Validity Rollups: 以太坊扩容的最佳选择？

Validity Rollups（也称为zk-rollups）被认为是以安全和去中心化的方式提升以太坊吞吐量的最有前景的方案。这种扩展解决方案的核心是利用有效性证明进行可验证计算。其工作原理如下:

操作员将交易执行卸载到链下环境（第2层）处理。处理大量交易后，第2层操作员将结果返回以应用于以太坊状态，同时提供验证链下执行完整性的有效性证明。该证明确保批次中的所有交易都是有效的，并由链上验证者合约自动验证。这使得以太坊能够将结果应用到其状态。

值得注意的是，Validity Rollups通常被误称为零知识汇总，但这并不准确。大多数Validity Rollup并不使用零知识证明，也不用于确保隐私。因此，"Validity Rollup"一词更为贴切。

在Validity Rollups中，zkEVM和Cairo VM (CVM)是两种常用的虚拟机类型。zkEVM专注于以太坊兼容性，但牺牲了性能和可扩展性。而Starknet采用的Cairo VM则将性能和可扩展性置于兼容性之上。

虚拟机(VM)是一个可以运行程序的环境，类似于在Mac上运行Windows操作系统。它在处理某些输入后在不同状态之间转换。以太坊虚拟机(EVM)是运行以太坊智能合约的VM。

零知识虚拟机(zkVM)是一种程序执行环境，它能够生成易于验证的有效性证明，以证明程序已正确执行。"zkEVM"通常指利用以太坊虚拟机(EVM)并能够证明EVM执行的汇总。这个术语可能有误导性，因为EVM本身并不生成这些证明；证明是由一个独立的证明机制生成的，该机制以EVM执行的结果为基础。此外，这些证明主要关注有效性而非隐私，因此并非严格意义上的零知识证明。

zkEVM旨在将以太坊体验完整地引入Layer-2区块链。它试图为开发者复制以太坊环境，使他们无需更改代码或放弃EVM工具就能编写或移植智能合约到更具可扩展性的解决方案。然而，这种方法的主要缺点是降低了有效性证明的扩展潜力。由于致力于与以太坊兼容，zkEVM的速度较慢且资源消耗更高。

相比之下，Starknet采用了Cairo VM (CVM)，这是一种专门设计用于优化有效性证明效率的新型VM。Cairo VM允许开发者根据特定需求进行定制，并配备了满足新需求的功能。

Cairo语言最初旨在简化创建计算有效性证明的过程。Cairo程序被编译成代数机器代码，由固定的VM执行。这种方法使开发者能够利用有效性证明来扩展他们的应用，而无需深入了解底层数学和基础设施。

Starknet提供了多元化的编码方法。开发者可以选择在Cairo中原生编写代码，也可以利用Solidity兼容性工具。例如，Warp转译器可将Solidity代码转译到Cairo，而Kakarot是一个用Cairo编写的zkEVM，可在Starknet上运行以太坊智能合约。

总的来说，zkEVM旨在复制以太坊环境，但可能会限制有效性证明的潜力。Cairo VM则专为有效性证明系统设计，不受EVM限制，提供了更高的效率和灵活性。随着Starknet生态系统的不断发展，开发者现在拥有前所未有的区块链扩展控制能力。