原文標題:《Kakarot zkEVM: Deep Dive Analysis》
撰文:Starknet OG
概述
乙太坊的出現徹底改變了加密世界,為去中心化應用程式(dApp)帶來了多種可能性。然而,這一進步也帶來了一個至關重要的難題:如何在安全性、去中心化和可擴展性之間取得平衡,且不在其中任何一方面做出妥協?
在這種複雜的背景下,L2 解決方案應運而生,它既能解決可擴展性問題,又能利用乙太坊的安全性和去中心化。Vitalik Buterin 本人認為,在這些解決方案中,zk-Rollup 最有前途。然而,由於乙太坊最初的設計並不支持 ZK 證明,因此要將 zkEVM 作為 L2 來構建,就必須在與乙太坊虛擬機器(EVM)的相容性和性能之間找到折衷方案。大多數 L2 解決方案都優先考慮相容性,而 Starknet 則脫穎而出,專注於性能,以犧牲相容性為代價,實現性能最大化。
在這種不斷變化的格局中,Kakarot 提出創新的解決方案,成為 Starknet 的超優化 zkVM 與 EVM 相容性之間的橋樑。本文探討了單片區塊鏈的局限性向模組化架構的過渡,並深入分析了 Kakarot 如何將自身定位為實現相容性與性能平衡的催化劑,將 EVM 的網路效應帶入 Starknet 的 ZK 超優化世界。
本文將透過以下幾個方面來介紹 Kakarot :
一、問題:
- 單片區塊鏈的局限性
- Rollup 和 ZK
二.解決方案:
- Kakarot 簡介
- Kakarot 的優勢
- Kakarot 的歷史
三.功能:
- Kakarot 目前的運作方式
- 技術特點
四.團隊和資金:
- 團隊構成
- 資金和投資者
五、路線圖:
- Kakarot 的發展階段
- 加強 Starknet 生態系統
- 證明乙太坊層和其他 EVM 鏈

一、問題:
1.1 單片區塊鏈的局限性
乙太坊於 2015 年 7 月 30 日透過 ICO 推出,募集資金超過 800 萬美元。其他專案專注於支付和轉帳等特定功能,而乙太坊則被設計為能夠處理各種應用的通用區塊鏈技術。它的主要目標是讓開發者能夠創建各種類型的 dApp,以滿足用戶的需求,同時在一個安全和去中心化的環境中運行。事實證明,這種方法非常成功。
最初,乙太坊的目標是覆蓋區塊鏈的所有方面,包括結算、共識、執行和資料可用性。然而,很快人們就發現,這種單一的方法並不能同時有效地解決安全性、去中心化和可擴展性方面的挑戰。2017 年出現的 CryptoKitties 和 2021 年的 DeFi 熱潮就證明了這一點,當時一筆簡單交易的成本可達數百美元。雖然這表明對 Web 3 的需求不斷增長,但從長遠來看,尤其是對小用戶來說,這並不可持續。
這個問題被稱為「區塊鏈不可能三角」,突出了去中心化、可擴展性和安全性之間的內在權衡。三者不可能同時實現,必須犧牲一個要素才能完全滿足其他兩個要素。

為了解決這個問題,乙太坊採用了模組化方法,乙太坊作為結算層,確保安全性和去中心化,而 L2(建立在乙太坊之上)則為用戶帶來可擴展性。儘管模組化的程度會有所不同,尤其是新的資料可用性解決方案,如 Celestia、Avail 或 Eigen Layer,但以下解決方案模組化程度提供了最高的安全性,也是目前使用最廣泛的:
- 乙太坊:處理資料可用性、共識和結算
- L2 :側重於執行
作為提醒,以下是對每個元件的細分:
- 執行:處理和執行交易
- 結算:就商定的狀態達成共識
- 共識:商定資訊和交易的順序
- 數據有效性:確保所有資料的發佈、可見性和可訪問性
在現有的各種 L2 解決方案(側鏈、狀態通道、Plasma 和 Rollup)中,Rollup 是最普遍、最有潛力的選擇。簡單地說,Rollup 涉及在 L2 上執行多個交易,對它們進行批次處理,然後在乙太坊上的單個交易中僅發送這些交易中的必要資訊。在這一類別中,ZK Rollup 與 Optimistic Rollup 相比具有多項優勢。事實上,為了保持長期可持續性,Optimistic Rollup 很可能需要過渡到有效性證明或 ZK Rollup。

1.2 Rollup 和 ZK
如果您想瞭解有關 ZK 為何優於 Optimistic Rollup 的更多詳細資訊,我建議您閱讀文章《Starknet 第 1 部分:L2 全景分析》,第二節 B 和 C 部分。
綜上所述,就連 Vitalik 本人也認為 ZK 是比 Optimistic Rollup 更好的長期解決方案。
* 我認為,從長遠來看,ZK-Rollup 最終會擊敗 Optimistic Rollup,因為它們具有基本優勢,比如用戶無需等待七天即可提款。*(來源)
* 總的來說,我個人的觀點是,在短期內,Optimistic Rollup 可能會在通用的 EVM 計算中勝出,而 ZK-Rollup 可能會在簡單的支付、兌換和其他特定應用案例中勝出,但從中長期來看,隨著 ZK-SNARK 技術的改進,ZK-Rollup 將在所有應用案例中勝出。*(來源)
目前,實現 Optimistic Rollup 的結構比 ZK Rollup 容易,而且它們與 EVM 沒有任何相容性問題。因此,構建 ZK Rollup 更費時,也更具挑戰性。不過,ZK Rollup 與 Optimistic Rollup 相比有幾個優勢:
- ZK Rollup 更安全,因為它們是基於數學的,而 Optimistic Rollup 則依賴於至少一個網路參與者的誠實。
- ZK Rollup 沒有爭議期,因此提款時間非常短。另一方面,Optimistic Rollup 需要 7 天左右的提款期(期限越短,網路安全性越低)。
此外,Optimistic Rollup 的優勢只是短期:
- 易於構建: 隨著時間的推移,ZK 領域的研究和發現會越來越多,ZK Rollup 的構建難度也會越來越低。此外,ZK-Rollup 服務(ZK-Rollup-as-a-service)解決方案已經開發出來,只需點擊幾下,就能輕鬆部署 ZK-Rollup。
- 與 EVM 輕鬆相容:zkEVM 目前正在努力實現與 EVM 的相容。
- 乙太坊路線圖:旨在提高 zk-Rollup 的效率。
這些解決方案目前面臨的主要挑戰在於,EVM 的設計並不支持 ZK 證明。因此,EVM 環境中的 ZK 證明並不理想,ZK 專案團隊必須解決相容性問題:
- 它們可以犧牲性能來優化相容性。
- 或者犧牲相容性來優化性能。
zkEVM(尤其是那些以第一類和第二類為目標的開發者)選擇了相容性,而 Starknet 則優先考慮性能。
折衷的結果是,Starknet 上的開發人員必須學習一種名為 Cairo 的全新程式設計語言,這種語言針對 ZK 證明進行了優化。這給習慣於使用 EVM 的開發人員帶來障礙:
- 他們可能沒有時間或動力去學習一門新語言。
- 專案可能不具備以兩種不同語言重寫和維護代碼所需的財力或人力資源。
* 有些團隊確實需要使用 Solidity。例如,如果有人為乙太坊生態系統編寫了一個 DEX 或 AMM,現在已經有 60,000 行代碼經過審核,隨時可以使用,但它只能在 EVM 鏈上使用。如果這些開發人員想開始使用 Starknet,他們就必須雇用一個全新的開發團隊,編寫代碼,重新審計代碼,並維護兩個代碼庫,Tazartes 認為這「成本高得令人望而卻步」。*(來源)
總而言之:
EVM 允許從乙太坊網路效應(使用者、工具、軟體、dApp……)中獲益,但它並未針對 ZK 進行優化。
Cairo 針對 ZK 進行了優化,但缺乏 EVM 的網路效應。
有沒有可能將兩者的優點結合起來?
有可能,而這正是 Kakarot 目前正在構建的。🥕
二.解決方案:
2.1.Kakarot 簡介
Kakarot zkEVM 是用 Cairo 語言編寫的 EVM 實現。Cairo 是一種可生成執行軌跡的程式設計語言,可用於生成 Stark 證明。因此,Kakarot 允許開發可證明的 EVM 應用程式。
透過將 EVM 相容性與 Starknet 生態系統相結合,Kakarot 實現了兩全其美:用戶和開發人員既能從 Starknet 的發展和創新中受益,又能在 EVM 環境中運行。
Kakarot 團隊的核心觀點是 Cairo 是 ZK 技術的最佳工具,未來仍將是該領域的首選。與此同時,EVM 將繼續佔據主導地位。Kakarot 是兩者之間的橋樑,使開發者能夠在 Starknet 和其他基於 CairoVM 的鏈上創建 EVM 智慧合約。
支持這一願景的主要原因如下:
- Cairo 簡化了在這些環境中構建 ZK 應用程式的過程。
- Cairo 已投產數年,表現出了很高的性能。自 2018 年推出以來,沒有出現過任何安全問題,StarkEx 已成功執行了價值超過一萬億美元的交易。
- Cairo 能夠透過 STARK 證明創建可證明的 dApp,與 SNARK 證明相比,STARK 證明具有眾多優勢。
Kakarot 旨在為 EVM 生態系統帶來所有這些優勢,同時利用 EVM 的網路效應來加強所有基於 CairoVM 的生態系統。
2.2.Kakarot 的優勢
Kakarot 是 2.5 類 zkEVM(當第 9 次預編譯實現時),其目標是最終成為第一類。這使得用戶可以享受 Validity Rollup 的好處,同時保持與乙太坊生態系統的相容性。
透過使用為 ZK 優化的中間語言 Cairo 語言編寫其 zkEVM,Kakarot 成為第一個構建在中間 zkVM 上的 zkEVM。這種獨特的架構具有一些獨有的優勢。
第一個優勢增強了安全性。得益於 Cairo 程式設計語言的強大功能,Kakarot 僅用了 10,000 行代碼就構建了 zkEVM。這一點非常重要,因為代碼越少,合同審核就越容易,出錯的可能性也就越小。此外,Kakarot 從一開始就是開源的,任何人都可以驗證代碼。
* 我最擔心的是,如果 2 年後我們有 100 億美元的 ZK-rollup,卻因為電路約束代碼或其周圍的 EVM 封裝程式中的錯誤而被駭客攻擊。對於後者,請保持簡單並進行形式驗證。*(來源)
在程式設計方面,簡單才是王道。
此外,與其他 ZKEVM 完全依賴 ZK 組件的安全性不同,Kakarot 依賴 StarkWare 的專業知識。透過使用 CairoVM,Kakarot 從 StarkWare 的密碼專家進行的審計和安全工作中獲益匪淺。
該虛擬機器已經證明了其作為 STARK 證明最高效語言的效率。

- Starknet,StarkEx 的無許可版本,其 TVL 已超過 1.4 億美元。
第二點與前一點相關,由於有了 Cairo(預設情況下是可證明的),Kakarot 無需構建電路或多項式。
與其他 zkEVM(Scroll、Polygon、zkSync、Linea)不同,Kakarot 是一款從純軟體工程角度構建的 EVM,將 zk 的責任委託給了 Cairo(以及 Starkware 的數百名密碼專家),這要歸功於 Cairo 的獨特用法。
這意味著,其他 zkEVM 必須同時構建 EVM 和可證明部分,而 Kakarot 只專注於 EVM,並將可證明部分委託給 Cairo。這怎麼可能呢?因為用 Cairo 編寫的程式是可證明的,所以希望利用 ZK 密碼學可擴展性特性的開發人員不再需要編寫電路。Kakarot 只是一個 zkEVM,它的功能是在可證明虛擬機器之上實現 EVM。
得益於這種獨特的模組化方法,Kakarot 只用了兩個半月就實現了 EVM 操作碼。

因此,與其他 ZK 相比,貢獻和開發大大簡化。此外,與其他團隊不同的是,Kakarot 團隊目前沒有任何密碼專家。
「當其他人都在構建自己的語言時,Cairo 簡化了我們的開發。我們的代碼庫更具可讀性,沒有深厚數學密碼學知識的人也可以使用。這種易用性吸引了 50 多名開源貢獻者,使我們能夠在短短三個月內實現全面升級相容性」Danilo 解釋說**(來源)**
最後,Kakarot 是市場上最靈活的 ZK 解決方案。較小的代碼規模使其能夠快速適應更新。此外,Kakarot 還具有利用 EVM 和 CairoVM 社群的優化和更新的獨特能力。
這意味著 Kakarot 可以從 StarkWare、其社群和 EVM 社群的持續研發工作中獲益,並迅速實現這些創新!
2.3. Kakarot 的歷史
Kakarot 的故事引人入勝,鼓舞人心。
2022 年 7 月 21 日,Cairo 的共同發明人 Shahar 提出了在 Cairo 編碼 zkEVM 的奇怪想法。其目標是在預設情況下創建一個可驗證的 EVM。

StarkWare 的探索負責人 Abdel 立即被這個想法吸引住了。他召集了一個開源開發人員團隊參與該專案,並發揮了至關重要的催化劑作用。他創建了專案的 GitHub 存儲庫,並多次召集 Starknet 開源開發者社群。他還為項目取名為 “Kakarot”,意指著名漫畫《七龍珠》中的英雄。
2022 年 10 月,該項目勢頭強勁。在里斯本舉行的 「Starknet 駭客之家」活動中,來自 Starknet 社群的約 70 名開發者聚集一堂。在提議的專案中,有一個名為 Kakarot 的專案,一小群開發者聯合起來追求其最初的願景:在 Cairo 對電動汽車運算碼進行編碼。這些開發人員中就有現在領導 Kakarot 的三人: Elias (CEO)、Clément (CTO) 和 Danilo(生態系統負責人)。
從那時起,這支專門的開源開發團隊就開始專注於在 Cairo 實施 EVM 操作碼。在短短三個月內,他們就實現了與 EVM 操作碼的完全相容。

在沒有固定核心團隊的情況下,完全依靠開源貢獻者以及 StarkWare 和 Only Dust 提供的資助,取得了這一令人矚目的進展。
Shahar 的推特 2022 年 7 月
駭客馬拉松啟動:2022 年 10 月
操作碼等效 2022 年 12 月
組織成為一個真正的專案 Q1 2023
有 StarkWare 和 Vitalik Buterin 本人參與的預種子專案: 2023 年 6 月
種子輪融資 2023 年 11 月
就這樣,Kakarot 從一條簡單的推文開始,透過開源貢獻者社群不斷發展壯大。如今,Kakarot 正在一個結構化的框架內發展,擁有清晰的願景、核心團隊和數百萬美元的資金支持。
如果你是一名開發人員,對參加駭客之家還猶豫不決,那麼 Kakarot 就是一個完美的例子,它充分體現了此類活動所代表的獨特機遇,以及開源貢獻的力量。此外,Kakarot 的快速協作開發證明了 Starknet 社群的承諾和實力。所以,不要對 Starknet 生態失望!
三.功能:
3.1. Kakarot 目前的運作方式
Kakarot 提出的獨特的 EVM 實施方案最初將在一個獨立的測試網上推出。然後,在第一階段,Kakarot 將作為智慧合約部署在 Starknet 上,Starknet 的功能與區塊鏈類似,但不是區塊鏈。該智慧合約將解釋 Solidity 位元組碼,並在 Starknet 上執行 EVM 操作碼。要理解 Kakarot,可以這樣想:在前端,我們有 Kakarot 和 EVM,但在後端,它是 Starknet。
Kakarot 支持所有 EVM 操作碼,即指定要執行的操作的指令。每個操作碼對應一個特定的操作,如加法、減法、資料移動等。EVM 使用操作碼來執行合約或交易。因此,Kakarot 可充當 EVM 位元組碼解譯器,使 Solidity 智能合約在 Starknet 上運行。
已停運的 WARP 專案只允許開發人員將 Solidity 代碼轉換成 Cairo,而 Kakarot 則不同,它允許開發人員直接在 Solidity 中部署 dApp。此外,用戶還可以使用自己喜歡的工具(如 MetaMask)與部署的 dApps 進行交互。

以下是功能的簡化解釋:
- 用戶發送一個 EVM TX/ 調用。
- Kakarot 的 RPC 節點將請求翻譯 / 包裝成與 Starknet 相容的環境。
- RPC 節點將請求發送到 Starknet 的 JSON-RPC。
- 事務由 Starknet 作業系統執行和處理。
- 生成 STARK 證明,以驗證和記錄 Starknet 上的活動在 Ethereum L1 上造成的狀態差異。
3.2.Kakarot 的技術特點
✅ Kakarot 是一套 Cairo 程式,可部署在任何運行 CairoVM 作為運行時的鏈上。
✅ Kakarot 可以 (a) 執行任意 EVM 位元組碼,(b) 按原樣部署 EVM 智能合約,© 調用 Kakarot 部署的 EVM 智慧合約的函數(視圖和寫方法)。
✅ Kakarot 是一種 EVM 實現。
✅ 與 EVM 操作碼 100% 等效。
✅ 8⁄9 預編譯(當 9⁄9 時,鍵入 2.5 zkEVM)
✅ 從第一天起就開放原始程式碼。
❌ Kakarot 本身不是一個區塊鏈。它仍然需要運行 CairoVM 的鏈才能部署。
❌ Kakarot 不是一個編譯器。
作為 2.5 型 zkEVM,Kakarot 將與乙太坊相容,允許開發人員在 Kakarot 上進行構建,使用者可以像在乙太坊或 Arbitrum 上一樣與 Kakarot 進行交互。這種無縫集成意味著用戶和開發者不會有任何差異。開發人員可以輕鬆地複製粘貼他們的 Solidity 代碼,而且不會有任何改動(準確地說,只有 Gas 費會發生變化)。用戶也可以繼續使用自己喜歡的工具,如 MetaMask。
目前,Kakarot 已經集成了 MetaMask、Remix、Foundry 和 Ethers 工具,並正在測試 Hardhat、Viem、Truffle-Box 和 Wagmi 等其他工具。
除了與 EVM 相容外,Kakarot 還採用了 Starknet 公司的 STARK 證明,與 SNARK 證明相比,STARK 證明具有多項優勢。簡而言之,STARK 證明在證明重要元素方面速度更快、效率更高,而且不需要可信的設置儀式,從而提高了安全性。這就是為什麼越來越多的二層解決方案正在向 STARK 證明過渡。
提醒: STARK 代表可擴展、透明、知識論證;SNARK 代表簡潔、非交互、知識論證。
四.團隊和資金:
4.1.Kakarot 團隊的組成
Kakarot 團隊由一支 6 人核心團隊、兩名顧問和 50 多名貢獻者組成。
Elias 在里斯本的駭客之家領導著這個項目,並自然而然地成為了首席執行官。另一方面,Clément 一直在領導技術工作,並已成為 Kakarot 的首席技術官。最後,從一開始就參與其中的 Danilo 現在是生態系統負責人。
至於顧問,我們有 Kakarot 的精神之父、EIP-1559 的擁護者、StarkWare 的現任探索領導者 Abdel,以及 AVNU 的首席執行官、Starknet 的現任 DEX 領導者 Mentor。
最後,還有 3 位核心開發人員參與了該專案。
- Harsh Bajpai,Polygon 的前協議工程師
- Gregory Edison
- Mathieu Saugie,Cairo 語言的主要貢獻者之一
4.2.資金和投資者
在籌資方面,Kakarot 籌集到的確切金額尚未公開。不過,我們知道他們在第一輪籌款之前就獲得了 15 萬美元。這筆資金來自 StarkWare 和 Only Dust 的資助。
在 Gitcoin 上的一輪捐款中,他們也籌集到了約 12500 美元。

此外,他們迄今已成功完成兩輪投資。
第一輪預種子輪投資,得到了生態系統中許多知名人士的支援,其中最引人注目的是:
- Vitalik Buterin 乙太坊創始人
- StarkWare STARK 證明背後的公司、Cairo、StarkEx 和 Starknet
- Nicolas Bacca Ledger 聯合創始人,該公司是市場上使用最廣泛的硬體錢包公司
- Sam Starknet CC 組織者、Node Guardians 創始人

第二輪種子輪,彙集了眾多頂級投資者,例如:
- Stake Capital (領投)
- LongHash Ventures(領投)
- OKX 創投
- CMS
- 還有很多

五、路線圖:
5.1.Kakarot 的發展階段
目前,Kakarot 主要專注於進行乙太坊基金會的官方測試: 蜂巢和執行測試。一旦這些測試完成,Kakarot 將以獨立測試網的形式發佈其獨特的 EVM 實現。這將使團隊能夠徹底測試其解決方案的穩健性,並在主網啟動前進行優化。
測試網計畫於今年年底發佈,最初將作為內部測試網運行。社群將有機會在該內部測試網公開之前參與其中,預計公開時間為 2024 年初。
5.2. 加強 Starknet 生態系統
隨後,Kakarot 計畫透過幾項舉措加強 Starknet 生態系統。
第一項計畫是將 Kakarot 的 zkEVM 作為智慧合約在 Starknet 上實施。這將使開發者能夠構建由 Starknet 技術保護的 EVM dApp。該專案計畫於 2024 年第二季度完成。
接下來,Kakarot 可能會探索將其解決方案作為 L3 部署到 Starknet 上的可能性。這將使其成為星之上的首個通用 L3 zkEVM。與 L2 解決方案相比,它將以更低的成本提供超可擴展性解決方案,每秒交易容量更高。此外,它還將受益於乙太坊的安全性,因為 Kakarot 會在 Starknet 上結算,而 Starknet 又會在乙太坊上結算。
與當前的 L2 解決方案相比,這種被稱為分形擴展的機制為遊戲或社交網路等各種應用創造了更有利的環境。
此外,Kakarot 還計畫與 Madara 和 Karnotxyz 合作開發 L3 zkEVM 即服務解決方案。這將使任何人都能部署相容的 EVM 應用鏈,並使用 STARK 證明在 Starknet 結算。
一鍵式:在 Starknet 之上為特定應用部署 L3 的 zkEVM。EVM 環境、Gas 費低和快速執行。加密安全。
L3 再次提供了幾個優勢:
- 與 L2 相比,Gas 費用成倍降低。
- 每秒交易量高得多。
- 根據應用鏈的需求定制堆疊。
在經歷了 L1 時代和 L2 時代之後,下一步就是 L3,目前大多數 L2 都在朝著這個方向努力。
然而,L2 和 L3 的激增帶來了一個重大問題:用戶和流動性碎片化,以及缺乏互通性。因此,Kakarot 也計畫探索部分解決這一問題的方法。他們的首要目標是促進 Kakarot dApp 與 Starknet 之間的互通性和可組合性,旨在透過設計實現與 Starknet 的互通性。換句話說,就是促進從 Solidity 到 Cairo 以及從 Cairo 到 Solidity 的通信。
5.3. 證明乙太坊層和其他 EVM 鏈
最後,Kakarot 的目標是採用類型 1 來證明乙太坊鏈,並為乙太坊生態系統中證明者的多樣性做出貢獻。證明乙太坊至關重要,因為它增強了網路的去中心化,理論上任何人只需一部手機就能運行一個節點。此外,多個驗證器的實現也有利於去中心化,因為這樣可以確保在其中一個驗證器出現錯誤時的恢復能力。
你明白了:除了旨在提高乙太坊的擴展性,Kakarot 還旨在促進乙太坊的去中心化和核心堆疊的多樣化。
結論
在迅速發展的乙太坊擴展世界中,Kakarot 提出了一個優雅而創新的解決方案來改善這種動態。ZK 解決方案要麼定位為 zkEVM(不惜一切代價優先考慮相容性),要麼定位為 zkVM(以犧牲相容性為代價,專注於為 ZK 構建優化的虛擬機器),而 Kakarot 則是一種獨特的解決方案,巧妙地在這兩種模式之間架起了橋樑。它在相容性和性能之間架起了一座橋樑,將 EVM 帶入了 Starknet 的超優化 ZK 環境。
作為第一個建立在中間 zkVM 上的 zkEVM,Kakarot 與其他解決方案相比,具有更高的安全性和靈活性。其雄心勃勃的路線圖超越了簡單的 L2,這不僅令人興奮,而且對於加強 Starknet 生態系統,進而加強乙太坊本身至關重要。Kakarot 絕對是一個值得密切關注的項目。
最後,我想說,Kakarot 是一個很酷的項目,而且不止我一個人這麼認為……

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*原文內容及圖片來源: 深入分析 Kakarot zkEVM:zkVM 与 EVM 兼容性之间的桥梁 – Foresight News
*封面圖片為AI生成之假想示意圖,生成出處網址: Pics for CW – Playground (playgroundai.com)