作者：Maxlion
原文：《盘点Polygon家族的五个扩容方案》
Polygon 作为以太坊的侧链，在扩容解决方案赛道默默布局。从去年开始，Polygon 陆续部署了四个不同方向的 L2 以及一个模块化区块链，这种多元的布局让它很难在即将到来的扩容趋势中落后。
回顾L2 代币 OP 的价格走势，我们也许可以期待MATIC将会在四个 L2 的叠加叙事下迎来一波上涨。
本文将从基本原理、竞品差异、开发进度等方面盘点 Polygon 家族的五个扩容方案，它们分别是 Hermez 、Zero、Miden、Nightfall以及 Avail。
图片来源：https://twitter.com/100y_eth/status/1560604790605787138
在开始介绍 Polygon 的五个扩容方案之前我们先来普及一些 基础知识 ：L2 解决方案主要包括 OPR 和 ZKR。OPR 更兼容以太坊，ZKR 的性能更好。zkEVM 和 zkVM 同属 ZKR，但各自代表了 ZKR 内部不同的发展方向，zkEVM 致力于通过兼容 EVM 从而继承以太坊生态，zkVM 致力于完全发挥 ZK 技术潜力，驱动应用创新。
Hermez
Hermez 是一个 zkEVM 兼容的 ZKR，允许以太坊应用无缝迁移到性能更好的 Hermez 网络上。
Hermez 在 Polygon 家族中也被称为 Polygon Hermez 或者 Polygon zkEVM，不久前和同为 zkEVM 的 zkSync 、Scroll 在推特上引发了谁是第一个 zkEVM 的争论。
Hermez 是 Polygon 收购而来的项目，并非 Polygon 团队自行研发出。在 2021 年，8 月 13 日，Polygon 以 2.5 亿美元的价格收购了 Hermez Network，并合并到 Polygon 之中。
与 Scroll 这类遵守 EVM 规范的 zkEVM 不同的是，Hermez 使用一组新的汇编代码来表达每个操作码，即人类可读的字节码翻译，这可以让代码在 EVM 上的行为和结果有所不同，可以实现“字节码级别”的兼容性。相比之下，Polygon Hermez 的方案更简单且可能更高效，也有可能出现一些未知的情况。”
图片来源：https://foresightnews.pro/article/detail/5364 “Opcode” 改为 “Bytecode”，“Micro Opcode”不变。
V 神在他的文章《The different types of ZK-EVMs》中提到了 zkEVM 的五个等级，Hermez 被归类为第三级。V 神认为 Hermez zkEVM 与大多数以太坊现有程序兼容，但会有一些应用可能需要重新编写代码，因为这些应用使用了 Hermez zkEVM 删除的、但在 EVM 上存在着的预编译，也有可能是因为 Hermez zkVM 在某些边缘细节的遗漏。V 神认为随着技术的进步，Hermez 将会逐渐升级到 2.5 或者第二级。需要说明的是，第一级的 zkEVM 完全等同于以太坊，被行业认为几乎不可能实现，实际上由于 EVM 设计的缺陷，第一级的 zkEVM 也不具备较高的性价比。
在差异方面，与其他 zkEVM 项目的主要差异在于通过称为 “效率证明 (PoE)”的新共识算法分散定序器，在相对解决 MEV 问题的同时推动了定序器去中心化。
在进度方面，Hermez 目前还没有测试网络，不能开发，不能用户交互；7 月 20 日，其代码开源，并宣称自己是“第一个完全等效 EVM 的 zkEVM”，官方推文表示“很快”就会推出一个测试网供开发者和用户使用。
在官方透露的路线图中，Polygon 本来计划在二季度开始测试网，三季度开始主网，但现在显然已经推迟了进程，可能会在 8 月底到 9 月期间推出测试网。
Hermez目前已经通过了 60% 的以太坊测试向量套件，Hermez 的 zkProver 现在能够在单个 CPU 上在 5 分钟内处理 500,000 个 gas。
Zero
Polygon Zero 是一个融合 STARK 和 SNARK 证明系统/算法 的 ZKR。
它所使用的 SNARK 证明系统 Plonky2 是世界上最快的生成递归 ZK 证明的证明者系统之一。除此之外，它并行生成 STARK 证明，并使用 SNARK 证明递归地聚合它们。
它原来是一家叫做 Mir Protocol 的 ZK 技术公司，在 2021 年 12 月 14 日被 Polygon 以 4 亿美元的价格收购并重新命名为 Polygon Zero。
与其他 ZKR 项目的主要差异之一在于，它混合使用 STARK 和 SNARK 算法，整体来看具备更好的综合性能，比仅仅使用 SNARK 算法的 ZKR 更快、更高效、更便宜，比仅仅使用 STARK 算法的 ZKR 更加成熟——因为 STARK 算法尚属新兴技术，相关开发工具与资源库不如 SNARK 完善。
在性能方面。Polygon Zero 由世界上最快的 zk 证明系统 Plonky2 提供支持，Plonky2 支持高效的递归证明生成，允许 Polygon Zero 水平扩展，这意味着协议的吞吐量不受网络上最弱节点的限制，而仅受可用的总计算量限制。在商用笔记本电脑上，它可以在 170 毫秒内生成 ZK 证明，并且不需要像 Optimism 和 Arbitrum 等 OPR 需要等待时间。
在进度方面，核心算法 Plonky2 已经开源，根据官方路线图，将在 22 年四季度开启测试网 ，23 年开启主网。
Miden
Miden 是一个 zkVM 。
不同于 zkEVM 路线的 ZKR，Miden 底层不兼容以太坊，但更适配零知识证明，Miden VM 支持开发者在其上开发通用的 dApp。
Polygon Miden 是基于 STARK 的 ZK rollup，它承诺低费用和非常高的交易吞吐量，同时保持与以太坊相同的安全级别。在启动时，rollup 将支持每秒 1,000 到 2,000 个范围内的事务，一旦在以太坊上部署分片，将达到 20,000 TPS。
STARK 是透明且可扩展的，这意味着不需要可信的设置或预处理。STARK 还使用精益密码学，这使得它们不受未来的影响，因为它们不易受到量子计算机的攻击。STARK 的性能非常好，并且在正确的设置下，在证明生成和验证时间方面优于大多数其他证明系统。
与 zkEVM 相比，Miden 具有独立的 zkVM —— Miden VM， 它针对 STARK 进行了专门优化，即使在商用硬件上也能实现快速证明生成，并且使用 GPU 和/或 FPGA 更快。它还隐藏了 ZK 证明的所有密码复杂性，并遵循一组大多数开发人员都熟悉的架构模式（例如，堆栈机、读写内存、常规 32 位整数）。简单来讲就是 Miden 更加适配零知识证明，性能表现更好。
在进度方面，根据路线图，计划于 22 年三季度开始测试网，23 年一季度开始主网，目前已推迟，但团队没有在推特上给出相关信息。
Nightfall
Nightfall 是一个结合了 ZK 技术的 Optimistic Rollups。
Nightfall 支持 ERC20、ERC721 和 ERC1155 代币的转移，以便转移的收件人和内容保持私密。Polygon 和安永估计 Nightfall 3 可以将标准 ERC20 代币转移 gas 费用降低高达 86%，同时提供更大的隐私。该协议每秒可以实现多达 105 笔交易，每笔交易的成本约为 9,000 Gwei gas。
缺点在于，交易需要一周的最终期限，以允许提交欺诈证明。但该团队正在开发一种即时提款机制，以便不想等待挑战期的 ERC20 交易者提供提早提款费用。任何人，例如流动性提供者，都可以通过立即向交易者付款来索取这笔费用和未来提款的所有权。在验证所有第 2 层块直到此交易有效之后，他们代表交易者承担此延迟。
在差异方面，和 Arbitrum、Optimism 等传统 OPR 相比，Nightfall 结合了 ZK 技术，性能表现更好，与 ZKR 相比，Nightfall 具回滚期机制，需要更多的证明时间，但 Nightfall 对以太坊的兼容性更好。
在进度方面，Nightfall 在 22 年 5 月 17 日推出了测试主网，计划在第三或者第四季度推出主网。
Avail
Avail 是一个数据可用性层（data availability layer），是一个可扩展其他区块链的模块化区块链。
Avail 的工作原理是存储来自任何其他区块链的交易数据，并证明其持有的交易数据是可用的。它能够同时支持数百个区块链的存储需求，因为它经过优化以仅执行此功能。
Avail 允许用户（其他区块链）上传数据，并在以后简单地检查他们的所有数据是否可用，而无需实际检索数据本身的内容。
在差异方面，与其他模块化区块链或者数据可用性层相比，Avail 主要有以下三个特点。
1. 数据冗余，每条数据都使用多项式插值进行纠删码，冗余使抑制数据变得更加困难，轻客户端通过执行恒定数量的查询获得约 100% 的数据可用性置信度。
2. 资源需求低，无需托管完整节点即可获得可用性保证，应用程序客户端可以仅查询与他们感兴趣的应用程序相关的数据，而无需下载整个块，系统随着用户数量的增加而扩展，增加了数据的可用性。
3. 安全高效，Avail 使用 KZG 多项式承诺避免欺诈证明，每个块的数据都提交到区块头，轻客户端采样数据并使用承诺公开验证，批量处理帮助我们优化验证和证明大小。
在进度方面，在 6 月 29 日推出了测试，相关代码已开源，但推特关注不到两千，尚属早期。
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