机构名：Mint Ventures
研究员：王叶、李雨轩
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我们的视频号：WEB3 FOUNDERS REAL TALK
Polygon围绕以太坊的扩容提供了非常综合的方案，综合素质比较优秀，属于值得长期关注的项目，具体关注逻辑总结如下：
以太坊扩容是目前加密行业想要引入更多用户所面临的头号问题，扩容问题的解决方案是一个巨大的市场
Polygon PoS的过往发展积累了较好的用户和开发者口碑，也始终与以太坊社区保持着紧密的联系，用户、开发者以及以太坊社区的良好关系为Polygon提供了比较稳固的基本盘
团队大力投入的ZK Rollup（Zero Knowledge Rollup）是目前最被看好的扩容技术方案之一，并且Polygon通过持续的资金投入和几次成功的并购，在ZK领域已经积累了一定的人才优势和技术先发优势，是未来极有希望的业务增长点
团队具备比较优秀的战略水平和执行力，体现为良好的业务前瞻水平、快速的业务落地能力以及出色的市场营销和商务拓展能力，其在引入传统企业和非Web3互联网企业的成绩尤其出众
横向比较其他公链项目，其总体估值水平目前处于偏低区间
Polygon PoS在后续的公链竞争中失速，无法吸引和留存开发者和用户
以太坊扩容发生重大技术路线转变，ZK Rollup方向不再被社区所认可，冲击Polygon相关业务的前景
Polygon的ZK Rollup子项目的研发进度大幅不及预期
Polygon PoS的官方跨链桥出现重大安全事故
通过横向的指标比对，即使在不考虑ZK Rollup子项目价值的情况下，我们判断Polygon市值相对其他Layer 1项目的估值也处于偏低位置；通过对比自身历史数据，我们判断目前Polygon的估值处在中位区间。
更多内容，详见估值水平一节。
本文由笔者基于撰文时的项目信息、市场背景写就。受限于作者的认知和信息局限，文章内容可能存在数据、事实、分析推演层面的错误，欢迎同业交流指正，本文所有内容均不构成投资建议。
Polygon 致力于解决以太坊的扩容问题，旗下共有6种扩容方案，具体包括：
Polygon PoS：是一条EVM（以太坊虚拟机，Ethereum Virtual Machine）兼容的侧链，于2020年6月1日上线，是目前Polygon的主要业务。
Polygon Avail：目标是成为区块链世界通用的数据可用性层（各种侧链、Layer2将完整交易记录上传到以太坊主链验证和存档，并且确保可以随时调取和使用） 在Avail的设想中，各种侧链、Layer2将所有的交易数据统一上传至Avail，Avail来对交易数据进行排序和记录，通过密码学的手段来保证交易数据准确并且可验证，从而保证了数据可用。如此对于其他的侧链和Layer2而言，则可以省去这部分成本。Polygon Avail已经于2022年6月29日上线了测试网。
Polygon Nightfall：Nightfall是Polygon与安永合作成立的一个面向企业客户的Optimistic Rollup，同时结合了部分零知识证明的特性，目前已经在测试网阶段。
Polygon zkEVM：最初项目名为Hermez，在2021年8月Hermez被Polygon收购后更名为Polygon zkEVM。Polygon zkEVM是一个ZK Rollup，拥有操作码层级的兼容度。在V神的EVM兼容性等级分类中，当前Polygon zkEVM与Scroll并列为第三级，超过其他ZK Rollup，在EVM兼容性方面处于目前的ZK Rollup里的前列。
Polygon Zero：2021年11月，Polygon收购mir并改名Polygon Zero。Poygon Zero在2022年1月发布了Plonky2，据官网材料表示，Plonky2是世界上最快的递归零知识证明器（后文会详细介绍），也是Polygon Zero的一个核心组成部分。Polygon Zero预计2022Q4初步上线测试网，实现分片 zkEVM。
Polygon Miden：2021年11月，Polygon宣布计划开发以太坊扩容产品Polygon Miden，Miden使用ZK-Stark技术从而可以对抗量子计算，强调对链下交易验证的能力。Miden预计2023Q1上线主网。
在这6种扩展方案里，ZK Rollup的3个项目zkEVM、Zero、Miden在设计上具有完全等同于以太坊主网的安全性，而Polygon PoS则相对安全性要低一些。
来源 ：Polygon官网
除了上述的扩展方案之外，Polygon还推出了自己的DID系统Polygon ID，以及开发者工具Edge和Supernets。
从Polygon目前的发展来看，Polygon PoS是Polygon的基本盘，而由Polygon zkEVM、Polygon Miden、Polygon Zero和Polygon Nightfall组成的ZK Rollup矩阵，则是目前较被市场认可的潜在增长点，我们将在下文着重介绍Polygon的这两部分业务。
Polygon PoS
Polygon PoS于2020年6月1日正式上线主网，是目前Polygon正在运行的主要业务。
技术架构：
与BNB Chain、Solana等相对独立的区块链不同，Polygon PoS是以太坊的一条侧链，我们有必要先来简单了解其架构。Polygon PoS架构总体可以分为三层：
在以太坊链上部署的一系列合约
PoS的Checkpoint节点
Matic 侧链
来源：Polygon官网
在架构中起核心作用的是“PoS的Checkpoint节点”，正是这些节点生产并验证了Matic侧链上的所有区块，并且定期地在以太坊和Matic侧链之间进行信息同步。具体而言，这些PoS节点通过监听以太坊链上的事件将以太坊主网的信息传递给Matic侧链；通过定期地将Matic侧链生成的多个区块聚合到Merkle树发布到以太坊链上，从而实现Matic侧链->以太坊主网的信息同步。
由上述流程，我们也可以发现Polygon的以太坊侧链架构与Rollup等L2以及其他独立的L1之间的区别：
相比于Solana等独立的L1，Polygon验证节点的核心工作就包括将信息在以太坊主链和Matic侧链之间进行同步，即无法脱离其主链（以太坊）独立存在。
而相比于Arbitrum、Optimism等Rollup，虽然Rollup的Sequencer(排序器)与Polygon的PoS节点都承担着将侧链/Rollup信息同步到主网的作用，但是Rollup的Sequencer向以太坊主网的智能合约传递信息时需要进行严格的校验，因而使得其能够继承以太坊主链的安全性。而Polygon的架构中，信息从Matic侧链->以太坊主网的步骤更多的是结果同步，而不是校验，因而整个Polygon PoS的安全性事实上是由其PoS节点来决定的，从这个角度而言，Polygon则与Solana等独立的L1一样，需要自行来保障其安全性。
生态进展：
自2020年上线以来，Polygon PoS经过了一段时间的蛰伏期，进入2021年二季度以后，Polygon的发展非常迅速，是继以太坊、BNB Chain之后第三条具有比较完善生态应用的公链。
分业务领域来看，Polygon在DeFi领域的追赶相当迅速，在2021年的相当长时间内，Polygon的TVL都仅次于以太坊和BNB Chain。
这种快速发展的原因可能有两点：一是与其他要做“以太坊杀手”的公链相比，Polygon从最开始就把自己定义为以太坊的一个补充，团队也邀请了以太坊基金会的成员来做顾问，其侧链的定位也可发现其对以太坊的友好态度。正是这种和以太坊社区尤其是开发者的良好关系，使得Defi龙头Uniswap、Aave、Curve在进行多链扩张时，第一个选择的链都是Polygon。
二是在2021年4月底，Polygon推出了1.5亿美元的DeFi发展基金，来补贴用户使用Polygon网络。在相当长的时间内，在Polygon的Aave存借或者Curve做LP都可以获得Polygon官方给予的MATIC代币奖励。
数据来源： Defillama
不过或许是由于DeFi龙头们的品牌效应太过明显，Polygon链上DeFi项目的创新度略显不足。从TVL角度来看，在排名前10的项目中，只有Quickswap、KlimaDAO是Polygon原生的项目，其他项目均源自其他链，而Quickswap是Uniswap v2的Fork，KlimaDAO则可以被视作Ohm的fork。
在NFT方面，Polygon展现出了强大的布局眼光，在2021年6月底，Opensea支持了Polygon链，Polygon与以太坊几乎各自分走了NFT的高端与低端市场。此后，受益于廉价快速的交易体验，Polygon链上NFT交易量一度接近甚至超越以太坊的水平线。但Polygon链上NFT交易均价极低，常常不足100美元，总交易额也大幅低于以太坊，在NFT熊市来临时，专注低端NFT市场的Polygon表现出了更明显的下滑趋势。
来源：Opensea，Mint Ventures整理
数据来源：Crypto Slam，Mint Ventures整理
在游戏和元宇宙方面，元宇宙的两个龙头项目 Decentraland 和 The Sandbox分别于2021年的4月和6月部署在了Polygon链上。根据Footprint的数据统计，Polygon链上的活跃游戏项目在近一年的大部分时间内都仅次于BNB Chain，而在今年7月份更是反超了BNB Chain，成为活跃游戏项目最多的区块链。
数据来源：https://www.footprint.network/chart/Active-Projects-by-Chain-New-fp-28725?on_date=past365days~
在2021年7月，Polygon宣布成立Polygon Studios，专注在NFT、Gaming和Metaverse领域的投资。到今天为止，根据Messari的数据，Polygon Studios已经投资了超过36个项目。另外Polygon的联合创始人Jaynti Kanani 和 Sandeep Nailwal 也是非常活跃的天使投资人，他们分别投资了25、69个项目。而这些项目几乎都会部署在Polygon链上。
另外值得一提的是，Aave团队的底层社交协议Lens Protocol也选择构建在Polygon上，主打碳中和的Toucan Protocol以及KlimaDAO也部署在Polygon，显示Polygon也支撑了一部分Web3领域内稀缺的方向性创新。
在链下的扩展方面，鉴于Polygon在以太坊生态内的特殊地位，以及相比以太坊而言更优秀的环境友好性（ETH Merge之前）和低廉快速的体验，Polygon是Web2及传统企业想要试水区块链或者web3的最佳选择之一。仅近半年内，Polygon与Web2及传统企业建立合作关系的情况就包括：
9月12日，星巴克宣布与 Polygon 合作，利用Polygon提供的区块链技术来支撑其会员和合作伙伴忠诚度平台–Starbucks Odyssey；
7月18日，梅赛德斯奔驰推出了构建在Polygon上的数据市场Acentrik；
7月13日，Polygon入选了Disney的加速器计划，是同批6个项目中唯一的公链项目；
5月23日，电商巨头eBay在Polygon链上发行了其首个NFT系列，用户可以直接在eBay网站上购买NFT；
5月10日，社交巨头Meta宣布与Polygon合作为Facebook 和 Instagram创建NFT平台；
如何引入更多的用户，是整个Web3世界的长期课题。传统企业以及Web2巨头具有数千万乃至上亿、上十亿的用户，从实现路径而言，与他们合作是Web3引入用户的切实可行之路。在这方面，Polygon所取得的进展要远远好过其他公链。虽然上述探索都还在早期，不过我们可以期待，未来Polygon与传统企业以及Web2巨头会有更深度的合作，从而为Polygon乃至为整个Web3世界带来更多的用户。
以上，我们或许可以勾勒出Polygon PoS生态发展的一些脉络：
Polygon PoS发展的最核心基础是其低廉的费用和以太坊社区的支持。虽然Arbitrum和Optimism也同样有以太坊社区的支持，但是其链上的Gas费用(单次几十美分~几美元)对于高频交互而言仍然太贵。在以太坊生态内，如果想要做一些链上交互较为频繁的应用，Polygon几乎是唯一选择。
以交易和借贷为代表的DeFi协议是链上的基础设施，支撑着链上的各类活动。蓝筹DeFi协议具有被用户所认可的体验、尽职负责的团队、以及优秀履约历史带来的信任，重复造轮子必要性不大，所以Polygon采取了简单的补贴龙头策略，Aave、Curve、Uniswap以及Quickswap，已经可以满足绝大部分用户的DeFi需求。
游戏和元宇宙领域更重视独特的体验，不同项目之间的体验差异较大，Polygon在这个领域采取了投资 孵化的策略进行了广泛的布局，通过投资给Polygon链上带来更多的优质项目。
在Web3之外的更广阔的世界里，Polygon积极地与各个巨头进行合作，从而实现“将世界带入以太坊”的愿景。
ZK Rollup
Rollup是以太坊目前执行层最被认可的扩容方案，其核心是在以太主网之外执行事务，而只将数据发布到以太坊主网，从而实现扩容的目的。
目前Rollup有两种主流方案，Optimistic Rollup以及ZK Rollup,两者的主要区别在于，主网如何来验证Rollup上传的交易。
Optimistic Rollup 并不验证这些交易，而是“乐观地”假设交易默认都是善意的，设置了一段时间（7天）的挑战期，任何对这些交易有疑问的人都可以在挑战期内通过提交「欺诈证明」来挑战这些交易。
ZK Rollup则是将链下运行计算的结果汇总成一个「有效性证明」，然后将这个「有效性证明」提交到以太坊主网。在零知识证明的机制下，以太坊主网的合约虽然并不“了解”交易的实际情况，却能通过对这个「有效性证明」的验证来验证这一批交易的真实性，从而保证ZK Rollup可以在继承以太坊主网安全性的前提下实现扩容。
ZK Rollup是Polygon所深度布局的业务方向，在21年8月宣布要使用10亿美金来支持ZK技术，Polygon的zkEVM、Miden、Zero 3个扩容项目也都是ZK Rollup的方案（Nightfall也用到了一些zk的技术）。相比Optimistic Rollup，ZK Rollup“随着 ZK-SNARK 技术的改进，中长期内会在所有用例方面胜出”(Vitalik, 2021)，只不过由于开始发展的时间较晚，目前ZK Rollup的整体发展进度受制于EVM兼容不足，Polygon致力于解决这一问题，不过赛道内也有Scroll、Zksync、Starkware等强劲的竞争对手，关于ZK Rollup的竞争格局，我们将在ZK Rollup 赛道格局一节详细讨论。
Polygon zkEVM：强调EVM兼容性的ZK Rollup
Polygon zkEVM原本叫做Hermez，Hermez曾经有个1.0版本的产品，已经在2021年3月成功上线，这个版本可以支持转账支付场景，但是并不兼容EVM。
在2021年7月，Hermez团队宣布开发zkEVM(Hermez 2.0)，开发完成后将为以太坊带来一个完全兼容的zkEVM。紧接着在2021年8月，Polygon以2.5亿美元收购Hermez，原Hermez代币HEZ按照1 HEZ = 3.5 MATIC的汇率进行兑换，通过代币的形式完成了收购，同时Hermez团队的26名成员也并入了Polygon团队。
Polygon zkEVM（Hermez 2.0）的架构如下图所示：
来源：https://docs.hermez.io/zkEVM/Overview/Overview/#zkevms-architectural-overview
Polygon zkEVM的详细架构较为复杂，不过官方文档有比较清晰的描述，有兴趣的读者可以前往官方文档(https://docs.hermez.io/zkEVM/Overview/Overview/)了解更多，我们在此简单描述Polygon zkEVM的架构：
zkNode，其中包括排序器(Sequencer)、聚合器(Aggregator)和同步器(Synchronizer)
Sequencer 接收来自用户的交易，将它们作为一个批次进行预处理，然后将该批次作为有效的交易提交给 PoE（效率证明，Proof of Efficiency） 智能合约。任何拥有运行 zkEVM 节点所需软件的人都可以成为 Sequencer，提议有效批次的Sequencer可以收到交易请求者或网络用户支付的费用的激励。
Aggregator 的任务是为 Sequencer 提出的 L2 交易提供有效性证明。除了运行zkNode之外，Aggregator 还需要专门的硬件–zkProver来创建zk Proof（零知识有效性证明）。作为提供这个服务的报酬，Aggregator可以向Sequencer 收取MATIC费用。
Synchronizer负责从以太坊区块链读取事件，包括新批次以保持状态完全同步。同时Synchronizer对外提供接口来获取数据，其中包括Sequencer发布的交易数据和Aggregator 发布的有效性证明。
zkProver是Polygon zkEVM的核心组件，也是最为复杂的模块。核心的计算和执行过程都是在zkProver，也就意味着EVM的兼容性需要由zkProver来保证。zkProver内部还细分一个主状态机执行器、一组辅助状态机，以及SNARK证明组件和STARK递归证明组件。
zkProver架构 来源：官方文档
效率证明 (PoE) 共识算法。在Polygon zkEVM中，产生新的批次的Sequencer可以获得维护网络共识的奖励，PoE机制主要用于选择哪个Sequencer可以来提交批次，PoE算法可以尽可能高效、去中心化地维护整个Rollup网络的工作正常进行。
Layer X 到 Layer Y 的桥，负责将资金从任意Layer传递到其他Layer 。
在今年7月20日，Polygon开源了其zkEVM的代码，计划在今年Q3开放无许可的公开测试网，并在2023年初正式主网上线。
Polygon Zero： 极快的递归证明
Polygon Zero的前身是Mir。Mir在2019年成立，一直在探索递归ZK证明。递归证明简而言之就是“对证明的证明”，即可以通过对「一个交易」的验证来验证「一组交易」，从而提高对证明的验证效率。Mir团队在2020年发布了递归证明Plonky，可以在15秒内生成递归证明。
在 2021 年 12 月，Polygon 以 4 亿美元(1亿美金 1.9亿枚MATIC代币)收购了 Mir，并将Mir更名为Polygon Zero，此次收购与对Hermez的收购一样，也同时将Mir团队全部并购到了Polygon团队中。
在收购的同时，Zero宣布发布了Plonky2，可以在Macbook Pro上仅用0.17秒就生成一个递归证明，比现有的方案速度提升了100倍，同时也可以在20秒的时间就完成任意证明（不仅限于递归证明），Plonky2已经在2022年1月开源。
Polygon Zero希望建设由Plonky2支持的zkEVM，如果实现，这将可能是最高效快速的ZK证明系统。Zero目前并没有详细的公开文档，根据官网及Mir的部分文档，Polygon Zero的系统内的证明流程如下：
来源：Polygon官网
系统对每两笔交易生成一个聚合证明。
再对两个聚合证明生成一个新的聚合证明，层层递归，最终形成一个针对整个区块内全部交易（最高3000笔）的聚合证明。
再对这笔聚合证明生成一个区块证明。
最终将这个区块证明上传至以太坊主网。
Plonky2所提供的快速递归能力是实现上述流程的关键所在。在这种架构下，Zero将会有如下几个显著的优点：
递归证明的特性大大降低了新的验证者在加入网络时验证历史交易的成本。
递归证明的大小只有45kb。
由于最底层的证明生成是可并行的，这就给予了Zero的架构“横向扩展”的能力：仅需在网络中添加更多的机器就可以提高网络的性能。这也就意味着协议的吞吐量不受网络上最弱节点的限制，而仅受网络内的总计算量限制。
除此以外，并行的递归证明架构，还使得Polygon Zero的节点天然地获得了分片特性。
分片的核心，是将一段时间内的交易记录，分给不同群体各自处理一个分片，然后整合成完整区块。例如原先系统每秒处理100笔交易，现在把系统分为10片，每片每秒处理100笔交易，理论上系统将拥有每秒1000笔交易的并行处理能力。
然而分片的一个重点问题在于，整个区块的负责人，必须验证每个分片内的记录都是正确的，因为每个分片都相对中心化和易出错，假设原先51%攻击才能修改主网的一笔记录，而直接攻击分片一笔记录的门槛是5.1%。
显然，在验证时，我们不可能要求一个验证者完整重算原先各种分片内的交易，这样分片就完全失去了扩容的价值。而在传统领域中，整体区块是无法直接验证单个分片的。因而，以太坊等公链的分片，通常采取如下的策略：
每个分片内部必须存在博弈，例如将打包者和出片者分拆，让打包者各自打包后向出片者竞价出售，出片者则保证绝对随机产生。
总体的验证委员会也需要分工来保证效率，但必须是每次足够随机的分配，且委员会需要经常进行重分配，否则验证者只需攻破一个验证组就可以轻松地删除记录。
通过KZG承诺(Kate-Zaverucha-Goldberg 多项式承诺)等方案，让验证者各自验证碎片，来尽可能降低数据缺失的可能性。
我们可以看到，在整个打包-出块-验证的过程中，需要有若干基于博弈的复杂机制来保证安全性，这是相对低效的并行处理（分片）模式。
来源：https://mirprotocol.org/blog/Recursive-proofs-on-Mir
但是在Polygon Zero中，由于递归零知识证明的特性，使得整个区块的负责人可以轻松从每个细分区域的证明中轻松直接读取交易的有效性。因此，Polygon zero分片（并行处理）的机制，要远比传统基于博弈论的分片简单高效。
来源：https://mirprotocol.org/blog/Recursive-proofs-on-Mir
当然，ZK Rollup级别的分片只能促进Layer2自身的高效运转，若要实现全系统的扩容，还需要增加整个ZK Rollup对交易的压缩率。
Polygon Miden：基于STARK的开源zkVM
Polygon Miden是一个基于STARK(Scalable Transparent Argument of Knowledge)的ZK Rollup。目前绝大多数的ZK Rollup都是基于SNARK(Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge)的，只有Starkware和Polygon Miden在开发基于STARK的ZK Rollup。
关于：STARK与SNARK
ZK-SNARKs在2012年提出，相关的研究和实践（Zcash、Loopring以及摩根大通）较多，总体更加成熟。在验证时间、压缩效果、Gas 消耗等指标方面均占有优势。
ZK-STARKs在2018年正式发表于学术论文，提出者是Starkware团队，相比SNARK主要具有免初始化可信设置、量子抗性的优势，被认为是长期来看更加安全的证明方案。
两者之间的对比可见下表:
来源：https://consensys.net/blog/blockchain-explained/zero-knowledge-proofs-starks-vs-snarks/
Miden的架构如下图所示：
来源：Polygon官网
交易首先会分发送给 Miden 的执行节点；
执行节点一次将5000笔交易捆绑到区块中，并生成STARK证明；
Miden Layer 2将200个区块聚合在一起，生成一个STARK证明a，来证明这 200 个捆绑的区块（每个包含 5,000 个交易）是有效的；
最终STARK证明a将会被上传到以太坊来达成共识。
Miden 的核心组成部分包括 Miden VM和Winterfell：
Miden VM 前身为Distaff VM — 第一个基于 STARK 的虚拟机。Distaff 自 2020 年初以来一直处于开发阶段，并经历了多次开发和用户测试迭代。
Winterfell则是一个高性能的STARK证明器，由Miden的创始人Bobbin在Facebook时领导开发。
根据官方的介绍，我们总结Miden的主要特点如下：
相比采用SNARK证明的ZK Rollup，Miden采用了长期来看更加安全的STARK证明(虽然短期更贵，但是后续可以通过递归证明的方式来处理)；
