zkEVM для верификации блоков на уровне 1 (l1)

zkEVM — это технология, которая использует доказательства с нулевым разглашением для верификации выполнения блоков Эфириума. Вместо того чтобы требовать от каждого повторного выполнения всех транзакций в блоке, один специализированный участник (называемый «прувером») выполняет блок и генерирует криптографическое доказательство правильности выполнения. Затем любой узел может верифицировать это доказательство — процесс, который на порядки дешевле, чем повторное выполнение всех транзакций.

Проблема повторного выполнения

Сегодня Эфириум использует модель верификации «N из N»: каждый валидатор должен независимо повторно выполнить каждую транзакцию в каждом блоке, чтобы убедиться, что предложенные изменения состояния верны. Хотя этот подход является максимально не требующим доверия, он создает фундаментальное узкое место.

Проблема заключается в том, что пропускная способность Эфириума ограничена тем, что может обработать средний валидатор. Повышение позволило бы проводить больше транзакций в блоке, но это также повысило бы требования к оборудованию для валидаторов. Это ставит под угрозу децентрализацию — если для запуска валидатора требуется дорогостоящее оборудование, меньше людей смогут участвовать в обеспечении безопасности сети.

zkEVM предлагает выход из этого компромисса. Перейдя от принципа «каждый выполняет повторно» к принципу «один доказывает, все верифицируют», Эфириум может безопасно увеличить лимит газа без повышения требований к оборудованию валидаторов.

Как работает верификация zkEVM на уровне 1 (l1)

Верификация zkEVM преобразует валидацию блока в модель «1 из N»:

1. Выполнение: Прувер выполняет все транзакции в блоке, отслеживая каждое изменение состояния.
2. Доказательство: Прувер генерирует криптографическое доказательство (SNARK или STARK), которое подтверждает правильность выполнения.
3. Верификация: Валидаторы верифицируют доказательство вместо повторного выполнения транзакций — это значительно дешевле, чем полное повторное выполнение.

Гарантия безопасности остается прежней: если выполнение было неверным, сгенерировать действительное доказательство невозможно. Но теперь, вместо того чтобы каждый узел выполнял дорогостоящие вычисления, это делает только прувер, а верификация обходится достаточно дешево, чтобы не ограничивать лимит газа.

zkEVM типа 1

zkEVM классифицируются по типам в зависимости от их совместимости с Эфириумом:

• Тип 1: Полностью эквивалентны Эфириуму. Никаких модификаций EVM, поэтому любой блок Эфириума может быть доказан точно в том виде, в каком он есть.
• Типы 2-4: Идут на различные компромиссы, изменяя поведение EVM для упрощения доказательства.

Для верификации на уровне 1 (l1) тип 1 имеет решающее значение. zkEVM должен быть способен доказать любой действительный блок Эфириума, включая пограничные случаи и исторические блоки. Любое отклонение от точного поведения Эфириума создало бы проблемы с консенсусом.

Исследования zkEVM, проводимые Фондом Ethereum, сосредоточены на реализациях типа 1, которые полностью совместимы с существующим выполнением в Эфириуме.

Преимущества для Эфириума

Более высокая пропускная способность

Когда верификация обходится дешево, лимит газа может безопасно увеличиваться. Это расширяет емкость сети и помогает стабилизировать комиссии в периоды высокого спроса. Текущий лимит газа частично ограничен оборудованием валидаторов — zkEVM снимает это ограничение.

Более сильная децентрализация

При верификации zkEVM валидаторам нужно только верифицировать доказательства, а не выполнять транзакции. Это значительно снижает требования к оборудованию для запуска валидатора, позволяя большему числу людей участвовать в обеспечении безопасности сети. Большее разнообразие валидаторов усиливает устойчивость Эфириума к цензуре и его общую надежность.

Обратите внимание, что само доказательство требует значительных вычислительных ресурсов, превышающих возможности текущего оборудования валидаторов. Однако, в отличие от валидации, доказательство не обязательно должно быть децентрализовано таким же образом: для каждого блока требуется только одно правильное доказательство, и любой может быстро его верифицировать. Исследования рынков пруверов, агрегации доказательств и аппаратного ускорения направлены на то, чтобы процесс доказательства оставался конкурентным и доступным, а не концентрировался в руках нескольких крупных операторов.

Предсказуемая финальность

Верификация доказательств выполняется за постоянное время независимо от сложности блока. Это делает время аттестации более предсказуемым и сокращает количество пропущенных аттестаций, которые могут возникать, когда валидаторы не успевают вовремя обработать сложные блоки.

Проблемы доказательства в реальном времени

Главной проблемой для верификации zkEVM на уровне 1 (l1) является скорость. Блоки Эфириума создаются каждые 12 секунд, что означает, что доказательства должны генерироваться в аналогичные сроки, чтобы быть полезными для консенсуса.

Текущим реализациям zkEVM могут потребоваться от нескольких минут до нескольких часов для доказательства одного блока. Исследования сосредоточены на устранении этого разрыва с помощью:

• Параллелизации: Распределение работы по доказательству между несколькими машинами.
• Специализированного оборудования: Разработка схем и оборудования, оптимизированных для доказательств с нулевым разглашением.
• Алгоритмических улучшений: Более эффективные системы доказательств и дизайн схем.
• Инкрементального доказательства: Генерация доказательств по мере выполнения транзакций, а не после.

Текущие исследования и реализации

Фонд Ethereum финансирует исследования zkEVM через команду Privacy Stewards of Ethereum (PSE) (opens in a new tab). Ключевые направления исследований включают:

• Доказательство в реальном времени: Генерация полных доказательств блока в течение 12-секундных слотов.
• Интеграция клиентов: Стандартизация интерфейсов между клиентами выполнения и пруверами.
• Экономические стимулы: Разработка устойчивых рынков пруверов и структур комиссий.

Статус реализации

Несколько реализаций zkVM разрабатываются и тестируются для доказательства блоков Эфириума:

Они используют виртуальные машины на базе RISC-V для выполнения байт-кода EVM, а затем генерируют доказательства с нулевым разглашением правильного выполнения. Актуальные результаты тестов и прогресс отслеживаются в трекере zkVM Фонда Ethereum (opens in a new tab).

Как zkEVM сочетается с другими обновлениями

Верификация zkEVM на уровне 1 (l1) связана с несколькими другими пунктами дорожной карты Эфириума:

• Деревья Веркла: Обеспечивают меньшие размеры свидетелей для верификации при отсутствии состояния, сокращая объем данных, с которыми нужно работать пруверам.
• Отсутствие состояния: zkEVM является ключевым фактором — благодаря доказательствам выполнения с нулевым разглашением узлам не нужно полное состояние для верификации блоков.
• Разделение предлагающего и создающего (PBS): Создатели блоков потенциально могли бы интегрировать генерацию доказательств, или мог бы появиться отдельный рынок пруверов.
• Однослотовая финализация: Более быстрая генерация доказательств могла бы обеспечить однослотовую финализацию с криптографическими гарантиями.

Дополнительная литература

• zkEVM Foundation (opens in a new tab) — официальный центр исследований zkEVM Фонда Ethereum.
• Ethproofs (opens in a new tab) — отслеживание гонки за доказательство Эфириума в реальном времени.
• zkevm.fyi (opens in a new tab) — техническая книга о zkEVM для уровня 1 (l1).
• Спецификации PSE zkEVM (opens in a new tab) — технические спецификации.
• The Verge (opens in a new tab) — обзор улучшений верификации от Виталика.
• Блог EF zkEVM (opens in a new tab) — анализ производительности от команды EF.

Последнее обновление страницы: 6 июня 2026 г.

J

w (opens in a new tab)

Посмотреть участников