L1 blok doğrulaması için zkEVM

zkEVM, Ethereum blok yürütmesini doğrulamak için sıfır bilgi ispatları kullanan bir teknolojidir. Her 'nın bir bloktaki tüm işlemleri yeniden yürütmesini gerektirmek yerine, ("ispatlayıcı" adı verilen) tek bir uzmanlaşmış aktör bloğu yürütür ve yürütmenin doğru olduğuna dair kriptografik bir ispat üretir. Ardından herhangi bir düğüm bu ispatı doğrulayabilir; bu süreç, tüm işlemleri yeniden yürütmekten kat kat daha ucuzdur.

Yeniden yürütme sorunu

Bugün Ethereum, "N'de N" doğrulama modeli kullanır: her doğrulayıcı, önerilen durum değişikliklerinin doğru olduğunu doğrulamak için her bloktaki her işlemi bağımsız olarak yeniden yürütmelidir. Bu yaklaşım maksimum düzeyde güven gerektirmese de, temel bir darboğaz yaratır.

Sorun şu ki, Ethereum'un işlem hacmi ortalama bir doğrulayıcının işleyebileceği ile sınırlıdır. 'ni artırmak blok başına daha fazla işleme izin verir, ancak aynı zamanda doğrulayıcılar için donanım gereksinimlerini de artırır. Bu durum merkeziyetsizliği tehdit eder; eğer bir doğrulayıcı çalıştırmak pahalı donanımlar gerektirirse, ağı güvence altına almaya daha az kişi katılabilir.

zkEVM bu ödünleşimden bir çıkış yolu sunar. "Herkes yeniden yürütür" modelinden "biri ispatlar, herkes doğrular" modeline geçerek Ethereum, doğrulayıcı donanım gereksinimlerini artırmadan gaz limitini güvenle yükseltebilir.

zkEVM L1 doğrulaması nasıl çalışır

zkEVM doğrulaması, blok doğrulamasını "N'de 1" modeline dönüştürür:

1. Yürütme: Bir ispatlayıcı, her durum değişikliğini izleyerek bir bloktaki tüm işlemleri yürütür
2. İspatlama: İspatlayıcı, yürütmenin doğruluğunu onaylayan kriptografik bir ispat (bir SNARK veya STARK) üretir
3. Doğrulama: Doğrulayıcılar işlemleri yeniden yürütmek yerine ispatı doğrular; bu, tam bir yeniden yürütmeden çok daha ucuzdur

Güvenlik garantisi aynı kalır: eğer yürütme yanlışsa, geçerli bir ispat üretilemez. Ancak şimdi, her düğümün pahalı hesaplamalar yapması yerine, bunu yalnızca ispatlayıcı yapar ve doğrulama, gaz limitini kısıtlamayacak kadar ucuzdur.

Tip 1 zkEVM'ler

zkEVM'ler, Ethereum ile uyumluluklarına göre tiplere ayrılır:

• Tip 1: Tamamen Ethereum eşdeğeri. EVM'de hiçbir değişiklik yapılmaz, bu nedenle herhangi bir Ethereum bloğu tam olarak olduğu gibi ispatlanabilir
• Tip 2-4: İspatlamayı kolaylaştırmak için EVM davranışını değiştirerek çeşitli ödünleşimler yapar

L1 doğrulaması için Tip 1 esastır. zkEVM, uç durumlar ve geçmiş bloklar dahil olmak üzere herhangi bir geçerli Ethereum bloğunu ispatlayabilmelidir. Ethereum'un kesin davranışından herhangi bir sapma, mutabakat sorunları yaratacaktır.

Ethereum Vakfı'nın zkEVM araştırması, mevcut Ethereum yürütmesiyle tam uyumlu olan Tip 1 uygulamalarına odaklanmaktadır.

Ethereum için faydaları

Daha yüksek işlem hacmi

Doğrulama ucuz olduğunda, gaz limiti güvenle artabilir. Bu, ağ kapasitesini genişletir ve yüksek talep dönemlerinde ücretlerin dengelenmesine yardımcı olur. Mevcut gaz limiti kısmen doğrulayıcı donanımı tarafından kısıtlanmaktadır; zkEVM bu kısıtlamayı ortadan kaldırır.

Daha güçlü merkeziyetsizlik

zkEVM doğrulaması ile doğrulayıcıların işlemleri yürütmek yerine yalnızca ispatları doğrulaması gerekir. Bu, bir doğrulayıcı çalıştırmak için gereken donanım gereksinimlerini önemli ölçüde düşürerek daha fazla kişinin ağı güvence altına almaya katılmasına olanak tanır. Daha fazla doğrulayıcı çeşitliliği, Ethereum'un sansür direncini ve dayanıklılığını güçlendirir.

İspatlamanın kendisinin, mevcut doğrulayıcı donanımından daha büyük, önemli hesaplama kaynakları gerektirdiğini unutmayın. Ancak doğrulamanın aksine, ispatlamanın aynı şekilde merkeziyetsiz olması gerekmez: blok başına yalnızca bir doğru ispat gereklidir ve herkes bunu hızlı bir şekilde doğrulayabilir. İspatlayıcı piyasaları, ispat toplama ve donanım hızlandırma üzerine yapılan araştırmalar, ispatlamanın birkaç büyük operatör arasında yoğunlaşmak yerine rekabetçi ve erişilebilir kalmasını sağlamayı amaçlamaktadır.

Öngörülebilir kesinlik

İspat doğrulaması, blok karmaşıklığından bağımsız olarak sabit sürede çalışır. Bu, onay zamanlamasını daha öngörülebilir hale getirir ve doğrulayıcılar karmaşık blokları zamanında işlemekte zorlandığında ortaya çıkabilecek kaçırılmış onayları azaltır.

Gerçek zamanlı ispatlama zorlukları

zkEVM L1 doğrulaması için temel zorluk hızdır. Ethereum blokları her 12 saniyede bir üretilir, bu da ispatların mutabakat için yararlı olabilmesi adına benzer bir zaman dilimi içinde üretilmesi gerektiği anlamına gelir.

Mevcut zkEVM uygulamalarının tek bir bloğu ispatlaması dakikalar ila saatler sürebilir. Araştırmalar bu açığı şunlar aracılığıyla kapatmaya odaklanmaktadır:

• Paralelleştirme: İspatlama işini birden fazla makineye dağıtmak
• Özel donanım: ZK ispatlaması için optimize edilmiş devreler ve donanımlar tasarlamak
• Algoritmik iyileştirmeler: Daha verimli ispat sistemleri ve devre tasarımları
• Artımlı ispatlama: İspatları işlemler yürütüldükten sonra değil, yürütülürken üretmek

Mevcut araştırmalar ve uygulamalar

Ethereum Vakfı, zkEVM araştırmalarını Privacy Stewards of Ethereum (PSE) (opens in a new tab) ekibi aracılığıyla finanse etmektedir. Temel araştırma alanları şunları içerir:

• Gerçek zamanlı ispatlama: 12 saniyelik yuvalar içinde tam blok ispatları üretmek
• İstemci entegrasyonu: Yürütüm istemcileri ve ispatlayıcılar arasındaki arayüzleri standartlaştırmak
• Ekonomik teşvikler: Sürdürülebilir ispatlayıcı piyasaları ve ücret yapıları tasarlamak

Uygulama durumu

Ethereum blok ispatlaması için çeşitli zkVM uygulamaları geliştirilmekte ve test edilmektedir:

Bunlar, EVM bayt kodunu yürütmek için RISC-V tabanlı sanal makineler kullanır ve ardından doğru yürütmenin ZK ispatlarını üretir. Güncel test sonuçları ve ilerleme, Ethereum Vakfı'nın zkVM izleyicisinde (opens in a new tab) takip edilmektedir.

zkEVM diğer güncellemelerle nasıl uyum sağlar

zkEVM L1 doğrulaması, diğer birkaç Ethereum yol haritası öğesiyle bağlantılıdır:

• Verkle Ağaçları: Durumsuz doğrulama için daha küçük tanıklara olanak tanıyarak ispatlayıcıların çalışması gereken verileri azaltır
• Durumsuzluk: zkEVM önemli bir kolaylaştırıcıdır; ZK yürütme ispatları ile düğümlerin blokları doğrulamak için tam duruma ihtiyacı yoktur
• PBS: Blok oluşturucular potansiyel olarak ispat üretimini entegre edebilir veya ayrı bir ispatlayıcı piyasası ortaya çıkabilir
• Tek Yuva Kesinliği: Daha hızlı ispat üretimi, kriptografik garantilerle tek yuva kesinliğini mümkün kılabilir

Daha fazla bilgi

• zkEVM Foundation (opens in a new tab) - Resmi Ethereum Vakfı zkEVM araştırma merkezi
• Ethproofs (opens in a new tab) - Ethereum'u gerçek zamanlı olarak ispatlama yarışını takip edin
• zkevm.fyi (opens in a new tab) - L1 için zkEVM üzerine teknik kitap
• PSE zkEVM Specs (opens in a new tab) - Teknik özellikler
• The Verge (opens in a new tab) - Vitalik'in doğrulama iyileştirmelerine genel bakışı
• EF zkEVM Blog (opens in a new tab) - EF ekibinden performans analizi