In der Welt der Blockchain ist „Skalierbarkeit“ stets ein unvermeidliches Kernproblem. Mit dem Aufschwung des Ethereum-Ökosystems wächst das Transaktionsvolumen ständig, und Netzwerküberlastung sowie hohe Gasgebühren sind langfristige Schmerzpunkte für Entwickler und Benutzer.
Polygon ist als eine der aktivsten Layer-2-Erweiterungslösungen von Ethereum bekannt und erkundet kontinuierlich verschiedene technische Wege zur Verbesserung der Leistung und Skalierbarkeit.
Von diesen Innovationen wird Polygon zkEVM (Zero-Knowledge Ethereum Virtual Machine, Zero-Knowledge Ethereum Virtuelle Maschine) als eines der revolutionärsten Ergebnisse angesehen.
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1. Die Herkunft des zkEVM-Konzepts
Um die Bedeutung von Polygon zkEVM zu verstehen, müssen zunächst zwei Kernkonzepte verstanden werden:
EVM (Ethereum Virtual Machine) und ZK (Zero-Knowledge Proof).
1. EVM (Ethereum Virtual Machine)
EVM ist das „Herz“ des Ethereum-Netzwerks.
Es ist verantwortlich für die Ausführung von Smart Contracts und die Validierung von Transaktionslogik und bildet die Grundlage für den Betrieb aller Ethereum DApps.
Einfach gesagt, EVM ist ein dezentraler Computer, der sicherstellt, dass die Ausführungsergebnisse von Smart Contracts im gesamten Netzwerk konsistent bleiben.
2. ZK (Zero-Knowledge Proof)
ZK-Technologie steht für „Zero-Knowledge Proof“ und ist eine kryptographische Methode.
Es ermöglicht dem „Beweiser“, die Echtheit einer Sache gegenüber dem „Validator“ nachzuweisen, ohne spezifische Informationen preiszugeben.
Ein Beispiel:
Sie können nachweisen, dass „Sie das Passwort tatsächlich wissen“, ohne es jemandem zu verraten.
Diese Eigenschaften machen die ZK-Technologie sowohl im Bereich des Datenschutzes als auch der Validierungseffizienz äußerst wertvoll.
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2. Die Kernidee von Polygon zkEVM
Polygon zkEVM ist eine Layer-2-Skalierungslösung, die EVM-Kompatibilität und ZK-Rollup-Technologie kombiniert.
Ziel ist es, dass alle Anwendungen (DApp) auf Ethereum nahtlos auf das Polygon zkEVM-Netzwerk migriert werden können, während die Transaktionskosten erheblich gesenkt, die Geschwindigkeit erhöht und die Sicherheit auf dem Niveau von Ethereum beibehalten wird.
Die Kernidee ist:
> “Führen Sie Berechnungen off-chain aus und validieren Sie die Ergebnisse on-chain mit Zero-Knowledge Proof.”
Das bedeutet, dass die meisten Transaktionen und die Ausführung von Smart Contracts nicht mehr im Ethereum-Hauptnetz stattfinden, sondern im Polygon zkEVM-Netzwerk abgeschlossen werden.
Dann generiert das System durch einen ‚Beweis‘ (Proof) die Korrektheit dieser Transaktionen und reicht sie einmalig an das Ethereum-Hauptnetz zurück.
Ethereum muss nur diesen Nachweis validieren, ohne alle Transaktionen erneut zu berechnen, was die Effizienz erheblich steigert.
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3. Der Arbeitsmechanismus von zkEVM
Der Betriebsmechanismus von Polygon zkEVM kann in die folgenden Phasen unterteilt werden:
1. Transaktionsaggregation (Batching)
Im zkEVM-Netzwerk werden die vielen Transaktionen der Benutzer zunächst gesammelt und in einem Batch gebündelt.
Statt jede Transaktion auf Ethereum einzeln zu validieren, ist es besser, sie einmal als Ganzes zu verarbeiten, das ist das Konzept des „Rollup“.
2. Generierung von Zero-Knowledge-Proofs (ZK-Proof)
Wenn ein Batch von Transaktionen gepackt ist, generiert das System durch den Zero-Knowledge-Proof-Algorithmus einen ‚Gültigkeitsnachweis‘ (Validity Proof).
Dieser Nachweis kann in sehr kurzer Zeit dem Ethereum-Hauptnetz folgendes mitteilen:
> “Dieser Batch von Transaktionen wurde tatsächlich gemäß den Regeln des Smart Contracts korrekt ausgeführt.”
3. Einreichung an das Ethereum-Hauptnetz
Die generierten Nachweise werden an die Smart Contracts des Ethereum-Hauptnetzes übermittelt.
Das Hauptnetz muss nur diesen Nachweis validieren, ohne die gesamte Transaktionslogik erneut auszuführen.
Der Validierungsprozess ist sowohl schnell als auch energieeffizient.
4. Endgültige Bestätigung (Finality)
Wenn die Validierung von Ethereum erfolgreich ist, wird dieser Batch von Transaktionen als endgültig bestätigt (Finalized).
Damit hat der gesamte Batch von Transaktionen den gleichen Sicherheitsstandard wie das Ethereum-Hauptnetz erhalten.
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4. Die technische Struktur von Polygon zkEVM
Polygon zkEVM verwendet eine modulare Systemarchitektur, die aus den folgenden Kernkomponenten besteht:
1. Sequencer (Sortierer):
Verantwortlich für das Sammeln von Benutzertransaktionen, das Packen und die sequenzielle Verarbeitung.
Es gewährleistet die Fairness und Effizienz der Transaktionsreihenfolge.
2. Prover (Nachweis-Generator):
Dies ist das „Kerngehirn“ von zkEVM, das zur Generierung von Zero-Knowledge-Proofs verwendet wird.
Es verwendet komplexe kryptographische Algorithmen, um die Korrektigkeit der Ausführung aller Transaktionen nachzuweisen.
3. Verifier (Validator):
Wird auf dem Ethereum-Hauptnetz bereitgestellt, um zu überprüfen, ob die von Prover bereitgestellten Nachweise gültig sind.
Sobald die Validierung erfolgreich ist, werden alle Transaktionen als echt und unveränderlich angesehen.
4. Bridge (Bridging Layer):
Um Vermögensübertragungen zwischen Polygon zkEVM und Ethereum zu realisieren.
Benutzer können sicher und schnell Token oder NFTs zwischen zwei Blockchains bewegen.
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5. Unterschiede zwischen zkEVM und traditionellen Rollups
Derzeit sind die Layer-2-Skalierungslösungen von Ethereum hauptsächlich in zwei Kategorien unterteilt:
Optimistic Rollup und ZK Rollup.
Optimistic Rollup (wie Arbitrum, Optimism) verfolgt den Ansatz „zuerst annehmen, dass es korrekt ist, dann anfechten und validieren“. Der Validierungsprozess basiert auf „Betrugsnachweisen“ (Fraud Proof), daher muss auf eine Wartezeit (normalerweise 7 Tage) gewartet werden.
ZK Rollup (der Typ, zu dem Polygon zkEVM gehört) verwendet einen „mathematischen Nachweis“, der bei der Einreichung sofort bestätigt werden kann.
Das bedeutet:
Schneller: Keine Wartezeit auf die Challenge-Phase.
Höhere Sicherheit: Durch kryptographische Nachweise ist eine Manipulation nahezu unmöglich.
Geringere Kosten: Einmalige Einreichung zur Validierung von Tausenden von Transaktionen.
Das Besondere an Polygon zkEVM ist, dass es ein vollständig EVM-kompatibles ZK Rollup ist.
Das bedeutet, dass Entwickler Smart Contracts direkt in Solidity schreiben können, ohne den Code ändern zu müssen, um sie auf zkEVM bereitzustellen, was die Migrationsbarrieren erheblich senkt.
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6. Die praktischen Anwendungen und Entwicklungsperspektiven von Polygon zkEVM
Seit der Veröffentlichung hat Polygon zkEVM bereits eine große Anzahl von DeFi-, NFT- und Spielprojekten angezogen.
Bekannte Projekte wie Aave, Quickswap, Lens Protocol usw. testen oder integrieren das zkEVM-Netzwerk.
Dies hat nicht nur einen Sprung in der Transaktionsgeschwindigkeit gebracht, sondern auch die Nutzungskosten für die Benutzer erheblich gesenkt.
1. Für Benutzer
Transaktionsbestätigungen sind nahezu sofort;
Die Transaktionsgebühren betragen nur ein Bruchteil der Gebühren im Ethereum-Hauptnetz;
kann das gleiche Sicherheitsniveau wie das Hauptnetz genossen werden.
2. Für Entwickler
Keine Notwendigkeit, eine neue Sprache zu lernen;
DApp kann direkt migriert werden;
Das Entwicklererlebnis bleibt konsistent mit Ethereum.
In Zukunft könnte Polygon zkEVM, mit der kontinuierlichen Optimierung der ZK-Technologie, der Standard für Blockchain-Skalierungslösungen werden.
Das Polygon-Team plant auch, ein mehrschichtiges Validierungssystem zu kombinieren, das zkEVM + zkProof-Aggregation verwendet, um die Validierungskosten weiter zu senken und gleichzeitig die Durchsatzleistung zu erhöhen.
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7. Zusammenfassung
Das Erscheinen von Polygon zkEVM ist nicht nur ein technischer Durchbruch, sondern auch ein entscheidender Schritt für das Ethereum-Ökosystem hin zu einem wirklich „effizienten, kostengünstigen und datenschutzfreundlichen“ Ansatz.
Es kombiniert Zero-Knowledge-Proofs perfekt mit EVM-Kompatibilität und löst die Skalierbarkeitsprobleme von Ethereum auf realisierbare Weise.
Lösungen.
In der zukünftigen Multichain-Welt könnte Polygon zkEVM eine Brücke zwischen Leistung und Sicherheit werden und Web3 ein reibungsloseres Benutzererlebnis sowie eine leistungsstärkere Infrastruktur bieten.
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