以太坊或将零知识证明提升为L1验证标准,重塑扩展性竞争格局
有观点认为,以太坊通过将零知识证明提升为第一层验证标准,可能改变扩展性竞争的格局。以太坊基金会研究员Ansgar Dietrichs强调,zkEVM能够减轻节点的“重新执行”负担,大幅提升网络效率,而从长远来看,向强制零知识证明体制的过渡,将带来以太坊最大规模的结构性变革。
Dietrichs近期在与Bankless的对谈中解释道,zkEVM的核心在于“让节点无需重新执行区块即可验证其有效性,从而显著降低计算成本”。目前,大多数区块链为了确认区块有效性,都需要每个节点重复相同的运算。在像比特币这种以“去中心化验证”为优势的结构中,这种重复计算实际上不可避免,且随着规模扩大,会导致整个链的计算、存储和带宽负担加重。
zkEVM是一种在与以太坊虚拟机兼容的环境中利用零知识证明的方法,它以压缩的密码学证明来展示“该区块是依据规则创建”的事实。关键在于,验证者无需完整地重新执行整个区块。Dietrichs认为,这一变化不仅仅是提升处理吞吐量,更能在不损害以太坊长期以来为维持性能而坚持的“可验证性”和“可审计性”的同时,显著缓解瓶颈问题。
他特别指出,这有助于减轻磁盘I/O负担。在交易执行过程中,状态数据的读写成本越高,节点操作难度就越大,而基于零知识证明的验证则旨在以“证明验证”替代重复整个执行过程,从而降低节点资源消耗。更进一步,若结合“部分无状态”概念,节点无需始终保持完整状态,仅维护必需部分即可高效运作的道路也将打开。
Dietrichs认为,zkEVM的引入也可能改变验证的“时机”。当前,区块生成并传播后,各节点重新执行以进行验证是普遍流程;但若转向基于零知识证明的验证,验证者可以在应用状态更新之前,更快、更确定地确认区块的正当性。他解释道,如果其所提及的“从异步验证向同步验证的转变”成为现实,网络整体运行的性能改进空间将变得更大。
此外,零知识证明使得即使不下载整个区块、不跟踪具体执行细节也能进行验证,从而在带宽方面也提供了优势。在数据日益增大的环境中,降低传播成本直接关系到网络扩展性的核心要素。
不过,这一路线图并非即刻就能实现的变化。Dietrichs划清了界限:“虽然另一次以太坊硬分叉已提上日程,但并非迫在眉睫。”但他预测,未来12个月内,以太坊可能开始逐步部署处于“早期生产就绪状态”的零知识证明。目前零知识证明更接近一个可选项,而最终目标是从“选项”转变为“强制要求”,以提升网络效率。
通往强制化的道路上存在不少技术挑战。区块与数据块的整合方式、为向零知识证明节点过渡而进行的客户端改进,以及最重要的是以太坊状态树向新格式的转变,都被列为关键课题。这意味着,在强制零知识证明体制下,由于区块生成、传播、验证的全过程都与证明生成紧密相连,基础数据结构必须转变为对证明更友好的形式。
Dietrichs评价道,最近一年对于提升实时证明性能具有决定性意义。他表示:“我们正在进入能在5秒内证明整个以太坊区块的目标区间。”现代零知识证明系统基于“指令集架构”进行设计,使得复杂的密码学能够像通用计算一样处理,这也是速度得以提升的背景。实际上,随着以太坊客户端能够编译为RISC-V架构,高效的零知识证明生成路径正在拓宽。
不过,文中也提到,zkEVM在提升处理吞吐量的同时,会因为新增“证明生成”步骤而可能引发细微的延迟。最终的关键在于,证明生成的速度和成本能多快降低,以及能否稳定地将其适配到主网运营条件中。
市场关注的焦点最终在于,以太坊能在多大程度上将目前由第二层Rollup引领的零知识证明Rollup级性能吸收到第一层。正如Dietrichs所言,zkEVM能否成为“以太坊最大的变革”,取决于向强制零知识证明过渡的速度与完成度。如何平衡网络效率与扩展性,很可能使zkEVM时代成为定义以太坊下一个周期的核心变量。

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