。
Optimistic Rollup 与 ZK Rollup
零知识证明使 ZK-rollup 拥有相较于 Optimistic rollup 几乎可忽略不计的提款延迟和更高的安全性，用户不需要等待欺诈证明挑战期结束，也不用依赖交易验证者的诚实。
除了这些优点，ZK-rollups 还具有在未来启用隐私交易的潜力。Zcash 和 Aztec Network 等项目已经实施了由 ZK-rollups 支持的隐私功能，而 zkSync 也已经公开表明过在未来进行隐私交易迭代的打算。
ZK-rollups 在理论每秒交易处理量（TPS）上限、交易完成时间和安全性上优于 Optimistic rollups，但在 EVM 兼容性（我们稍后会讲到）上处于落后位置。由于 ZK-rollups 的这些特征，Vitalik Buterin 认为短期内，Optimistic rollups 在通用 EVM 计算中可能会更胜一筹，但向中长期来看，随着技术的进步，ZK-rollups 的表现将在所有使用场景中胜出。
zkSync 与 StarkNet
相信现在你已经对 ZK-rollup 的工作原理有了一个直观的了解，我们可以开始比较 zkSync 和 StarkNet 了。不过首先，让我们简单介绍一下它们。
- zkSync V1 是基于 SNARK 证明程序的 rollup 协议，由 MatterLabs 于2020年6月在以太坊主网发布。2022年2月，MatterLabds 又发布了 zkSync V2，这是首个 EVM 兼容的 ZK-rollup。
- StarkNet 是基于 STARK 证明程序的 rollup 协议，由 StarkWare Ltd. 于2021年11月在以太坊测试网发布。当月晚些时候，其 Alpha 0.4.0版本在以太坊主网发布。
zkSync 和 StarkNet 之间一个重要的区别，就是它们使用不同的证明机制，分别被称为 SNARK（Succinct Non-Interactive ARgument of Knowledge）和 STARK（Scalable Transparent ARguments of Knowledge）。
SNARK 与 STARK
SNARK 和 STARK 最根本的区别在于它们的设置过程、可扩展性和抗量子计算机攻击能力。ZK-SNARK 必须经过一个授信的设置阶段，在这个过程中，所有用户必须信任一小群开发人员不会操纵代码或泄露漏洞信息。但这个设置过程只需要进行一次，并不会带来太大的安全风险，但无论如何降低了其去中心化程度。
而 ZK-STARKs 使用可公开验证的随机数来创建无需信任的可验证系统，从而免去了对授信设置的必要。STARK 也具有一定的量子弹性，而 SNARK 有可能被量子计算机攻击破解。
最后，ZK-STARK 在计算速度和规模上也比 ZK-SNARK 更具可扩展性，其潜在的证明速度比 ZK-SNARK 高10倍。 然而，ZK-STARK 目前的最大缺陷是技术尚未成熟，这限制了它的普及。
EVM 兼容性
由于使用不同的证明方法，zkSync 和 StarkNet 在 EVM 兼容性上也存在差异。zkSync V2 声称其 EVM 兼容性达到99%，需要先将 Solidity 和 Vyper 编译成中间语言 Yul，然后再通过 LLVM 编译成 zkEVM 字节码。此外，zkSync 支持他们自创的类 Rust 零知识证明优化语言 Zinc，它使用 LLVM 直接编译为字节码。不过 Zinc 目前还未达到图灵完备，由于 zkSync 团队一直专注于 Solidity 兼容性优化，Zinc 的开发自2021年9月以来一直处于停滞状态。
而 StarkNet 目前尚未开发针对 EVM 兼容性的解决方案。想要在 StarkNet 上部署智能合约，开发人员需要先学习 Cairo，这是一种由 StarkWare 为 STARK 证明程序构建的编程语言。或者，智能合约开发人员可以使用由 NetherindEth 开发的转译器 Warp 将 Solidity 代码转换为 Cairo。不过，仍然有一些 Solidity 特性转译器尚未支持，并且与 zkSync V2 的 EVM 兼容性相差甚远。
StarkNet vs. StarkEx
你很可能听说过 StarkEx，StarkWare 的另一项顶尖技术。StarkEx 并不是一个 ZK-rollup 扩容方案，而是一个可定制的 Layer-2 SaaS（软件即服务），它使用 STARK 证明程序为其他 Dapp 提供扩展服务。
可以通过记住几个关键点帮助区分这两者。
1.StarkNet 是通用的 Rollup 扩容方案。StarkEx 是专门为 Dapp 开发的扩容工具箱
2.StarkNet 可以扩展 Ethereum。StarkEx 只能扩展去中心化交易平台
3.StarkNet 支持 DApp 之间的互操作性，但 StarkEx 不支持
了解两者之间的差异很重要，因为虽然使用 StarkEx 的 DApp 通常被纳入 StarkNet 生态系统，但像 TVL 这样的指标是完全独立的。
生态对比
现在让我们来看看 StarkNet 和 zkSync 各自的生态系统，下面是一张生态对比图。
截至本文写作时的2022年7月12日，zkSync 的 TVL（V1 和 V2）是5,700万美元。整个协议是100%开源的，其 Github repo 目前获得了1,400个收藏和超过350份克隆副本。它的基础设施主要是用 Rust 和 Typescript 开发的。 目前已有112个 Dapp 在 zkSync 上构建，其中10个已经上线主网。zkSync 上比较著名的项目包括非托管订单簿交易平台 Zigzag 和 DeFi 及 Web3 智能钱包 Argent。
目前 StarkNet 的 TVL 在63.5万美元左右，有78个 Dapp 在其上构建，只有寥寥几个上线主网。不同于其他著名的 Rollup 扩容方案，StarkNet 目前是闭源的，其基础设施用 Cairo 构建。StarkNet 上著名的协议包括 Argent 为 StarkNet 打造的 Web3 钱包 ArgentX，以及去中心化 cross-rollup 桥 Orbiter Finance。
在社交媒体体量方面，zkSync 同样更胜一筹，其 Twitter 粉丝数高出 StarkNet 将近87,000人，Discord 和 Telegram 频道成员数量也更多。
可以看出，无论是 zkSync 还是 StarkNet，它们的生态系统都远不如 Optimism 和 Arbitrum 这样的 Optimistic Rollup 的生态系统成熟。
发展路线图
在短期内，zkSync 在其测试网推出后的下一个重要里程碑将是其 V2 Alpha 主网的发布，目前尚未公布发布日期。作为其去中心化计划的一部分，他们未来将发布通证将用于质押，以成为 zkSync 网络的验证者。
StarkWare 的短期目标是升级他们的 Alpha 版本主网，为正式发布做准备。他们的长期目标分为3个阶段：建立可用服务、提高性能和去中心化。
StarkWare 认为他们已经实现了建立可用服务的首个目标，目前他们的开发重点是交易吞吐量、交易成本和延迟。StarkWare 最近还发布了他们的去中心化提案，其中包括计划于2022年9月进行的 StarkNet 通证空投的公告。StarkNet 的原生通证将用于系统治理、交易费用支付以及参与 StarkNet 的共识机制。
写在最后
感谢你读到这里，我们已经涵盖了 ZK Rollup 的功能，市场对它们的需求，以及它们与 Optimistic Rollup 相比如何。我们通过研究 zkSync 和 StarkNet 各自的证明程序（ZK-SNARK 与 ZK-STARK）及分别的 EVM 兼容水平解释了 zkSync 和 StarkNet 之间的区别。最后，我们提供了这两个扩容方案截至目前的生态系统和路线图。
（声明：请读者严格遵守所在地法律法规，本文不代表任何投资建议）
