以太坊为何迫切需要ZK-VM？性能与去中心化的关键抉择

作者：0xTodd；来源：X，@0x_Todd

在以太坊扩容的众多技术路径中，零知识证明（ZK）无疑是最复杂且最具挑战性的一个。

纵观整个区块链生态，V神和以太坊基金会对ZK技术的投入是最多的。ZK技术就像以太坊家族中最受宠爱的小儿子，尽管耗费了大量资源，但其未来发展仍充满不确定性。

最近，以太坊基金会发布了Kohaku路线图，这是一套专注于隐私钱包的基础组件规划。值得注意的是，路线图再次强调了更多功能的实现依赖于ZK-EVM/ZK-VM的成熟。

那么，以太坊为何如此迫切地需要ZK-VM？

答案很简单：为了提升性能，同时不牺牲安全性。

此前我们讨论过一个话题，即提高以太坊性能最直接的方式就是提升GAS上限，简单来说就是让每个区块容纳更多的交易。

然而，提高GAS上限是有代价的，过大的区块会显著增加节点的负担。

目前，以太坊采用的是“全员全验”模式，即所有节点都需要对每个区块进行完整的验证。这种方式虽然简单直接，但冗余度极高。

如果GAS上限过高，节点的工作量将同步大幅上升。

要知道，以太坊的区块间隔仅为12秒，其中还需要为区块在全球范围内的传播预留时间，再加上MEV（矿工可提取价值）的竞争，验证者实际可用的时间非常短暂（约4~8秒），确实难以完成繁重的验证任务。

但如果将以太坊的L1层完全ZK化，它将转变为“全员一验”模式。具体而言，当一个区块被组装完成后，先生成一个ZK证明。

众所周知，生成ZK证明的过程较慢，但验证却非常迅速。因此，每个区块只需经过一次ZK化处理，所有节点便只需快速复核证明的正确性即可。

这种模式的优势显而易见：可以大幅提升GAS上限，因为无论区块多大，节点的负担都不会显著增加。

举个例子，以前你在钉钉中提交请假审批流程（相当于发交易），每个领导（节点）都需要亲自检查你是否还有剩余假期（全员全验），全部批准后流程才能完成。

而在ZK化之后，你仍然提交请假申请（发交易），但系统会自动确认你有剩余假期，并告知领导“这个人有假”，而领导则完全信任系统的判断（ZK），从而大大加快审批速度（全员一验）。

这就是以太坊推进ZK化的核心原因。

然而，这一工程的复杂性极高，毕竟涉及大量的密码学技术，因此以太坊必须与其他团队展开深度合作。

那么，第三方团队需要承担哪些工作呢？这里以以太坊基金会Justin提到的Brevis协议为例，这是目前生成ZK证明最快的协议之一。

Brevis专注于ZK-VM领域，其最新的Pico Prism技术在特定条件下生成ZK证明的速度最快。

根据披露的数据，在当前以太坊45M GAS上限的区块上，Brevis使用了64张RTX 5090 GPU。测试结果显示，99.6%的区块在12秒内完成证明，96.8%的区块在10秒内完成证明。

这一成绩相当惊人。

为了维护去中心化，以太坊要求生成ZK证明的设备成本不得超过10万美元。

否则，如果人人都能轻松购买几台H200/B200设备，证明速度肯定更快，但这会显著提高门槛。而Brevis使用的显卡刚好符合10万美元的成本限制。

此外，为什么10秒覆盖率如此重要？

因为通常MEV区块的生成时间为1~3秒，再加上10秒的证明时间，正好填满12秒的区块间隔。如果无法达到10秒覆盖率，就会影响整体效率。

可以说，Brevis是在“带脚镣跳舞比赛中夺得舞王桂冠”。

Brevis的技术突破主要体现在多GPU集群优化上，不过技术细节较为复杂，后续我们将专门撰文深入探讨。

最后，总结一下：

以太坊要想提升L1层性能，就必须提高GAS上限；

要想提高GAS上限，就需要实现ZK化；

要想优雅地实现ZK化（10秒内出证明、10万美元以内购置设备），就需要整个密码学界的共同努力。