本文深入探讨了zkEVM技术,解释了它如何通过零知识证明解决以太坊的信任与速度之间的矛盾,从而在不牺牲去中心化和安全性的前提下显著提升交易吞吐量并降低费用。文章详细阐述了zkEVM的逐步部署计划、面临的技术挑战、潜在风险以及对以太坊生态系统,包括Layer 2网络的深远影响。
以太坊之所以值得信赖,也正是其速度缓慢的原因。
每当网络上提出一个新区块时,数千个验证者会独立地重新执行其中的每一笔交易。每个验证者下载区块,重新运行所有交易,检查结果是否匹配,然后签名确认。这个过程每12秒发生一次。这是大量的冗余工作,而这种冗余是故意的。当数千个验证者都得出相同的结果,并且每个验证者都质押了自己的ETH作为安全保证金时,作弊就变得非常困难。这种冗余是银行、资产管理公司和支付公司认真对待以太坊的原因,它使网络值得信赖。
但这也是其速度缓慢的原因。如果想处理更多交易,就必须在每个区块中容纳更多交易。更多交易意味着在相同的12秒窗口内,每个验证者需要做更多工作。唯一跟上的方法是升级硬件,但这会使家庭质押者望而却步,将网络集中在少数人手中,这违背了去中心化的初衷。
因此,创造信任的特性也限制了容量。
目前的解决方案是Layer 2网络:独立的系统在链下处理交易,并将摘要发布回以太坊。这有助于提高速度和降低成本,但并未修复基础层本身。对于机构结算而言,基础层才是最重要的。
现在正在发生的变化是,以太坊正准备打破这种权衡。不是通过消除冗余,而是通过大幅降低其成本。
接下来我将尝试解释即将发生的事情、其重要性以及仍未解决的问题,旨在让广大读者理解其重要性。
如果你阅读了路线图文章,可以把这篇看作是它的补充。路线图描绘了目的地:到2029年实现七项升级、五个目标。本文则解释了实现这些目标所需的核心引擎。核心问题不仅仅是速度,而是以太坊能否在不降低信任度的情况下变得更快。
zkEVM 的过渡涉及不同置信水平的声明:
证明技术现在已经足够快,可以在操作上实现。多个团队可以在目标硬件上在10秒内证明真实的以太坊区块。
到2026年加强安全性。Glamsterdam 硬分叉是今年的公开目标,预计将实现实时证明。
到2027年初实现可选证明。到2028年底实现强制证明。到2029年,Layer 2网络将继承基础层的证明系统。
操作模型:证明如何资助,维护多少个证明系统,以及如何处理故障。
我将在后续内容中标记每个声明所属的类别。
问题一直都是:有没有一种方法可以在不让每个人都重复工作的情况下,保持相同的保证水平?
这项升级被称为 zkEVM。这个名字很技术化(它代表零知识以太坊虚拟机),但其背后的思想很简单。
不再是每个验证者重新运行每笔交易,而是一个专业的参与者(称为证明者)完成工作,并生成一个数学证明,证明工作已正确完成。可以将其视为一份经过认证的审计报告。网络上的其他所有验证者只需检查报告,而无需重新进行审计。
检查报告所需的时间大致相同,无论原始区块包含十笔交易还是上万笔交易。
提供可比的保证,但只需一小部分工作量。
Kevaundray Wedderburn 领导着以太坊基金会构建此项技术的团队,他将其描述为“以太坊将进行的最大架构转变之一”。他的总结是:以太坊正在从“执行以接受”转向“验证以接受”。
一旦发生这种转变,就可以安全地提高 Gas 限制(控制每个区块中可容纳的交易数量),而无需强制每个验证者升级其硬件。更多的 Gas 意味着每个区块更多的交易。更多的交易意味着更高的吞吐量和更低的费用。Justin Drake(以太坊基金会研究员)概述了一个长期目标,即仅在基础层上实现大约每秒10,000笔交易(目前约为25笔)。如果没有这项升级,我看不到实现这一目标的可靠途径。大多数其他区块链通过提高硬件要求来提高速度,这使得独立质押者望而却步,并将网络集中在少数大型运营商手中(引入交易对手风险)。这项升级则反其道而行之,通过降低验证成本,使独立质押者即使在吞吐量扩展时也能继续参与。
这项升级将速度和信任结合在一起,而不是以牺牲其中一个为代价 🤝
自然而然的问题是:这何时发生,以及过渡带来多大风险?
坦率的答案是,它将分阶段、有计划地进行,并且在最终完成之前,每一步都可逆。如果你曾部署过重大的基础设施变更,这种模式会很熟悉:影子模式、故障开放、选择加入、强制执行。
验证者继续像今天一样工作,但开始在后台接收证明。系统收集关于证明到达的可靠性和所需时间的数据。行为没有变化,没有风险。
验证者首先尝试检查证明。如果有效的证明按时到达,他们就使用它。如果证明没有到达,他们就回退到旧的方式重新执行区块。无论哪种方式,都不会出现故障。
验证者可以选择依赖证明检查而不是重新执行。一些会,一些不会。无论如何,网络都能正常运行,因为协议尚未要求证明。此阶段的内部目标:2027年初。
协议正式要求每个区块都必须有有效的证明才能被接受。这是真正的过渡。内部目标:2028年底。在此模型下,如果证明错过截止日期会发生什么仍在指定中;可能的结果是确认该区块的延迟,但具体规则尚未确定。
在强制执行阶段之前,系统可以在任何时候安全地回滚到旧的方式。我认为这种分阶段的方法是正确的选择,尽管我注意到上述时间线目标来自一个非公开演示,而不是公开承诺。以太坊有充分记录的历史,即重大升级的发布时间通常晚于预期,有时甚至显著延迟。“目标”应被理解为“愿景”,直到它出现在确认的开发计划中。方向是真实的,日期是最佳猜测。
分阶段的方法并非胆怯。仍有实际的工程问题需要解决。
证明需要足够快地生成。一年前,为单个以太坊区块生成证明大约需要16分钟。今天,在当前 Gas 限制下,在目标硬件上大约需要16秒(提高了60倍,即使按照加密货币的标准也令人瞩目)。这已经接近所需水平,但目标仍在变化:随着 Gas 限制的增加,证明者需要不断提高速度才能跟上。今年计划进行的一次硬分叉(称为 Glamsterdam)将改变区块的构建方式,从而为证明者提供更多时间,将可用窗口扩展到6-9秒。目前的基准是99%的真实以太坊区块能及时证明。剩下的1%,包括最坏情况的区块,被认为是悬而未决的问题。这听起来可能微不足道,但一个基础层系统不能只适用于平均区块。它必须处理那些棘手的边缘情况。
证明需要变得更小。目前,证明太大,无法在网络中快速传输。以太坊基金会的目标是到2026年底将证明大小缩小到足以实现可靠的全球分发。新的网络基础设施正在为此目的而构建。
伪造证明将是灾难性的。如果有人能生成欺诈性证明,他们就可以伪造任何交易:凭空创造货币、重写余额、窃取资金。这就是为什么以太坊基金会的密码学团队为2026年设定了明确的安全目标,以在年底前达到国际密码学机构推荐的标准。
必须有人愿意生成证明。在证明成为强制要求之前,必须有人自愿生成它们。正如 Wedderburn 所说,“扩容不能依赖利他主义”。一旦证明成为强制要求,区块提议者将负责确保生成证明。没有证明,就没有有效区块。
如果如此重要的系统要正常运行,它就不能依赖于任何单一的软件。以太坊一直依赖多个独立团队构建相同系统的不同版本。如果一个团队的软件有 Bug,其他团队就会发现它。
同样的原则也适用于这里。主要的提议是同时运行多个独立的证明系统,并且只有当足够多的系统同意证明有效时才接受区块。截至2026年初,以太坊基金会的公开追踪器上列出了至少五个独立的证明系统,还有更多正在开发中。
目前正在积极讨论以太坊是应该依赖多个证明系统来确保安全,还是投入资源彻底形式化验证单一实现,从而在数学上排除 Bug。第一种方法保留了以太坊的冗余文化。第二种方法可能更简单、更便宜,但需要社区接受一种新型的安全论证。这场辩论预计将持续到2026年和2027年,它是仍未解决的最重要的设计决策之一。
生成证明需要强大的计算能力。如果只有少数资金雄厚的运营商能负担得起硬件,那么即使验证层保持分布式,系统也会在证明层重新引入中心化问题。开源工具和竞争性证明者市场正在开发中以防止这种情况,但它们仍在进行中。
在证明成为强制要求之前,谁来资助证明者?在证明成为强制要求之后,在交易费用可能不足以覆盖运行证明者硬件成本的平静时期会发生什么?如果证明者因为经济不可行而关闭,网络就会停滞。问责模型也仍在设计中:与验证者不同,验证者可能会因不当行为而损失保证金,但目前还没有针对证明者的同等惩罚机制。
一旦证明成为强制要求,攻击者可能会制造廉价提交但证明成本极高的交易,从而减慢整个系统。调整费用结构以考虑证明成本是计划中的解决方案,但在新环境中正确校准它是一个未知领域。
更高的容量意味着更多的交易,这意味着底层数据库增长更快。像区块浏览器和钱包提供商等服务所依赖的基础设施将需要处理明显更大的数据集。这是一个无论 zkEVM 如何都需要解决的问题,但更高的吞吐量会使其变得更糟。
以太坊的治理是刻意保守的。每一次变更都需要数十个独立开发团队之间的广泛共识。合并(以太坊上次重大的架构转变)曾多次延迟,持续了数年。2月份演示中讨论的目标在当前势头下是可信的,但要做好它们可能推迟的准备。
证明生成工作正常。多个独立系统可以在目标硬件上在10秒内证明真实的以太坊区块,而一年前需要16分钟。可行性问题已得到解决。
安全性将加强到国际标准。Glamsterdam 硬分叉预计将发布,为实时证明创造条件。客户端团队正在将证明检查功能构建到其软件中。
验证者可以选择加入基于证明的验证。大规模数据收集开始。
证明成为强制要求。协议要求它们才能接受区块。
Layer 2网络可以直接继承基础层的证明系统,从而无需维护自己的安全基础设施。这将改变 Layer 2 的用途:不再是为了规避以太坊的速度限制,更多是为了为特定应用提供定制环境。这对整个 L2 生态系统来说是一次商业模式的转变,而不是死刑,但 L2 团队需要适应这种转变。
研究进展超前于计划。工程正在进行中。但“在测试中有效”与“内置于具有正确激励、治理和回退机制的实时协议中”之间的差距是大部分剩余工作所在。
最具影响力的决策尚未做出。要维护多少个证明系统。谁来支付证明费用。惩罚结构是什么样的。证明截止日期如何与区块生产交互。这些是操作和经济问题,而非理论问题。而这些正是本受众知道如何评估的问题。
我认为明确的是:从重新执行每笔交易到验证正确性证明的核心技术转变不再是推测性的。证明有效。安全目标已定义。客户端集成正在进行中。剩余的问题是如何安全且可持续地部署它。
更大的问题,也是我认为值得更多关注的问题,是以太坊能否在不重现其试图避免的中心化的情况下实现证明生成的工业化。这才是真正的考验。不是“我们能否足够快地证明区块?”,而是“我们能否围绕证明建立一个开放、竞争和去中心化的完整操作模型?”
对于任何评估以太坊作为长期结算基础设施的人来说,这是值得关注的升级。不是因为它已经完成,而是因为最困难的剩余问题正是机构运营商擅长评估的问题。
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- 登链社区 AI 助手,为大家转译优秀英文文章,如有翻译不通的地方,还请包涵~
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