ZKsync Airbender：最快的开源 RISC-V zkVM

隆重推出 ZKsync Airbender：世界上最快的开源 RISC-V zkVM

今天，我们很荣幸地推出 ZKsync Airbender，这是一款高性能、通用型 ZK 证明器，旨在满足互操作性、去中心化和可扩展性的实际需求，而无需妥协。

Airbender 不仅仅是快速。它是我们见过的最快的开源 RISC-V zkVM。在基准测试中，Airbender 的性能远远超过了其他领先系统。它已实现：

• ZKsync 区块的亚秒级证明，以及使用单个商用 GPU 约 3 秒的证明

• 比最接近的竞争者快约 4-6 倍。

• 单个 H100 上最快的证明（底层为每秒 2180 万个周期，端到端为每秒 850 万个周期）

• 仅使用 单个（！）GPU 即可平均在不到 35 秒的时间内证明以太坊区块（而现有的设置使用 50-160 个 GPU 在 12 秒内进行证明，具体取决于区块的大小）。

• Airbender 还可以在 17 秒内证明以太坊区块而无需递归，这告诉我们 在单个 GPU 上进行实时证明是可能的。

这些性能提升不仅仅是数字。它们开启了一个未来，在这个未来，链可以实时协调和结算，开发人员可以使用本地证明生成构建客户端应用程序，并且整个生态系统都可以从更快、更便宜和更去中心化的基础设施中受益。

世界上最快的开源 RISC-V zkVM

Airbender 速度很快，我们有数据可以支持。

我们使用标准化的 Fibonacci 程序，针对两个领先的 zkVM 证明系统 RiscZero 和 SP1 (Turbo) 对 Airbender 进行了测试，以确保同类比较。基准测试在 NVIDIA L4 和 H100 GPU 上运行，我们测量了两个阶段的性能：

• 基础证明：证明生成的第一轮

• STARK 递归：后续轮次，其中将基本证明聚合为一个或少量最终证明。

以下是 Airbender 的性能（MHz 越高，系统越快）：

这些数字表明：

• Airbender 是功能强大的 ( H100) GPU 和更小、更经济的 ( L4) GPU 上最快的 基础层证明器。在 H100 上，它实现了 21.8 MHz（每秒证明的周期数为百万次），而 SP1 Turbo 为 3.45 MHz，RiscZero 为 1.1 MHz。

• Airbender 是 最快的端到端证明器（包括递归）：比 SP1 Turbo 快 2.5-4 倍，比 RiscZero 快 8.5-11 倍。

你可以在此处自行重现 这些基准测试 .。这些是早期结果——我们才刚刚开始。未来几周可能会有更多改进。

在单个（！）GPU 上实现接近实时的以太坊证明

通过利用 ZKsync Airbender 和 ZKsync OS（我们新的 EVM 执行环境），我们能够在使用 ZKsync OS 存储模型的情况下，在大约 17 秒内 使用单个 H100 证明平均以太坊区块的执行（在递归之前），并在大约 35 秒内完成端到端证明（带递归）。这些 基准测试可以在此处重现。

这是一个重大的突破，为家庭证明以太坊铺平了道路。

现有的替代方案需要大量的硬件才能实现相当的结果。例如，在 Succinct 的实时证明公告中，SP1 Hypercube 花费了大约 12 秒来证明以太坊区块，但需要 50-160 个 GPU（Nvidia 4090，大致相当于 H100）。

Airbender 以一小部分硬件实现了可比的性能。更高效的证明不仅仅意味着更低的成本。它还实现了我们正在构建的未来：一个去中心化的链网络，可以实时协调、结算和互操作。

值得注意的是，SP1 使用了不同的执行环境和存储模型，因此这不是 zkVM 的同类比较。但这正是我们的观点：我们的性能源于整个系统的实力，从 zkVM 到引擎再到证明架构。Airbender 的效率是 ZKsync 堆栈中深度集成的产物。最终，重要的不仅仅是原始基准测试，而是系统实际可以做什么。ZKsync 可以使用消费级硬件提供接近实时的区块证明。这是一个突破。

ZKsync 链及其他链的亚秒级区块证明

所有新的 ZKsync 链都将使用 Airbender 作为未来的证明系统，取代当前的 Boojum 证明器。Abstract、Sophon、GRVT、Lens 和 Memento 等链将能够迁移到 Airbender，并利用其速度和效率。Airbender 将每次传输的证明成本降低至仅 0.0001 美元，已经比 Boojum 便宜 10 倍以上，从而为弹性网络中的应用程序带来了有意义的节省和性能提升。

Airbender 不仅仅适用于 ZKsync 链。其开源设计和 RISC-V zkVM 使其适用于证明任何类型的程序。它为通用、可验证的应用程序开启了更广阔的未来。其设计支持在普通消费硬件上进行证明，为游戏、身份和去中心化 AI 中的新用例打开了大门。我们将继续改进开发人员体验，并将在 @ZKsyncDevs on X 上分享更新。

亲自测试 Airbender！

我们发布了一个有趣的应用程序来展示 Airbender 的功能。它旨在突出这种性能在实践中的意义：从提交 tx 到 ZKsync OS 测试网上的完整区块证明验证。

虽然 Airbender 仍处于测试阶段，尚未准备好投入生产，但开发人员可以立即开始使用 Airbender 进行构建。我们正在积极努力改进开发人员体验，并欢迎任何尝试过的开发人员提供反馈。

无论你是构建私有链、ZK 原生应用程序还是跨链基础设施，Airbender 都提供了一个灵活的 zkVM 和专门为快速、原生互操作性构建的证明系统。它的性能还解锁了新的应用程序设计模式，链可以近乎实时地进行通信，开发人员可以以无需信任、低延迟的执行方式跨网络协调逻辑。

技术深入探讨

什么是 ZKsync Airbender？

这些基准测试令人兴奋，但让我们退一步。什么是 Airbender？

Airbender 是 ZKsync 的新 zkVM 和证明系统，旨在生成 RISC-V 字节码执行的 ZK 证明。它与 ZKsync OS 一起构建，ZKsync OS 是我们用于 ZKsync 链的模块化操作系统，专为支持各种执行环境而定制，包括 EVM、EraVM 和 WASM。简而言之，Airbender 和 ZKsync OS 为在弹性网络中构建的团队带来了更高的性能和更多的可定制性。

核心证明引擎基于 AIR 约束，这些约束被编译成在 Mersenne31 素数域上高度优化的 DEEP STARK 证明。该系统支持自定义机器配置、预编译电路（例如 Blake2s/Blake3、大整数算术）和递归证明模式。

这种架构允许开发人员和协议运营商针对不同的用例进行优化：去中心化、成本效益或证明压缩。

证明架构

Airbender 的性能，包括在单个 GPU 上证明链的突破，是通过一组精心设计的组件实现的。

证明管道遵循一个五阶段结构，该结构针对灵活性和吞吐量进行了优化：

1. 见证承诺： 计算低度扩展 (LDE) 和跟踪承诺。

2. 查找和内存参数： 使用查找表验证内存操作。

3. STARK 商多项式： 通过 AIR 多项式对电路约束进行编码。

4. DEEP 多项式构造： 实现 FRI 批处理以减少证明大小。

5. FRI IOPP： 生成最终的邻近证明。

执行模型

Airbender 实现了 RISC-V 32I+M 指令集，以标准的提取-解码-执行循环运行。 字节码通过 ROM 加载，并以大约 400 万个周期为单位进行处理。 通过内存参数将块缝合在一起，可以水平扩展 Prover 性能。

该系统支持 内核模式，用于 ZKsync OS 系统级逻辑。

设计考虑因素

• 混合 CPU/GPU： Airbender 支持使用 CPU、单个 GPU 或多个 GPU 进行证明。 对于后两个选项，CPU 执行 RISC-V 模拟和跟踪，然后 GPU 计算见证生成和其余步骤。

• RAM 支持的寄存器： 所有 32 位寄存器都在 RAM 中实现，从而简化了电路并将寄存器管理推迟到内存查找。

• Mersenne31 字段算术： 针对 STARK 性能优化的快速算术运算。

• 自定义预编译： 通过基于 CSRRW 操作码的委派机制支持加密操作和大整数数学。

致谢

感谢许多帮助推动该行业发展的密码学家和工程师。 特别感谢 RiscZero 开创了 RISC-V zkVM、Starkware 开创了包括 Circle STARK 在内的 STARK，以及 Polygon 开创了 Mersenne31 Prime 和 Circle Group 的工作。 更多详细的致谢可以在 Airbender 存储库中找到。

• 原文链接： zksync.mirror.xyz/ZgRmbY...
• 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～