L1 ब्लॉक सत्यापन के लिए zkEVM
zkEVM एक ऐसी तकनीक है जो एथेरियम ब्लॉक निष्पादन को सत्यापित करने के लिए ज़ीरो-नॉलेज प्रमाणों का उपयोग करती है। प्रत्येक को एक ब्लॉक में सभी लेनदेन को फिर से निष्पादित करने की आवश्यकता के बजाय, एक एकल विशेष कर्ता (जिसे "प्रूवर" कहा जाता है) ब्लॉक को निष्पादित करता है और एक क्रिप्टोग्राफिक प्रमाण उत्पन्न करता है कि निष्पादन सही था। कोई भी नोड तब इस प्रमाण को सत्यापित कर सकता है—एक ऐसी प्रक्रिया जो सभी लेनदेन को फिर से निष्पादित करने की तुलना में कई गुना सस्ती है।
zkEVM रोलअप के साथ भ्रमित न हों
पुन: निष्पादन की समस्या
आज, एथेरियम "N-of-N" सत्यापन मॉडल का उपयोग करता है: प्रस्तावित स्थिति परिवर्तन सही हैं, यह सत्यापित करने के लिए प्रत्येक सत्यापनकर्ता को स्वतंत्र रूप से प्रत्येक ब्लॉक में प्रत्येक लेनदेन को फिर से निष्पादित करना होगा। हालांकि यह दृष्टिकोण अधिकतम रूप से विश्वासहीन (trustless) है, यह एक बुनियादी बाधा उत्पन्न करता है।
समस्या यह है कि एथेरियम का थ्रूपुट इस बात से सीमित है कि औसत सत्यापनकर्ता क्या संसाधित कर सकता है। बढ़ाने से प्रति ब्लॉक अधिक लेनदेन की अनुमति मिलेगी, लेकिन इससे सत्यापनकर्ताओं के लिए हार्डवेयर आवश्यकताएं भी बढ़ जाएंगी। यह विकेंद्रीकरण के लिए खतरा है—यदि सत्यापनकर्ता चलाने के लिए महंगे हार्डवेयर की आवश्यकता होती है, तो नेटवर्क को सुरक्षित करने में कम लोग भाग ले सकते हैं।
zkEVM इस समझौते से बाहर निकलने का एक रास्ता प्रदान करता है। "हर कोई फिर से निष्पादित करता है" से "एक साबित करता है, हर कोई सत्यापित करता है" में स्थानांतरित होकर, एथेरियम सत्यापनकर्ता हार्डवेयर आवश्यकताओं को बढ़ाए बिना सुरक्षित रूप से गैस की सीमा बढ़ा सकता है।
zkEVM L1 सत्यापन कैसे काम करता है
zkEVM सत्यापन ब्लॉक सत्यापन को "1-of-N" मॉडल में बदल देता है:
- निष्पादन: एक प्रूवर एक ब्लॉक में सभी लेनदेन को निष्पादित करता है, हर स्थिति परिवर्तन को ट्रैक करता है
- प्रमाणन: प्रूवर एक क्रिप्टोग्राफिक प्रमाण (एक SNARK या STARK) उत्पन्न करता है जो निष्पादन की शुद्धता को प्रमाणित करता है
- सत्यापन: सत्यापनकर्ता लेनदेन को फिर से निष्पादित करने के बजाय प्रमाण को सत्यापित करते हैं—यह पूर्ण पुन: निष्पादन की तुलना में नाटकीय रूप से सस्ता है
सुरक्षा गारंटी वही रहती है: यदि निष्पादन गलत था, तो कोई वैध प्रमाण उत्पन्न नहीं किया जा सकता है। लेकिन अब, हर नोड द्वारा महंगी गणना करने के बजाय, केवल प्रूवर ऐसा करता है—और सत्यापन इतना सस्ता है कि यह गैस की सीमा को बाधित नहीं करता है।
टाइप 1 zkEVMs
zkEVMs को एथेरियम के साथ उनकी संगतता के आधार पर प्रकारों में वर्गीकृत किया गया है:
- टाइप 1: पूरी तरह से एथेरियम-समतुल्य। EVM में कोई संशोधन नहीं, इसलिए किसी भी एथेरियम ब्लॉक को बिल्कुल वैसे ही साबित किया जा सकता है
- टाइप 2-4: विभिन्न समझौते करते हैं, प्रमाणन को आसान बनाने के लिए EVM व्यवहार को संशोधित करते हैं
L1 सत्यापन के लिए, टाइप 1 आवश्यक है। zkEVM को किसी भी वैध एथेरियम ब्लॉक को साबित करने में सक्षम होना चाहिए, जिसमें एज केस और ऐतिहासिक ब्लॉक्स शामिल हैं। एथेरियम के सटीक व्यवहार से कोई भी विचलन सहमति संबंधी समस्याएं पैदा करेगा।
एथेरियम फाउंडेशन का zkEVM अनुसंधान टाइप 1 कार्यान्वयन पर केंद्रित है जो मौजूदा एथेरियम निष्पादन के साथ पूरी तरह से संगत हैं।
एथेरियम के लिए लाभ
उच्च थ्रूपुट
जब सत्यापन सस्ता होता है, तो गैस की सीमा सुरक्षित रूप से बढ़ सकती है। यह नेटवर्क क्षमता का विस्तार करता है और उच्च मांग की अवधि के दौरान शुल्क को स्थिर करने में मदद करता है। वर्तमान गैस की सीमा आंशिक रूप से सत्यापनकर्ता हार्डवेयर द्वारा विवश है—zkEVM इस बाधा को दूर करता है।
मजबूत विकेंद्रीकरण
zkEVM सत्यापन के साथ, सत्यापनकर्ता को लेनदेन निष्पादित करने के बजाय केवल प्रमाणों को सत्यापित करने की आवश्यकता होती है। यह सत्यापनकर्ता चलाने के लिए हार्डवेयर आवश्यकताओं को नाटकीय रूप से कम करता है, जिससे अधिक लोग नेटवर्क को सुरक्षित करने में भाग ले सकते हैं। अधिक सत्यापनकर्ता विविधता एथेरियम के सेंसरशिप प्रतिरोध और लचीलेपन को मजबूत करती है।
ध्यान दें कि प्रमाणन के लिए स्वयं महत्वपूर्ण कम्प्यूटेशनल संसाधनों की आवश्यकता होती है, जो वर्तमान सत्यापनकर्ता हार्डवेयर से अधिक है। हालांकि, सत्यापन के विपरीत, प्रमाणन को उसी तरह विकेन्द्रीकृत होने की आवश्यकता नहीं है: प्रति ब्लॉक केवल एक सही प्रमाण की आवश्यकता होती है, और कोई भी इसे जल्दी से सत्यापित कर सकता है। प्रूवर बाजारों, प्रमाण एकत्रीकरण और हार्डवेयर त्वरण में अनुसंधान का उद्देश्य यह सुनिश्चित करना है कि प्रमाणन कुछ बड़े ऑपरेटरों के बीच केंद्रित होने के बजाय प्रतिस्पर्धी और सुलभ बना रहे।
अनुमानित फ़ाइनलिटी
प्रमाण सत्यापन ब्लॉक जटिलता की परवाह किए बिना निरंतर समय में संचालित होता है। यह सत्यापन (attestation) समय को अधिक अनुमानित बनाता है और छूटे हुए सत्यापन को कम करता है जो तब हो सकता है जब सत्यापनकर्ता समय पर जटिल ब्लॉक्स को संसाधित करने के लिए संघर्ष करते हैं।
रीयल-टाइम प्रमाणन की चुनौतियाँ
zkEVM L1 सत्यापन के लिए मुख्य चुनौती गति है। एथेरियम ब्लॉक्स हर 12 सेकंड में उत्पन्न होते हैं, जिसका अर्थ है कि सहमति के लिए उपयोगी होने के लिए प्रमाणों को समान समय सीमा के भीतर उत्पन्न करने की आवश्यकता है।
वर्तमान zkEVM कार्यान्वयन को एक ही ब्लॉक को साबित करने में मिनटों से लेकर घंटों तक का समय लग सकता है। अनुसंधान इस अंतर को पाटने पर केंद्रित है:
- समानांतरीकरण (Parallelization): कई मशीनों में प्रमाणन कार्य वितरित करना
- विशेष हार्डवेयर: ZK प्रमाणन के लिए अनुकूलित सर्किट और हार्डवेयर डिजाइन करना
- एल्गोरिथम सुधार: अधिक कुशल प्रमाण प्रणाली और सर्किट डिजाइन
- वृद्धिशील प्रमाणन (Incremental proving): लेनदेन निष्पादित होने के बाद के बजाय, निष्पादित होते ही प्रमाण उत्पन्न करना
वर्तमान अनुसंधान और कार्यान्वयन
एथेरियम फाउंडेशन Privacy Stewards of Ethereum (PSE) (opens in a new tab) टीम के माध्यम से zkEVM अनुसंधान को वित्तपोषित करता है। प्रमुख अनुसंधान ट्रैक में शामिल हैं:
- रीयल-टाइम प्रमाणन: 12-सेकंड के स्लॉट के भीतर पूर्ण ब्लॉक प्रमाण उत्पन्न करना
- क्लाइंट एकीकरण: निष्पादन क्लाइंट और प्रूवर के बीच इंटरफेस का मानकीकरण करना
- आर्थिक प्रोत्साहन: टिकाऊ प्रूवर बाजार और शुल्क संरचनाएं डिजाइन करना
कार्यान्वयन की स्थिति
एथेरियम ब्लॉक प्रमाणन के लिए कई zkVM कार्यान्वयन विकसित और परीक्षण किए जा रहे हैं:
| कार्यान्वयन | आर्किटेक्चर |
|---|---|
| OpenVM (opens in a new tab) | rv32im |
| RISC Zero (opens in a new tab) | rv32im |
| Airbender (opens in a new tab) | rv32im |
| Jolt (opens in a new tab) | rv32im |
| Zisk (opens in a new tab) | rv64ima |
ये EVM बाइटकोड को निष्पादित करने के लिए RISC-V आधारित वर्चुअल मशीनों का उपयोग करते हैं, फिर सही निष्पादन के ZK प्रमाण उत्पन्न करते हैं। अद्यतित परीक्षण परिणाम और प्रगति को एथेरियम फाउंडेशन के zkVM ट्रैकर (opens in a new tab) पर ट्रैक किया जाता है।
zkEVM अन्य अपग्रेड के साथ कैसे फिट बैठता है
zkEVM L1 सत्यापन कई अन्य एथेरियम रोडमैप आइटम के साथ जुड़ता है:
- वर्केल ट्री (Verkle Trees): स्टेटलेस सत्यापन के लिए छोटे गवाहों (witnesses) को सक्षम करें, जिससे प्रूवर को काम करने के लिए आवश्यक डेटा कम हो जाता है
- स्टेटलेसनेस (Statelessness): zkEVM एक प्रमुख प्रवर्तक है—निष्पादन के ZK प्रमाणों के साथ, नोड्स को ब्लॉक्स को सत्यापित करने के लिए पूर्ण स्थिति की आवश्यकता नहीं होती है
- PBS: ब्लॉक निर्माता संभावित रूप से प्रमाण निर्माण को एकीकृत कर सकते हैं, या एक अलग प्रूवर बाजार उभर सकता है
- सिंगल स्लॉट फ़ाइनलिटी (Single Slot Finality): तेज़ प्रमाण निर्माण क्रिप्टोग्राफिक गारंटी के साथ सिंगल-स्लॉट फ़ाइनलिटी को सक्षम कर सकता है
आगे की पढ़ाई
- zkEVM फाउंडेशन (opens in a new tab) - आधिकारिक एथेरियम फाउंडेशन zkEVM अनुसंधान केंद्र
- Ethproofs (opens in a new tab) - रीयल-टाइम में एथेरियम को साबित करने की दौड़ को ट्रैक करें
- zkevm.fyi (opens in a new tab) - L1 के लिए zkEVM पर तकनीकी पुस्तक
- PSE zkEVM स्पेक्स (opens in a new tab) - तकनीकी विनिर्देश
- द वर्ज (The Verge) (opens in a new tab) - विटालिक का सत्यापन सुधारों का अवलोकन
- EF zkEVM ब्लॉग (opens in a new tab) - EF टीम से प्रदर्शन विश्लेषण