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验证以太坊PoS全节点对安全性至关重要
与以太坊轻客户端相比，验证以太坊全节点的方法具有更高的安全保证。以太坊轻客户端运行在一个独特的算法上，其安全性完全依赖于一个称为"同步委员会"的群体。然而，同步委员会的规模仅为512人，大约每天轮换一次（即约27.3小时）。总质押资产仅为16384 ETH（按512 * 32计算），与连接以太坊生态系统和其他网络的跨链桥每日交易量（超过3亿美元）相比，这个数字微不足道（目前仅约3200万美元ETH质押）。
另一个问题是同步委员会并不总是签署区块。（例如，区块17239413和区块17239414）。统计数据显示，1.6%的区块没有被同步委员会的绝大多数签署，平均每12分钟就可能发生一次问题。
以太坊全节点验证系统概述
为了解决这些问题，Polyhedra Network决定摆脱同步委员会，利用自合并以来部署的以太坊区块链的完整PoS共识。这将在一个以太坊主网区块中包含超过20,000个签名（比512个同步委员会增加了40倍）。
为了应对40倍的工作量增加，Polyhedra Network采用了我们独特的证明系统——deVirgo。由于理论上的改进和重大的工程进步，该系统拥有无与伦比的处理能力。deVirgo协议理论上消除了对非常大的FFT或MSM的需求，使证明生成时间与签名数量成线性关系。该协议已部署在zkBridge上，并支持并行和分布式计算。
在十亿规模电路上的实验表明，证明生成时间不到10秒，这与以太坊区块生成的速度相匹配，且没有增加证明大小或验证时间。
高效的全节点验证证明系统
为了实现以太坊全节点验证的快速证明时间，Polyhedra Network使用了我们高效的证明系统deVirgo。Devirgo是Virgo协议的分布式版本，旨在通过将计算分布到多台机器上来并行化GKR协议。借助deVirgo，zkBridge可以支持不同区块链之间的快速灵活互操作性，而无需依赖外部信任假设。zkBridge还使用递归证明来证明deVirgo之前生成的证明对应相应的区块头。证明递归将链上验证成本降低到任何EVM兼容区块链网络上的约220K gas。
deVirgo的关键洞察是探索以太坊全共识验证可以表示为数据并行电路的特性。假设有一个数据并行算术电路𝐶以及N台机器。deVirgo证明系统可以将数据并行电路划分为N个子电路，每台机器只计算一个子电路。以太坊全共识的验证就是这样一个数据并行电路，它可以包含超过30K个相同的签名验证算法和哈希。
deVirgo的核心是一种分布式sumcheck的技术。在deVirgo中，sumcheck协议分为两个阶段。在第一阶段，每台机器处理自己的子电路并共同生成一个聚合证明。剩余的工作将足够小，由单台机器执行第二阶段，完成分布式sumcheck。
全节点验证性能评估
为了评估BLS签名聚合的实现，Polyhedra Network使用两个AMD EPYC™ 7763 CPU测量了deVirgo证明器和递归验证器的运行时间。结果总结如下：
BLS签名数量：1024 | 16384 | 32768
证明生成时间（秒）：0.4 | 4.2 | 7.8
递归验证时间（秒）：0.20 | 0.22 | 0.23
Polyhedra Network已在zkBridge上部署了以太坊全节点验证系统。zkBridge将以太坊设置为发送链，将BNB Chain和Avalanche等其他网络设置为接收链。结果表明，zkBridge可以在12秒内生成以太坊全节点证明并在BNB Chain和其他网络上验证区块头，包括所有组件的延迟。
Polyhedra Network将继续优化实现。计划在不久的将来进行GPU加速，这可以降低前期成本以实现更好的去中心化。尽管如此，目前的zkBridge证明系统已经足够高效，可以跟上以太坊的区块时间。
结论
通过实现以太坊全节点验证，Polyhedra Network使用zkBridge实现了完全无需信任、高效和安全的互操作性，将以太坊生态系统（包括L1和L2）与其他网络连接起来。此外，我们在LayerZero上为以太坊及其rollup（如Arbitrum、Linea、Optimism、zkSync、Mantle）的所有zk轻客户端都将配备以太坊全节点ZK验证。这将完整的以太坊质押（约400亿美元）的安全性引入到LayerZero的zk轻客户端中。
以太坊全节点验证系统还允许当前和历史以太坊数据的状态转换，包括区块头和交易数据，可以被任何网络和应用程序访问。这将使任何区块链上的智能合约都能以无需信任的方式访问以太坊数据并处理各种计算逻辑。所有安全性都通过ZK验证以太坊PoS全节点来保证。
