12个月内实现'早期应用'…以太坊通过zkEVM取消L1验证'重演'

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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。