Od dowodów w czasie rzeczywistym do natywnych rollupów: Ostatni etap skalowania Ethereum napędzany przez ZK

Autor: imToken

Nota redakcyjna: Ethereum zmierza w kierunku nowej ery skalowalności z 10 000 TPS, a technologia dowodu z wiedzą zerową (ZK) staje się kluczową siłą napędową. Ten artykuł jest drugim z serii "Mapa drogowa Ethereum 10 000 TPS", koncentrującym się na technicznych trudnościach dowodów w czasie rzeczywistym, logice uczestnictwa Provera, wyzwaniach bezpieczeństwa podczas przełączania L1 oraz o tym, jak "natywny Rollup" staje się ostateczną formą skalowalności ZK.

Jeśli ZK-izacja jest punktem wyjścia do technologicznej rekonstrukcji Ethereum, to "dowód w czasie rzeczywistym" i "natywny Rollup" są kluczowymi elementami implementacji tej rewolucji ekspansji.

W tym artykule będziemy kontynuować dogłębną analizę, jak osiągnąć 12-sekundowy dowód ZK w czasie rzeczywistym na głównej sieci Ethereum, jaki jest próg sprzętowy i mechanizm zachęt dla zostania Proverem, oraz jak natywny Rollup przepisze krajobraz Ethereum L2.

01. Dowód w czasie rzeczywistym: Kluczowy element skalowania Ethereum

Na mapie drogowej Ethereum do 10 000 TPS istnieje niezbędny przełom technologiczny: dowodzenie w czasie rzeczywistym.

Współzałożyciel Succinct, Uma Roy, wyjaśnił: "Dowód w czasie rzeczywistym odnosi się do zdolności ukończenia procesu generowania dowodu ZK dla bloku na głównej sieci Ethereum w mniej niż 12 sekund."

Co to oznacza? Po osiągnięciu dowodu w czasie rzeczywistym, Ethereum będzie w stanie włączyć logikę weryfikacji bloków do samego protokołu i zwiększyć limit gazu prawie "dowolnie" bez poświęcania weryfikowalności, osiągając tym samym masową ekspansję L1 (Uwaga redakcji: Czas generowania każdego bloku na głównej sieci Ethereum wynosi 12 sekund, więc "czas rzeczywisty" oznacza, że dowód jest ukończony w ramach każdego cyklu bloku).

Jednak aby osiągnąć dowód w czasie rzeczywistym, sama technologia zkVM nie wystarczy, wymagane są również zmiany w warstwie protokołu Ethereum.

Ladislaus z Fundacji Ethereum wskazał, że kluczowy mechanizm ma zostać wprowadzony w aktualizacji Glamsterdam w przyszłym roku - "rozdzielenie weryfikacji bloku i natychmiastowego wykonania", co zapewni Proverowi (dowodzącemu) więcej czasu na generowanie dowodu zkEVM w ramach pełnego slotu, osiągając tym samym prawdziwe przetwarzanie w czasie rzeczywistym.

W zakresie implementacji technicznej, Succinct wydał swój najnowszy SP1 Hypercube zkVM, który może generować dowody dla 93% z 10 000 bloków głównej sieci w czasie rzeczywistym na klastrze 200 GPU.

Roy wyraził pewność, że mogą zwiększyć ten wskaźnik sukcesu do 99% do końca roku. Chociaż niektóre trudne bloki mogą nadal uniemożliwiać generowanie dowodów w bardzo małej liczbie bloków, projekt protokołu zawiera mechanizmy tolerancji błędów, takie jak umożliwienie pomijania takich bloków i kontynuowanie z następnym.

Ponadto Ethereum rozważa skrócenie czasu bloku z 12 sekund do 6 sekund (jako kolejna potencjalna propozycja dla Glamsterdam), co znacznie poprawi doświadczenie użytkownika i szybkość potwierdzania transakcji, ale nakłada to również dodatkową presję na ZK Prover - dla provera trudność zadania podwaja się.

Jednak Roy nie jest zaniepokojony. W końcu wydajność technologii ZK może być poprawiana 10-krotnie każdego roku, więc może sobie z tym poradzić, nawet jeśli czas bloku zostanie skrócony o połowę.

W czerwcu Linea ogłosiła również, że 100% działań on-chain w jej sieci jest objętych dowodami ZK. Chociaż obecny TPS Linea wynosi tylko 2, nie jest to ograniczenie wydajności, ale jest ograniczone przez potrzeby użytkowania.

Warto zauważyć, że interwał bloku Linea wynosi tylko 2 sekundy, a dowód ZK jest przesyłany do Ethereum L1 do weryfikacji za pomocą inteligentnych kontraktów. Ten model może być prekursorem "ZKizacji" przyszłej głównej sieci.

02. Czy próg sprzętowy dla provera ZK Ethereum jest wysoki?

Generowanie dowodów ZK w czasie rzeczywistym wymaga potężnych zasobów obliczeniowych.

Początkowe cele techniczne Fundacji Ethereum dla Provera to utrzymanie kosztów sprzętu poniżej 100 000 $ i zużycia energii poniżej 10 kilowatów, co odpowiada mniej więcej zużyciu energii domowej baterii Tesla Powerwall.

Ta liczba wcale nie brzmi "lekko". Krytyk Ethereum Justin Bons (założyciel Cyber Capital) nazwał to "szalonymi wymaganiami sprzętowymi, które znacznie przekraczają węzły walidatora Solana", ale to w rzeczywistości myli dwie zupełnie różne role.

Ladislaus z zespołu koordynacji protokołu Fundacji Ethereum wskazał, że Prover i Validator mają różne obowiązki i nie należy ich mylić. Walidatorzy uruchamiają węzły i uczestniczą w konsensusie, podczas gdy zadaniem Provera jest generowanie dowodów ZK. Po poprawnym wygenerowaniu dowodu ZK transakcji, sieć musi jedynie zweryfikować, czy dowód jest poprawny, bez konieczności ponownego wykonywania transakcji.

Z tego powodu Ladislaus wyraził optymizm: "Dopóki można znaleźć uczciwego provera, który spełnia wymagania sprzętowe, Ethereum może nadal działać bezpiecznie. Celowo obniżamy próg poniżej centrum danych. Nawet jeśli nie jest to duża instytucja lub centrum danych, każdy indywidualny deweloper z możliwościami technicznymi może uruchomić Provera w domu."

Obecnie ta konfiguracja sprzętowa za 100 000 $ jest tylko początkowym celem. Badacz Fundacji Ethereum Sophia Gold przewiduje, że główny Prover spełni standard przed Konferencją Deweloperów Devconnect Argentina w listopadzie tego roku.

Współzałożyciel Succinct, Roy, oczekuje, że do początku przyszłego roku wymagania dotyczące GPU mogą zostać zmniejszone do około 16 kart graficznych, a całkowity koszt będzie kontrolowany między 10 000 $ a 30 000 $.

Jednocześnie Succinct zbudował zdecentralizowaną sieć składającą się z "setek proverów" na sieci testowej, generując łącznie miliony dowodów.

Podstawową logiką tego systemu jest konkurencyjny dowód, czyli wszyscy Proverzy uczestniczą w licytacji, a w każdej rundzie wybierany jest zwycięski oferent do wykonania dowodu zk. Celem jest umożliwienie wygranej uczestnikom z krótszym czasem i niższym kosztem, tworząc mechanizm licytacji mocy obliczeniowej.

Oznacza to, że w przyszłości Ethereum napędzanej przez ZK, duch górników pojawi się w innej formie - z wyjątkiem tego, że ich rola zmieniła się z obliczania bloków na obliczanie dowodów.

03. Przełączanie głównej sieci na architekturę ZK: Wysoce trudna migracja systemu

Przełączenie głównej sieci Ethereum L1 na architekturę dowodu z wiedzą zerową (ZK) jest kolejnym wyzwaniem technicznym prawie tego samego poziomu po przejściu z proof-of-work (PoW) na proof-of-stake (PoS) w 2022 roku. Cały proces wymaga nie tylko rekonstrukcji warstwy protokołu, ale także starannego rozważenia różnych potencjalnych scenariuszy brzegowych i zagrożeń bezpieczeństwa, aby zapobiec przerwom w sieci.

Na konferencji EthProofs w lipcu badacz Justin Drake nakreślił kilka potencjalnych zagrożeń. Na przykład złośliwy atakujący mógłby wstawić tak zwany "zabójca provera" do bloku, czyniąc cały mechanizm weryfikacji sieci nieskutecznym. Alternatywnie, nagły spadek aktywności sieci mógłby skutkować niewystarczającymi opłatami transakcyjnymi do pokrycia kosztów generowania dowodów ZK, wpływając na zrównoważony rozwój sieci.

Ladislaus z Zespołu Koordynacji Protokołu Fundacji Ethereum stwierdził, że cały proces przejścia może potrwać kilka lat, ze szczególną uwagą poświęconą zagrożeniom bezpieczeństwa. Maszyna Wirtualna ZK (zkVM) to złożona technologia wciąż w początkowej fazie, i różne luki są wysoce prawdopodobne. Jednak w miarę dojrzewania ekosystemu, jego wykonalność i solidność na L1 Ethereum mogą być stopniowo poprawiane poprzez wprowadzenie różnorodnych systemów dowodowych (różnorodność dowodów), ulepszonych mechanizmów zachęt i formalnej weryfikacji.

Jednocześnie Ethereum planuje również fundamentalną restrukturyzację swojej warstwy konsensusu, a mianowicie budowę nowej struktury zwanej "Beam Chain". Celem jest optymalizacja pod kątem ZK i przyjazność od początku projektu. Drake powiedział nawet, że w przyszłości cała praca weryfikacji danych Ethereum będzie mogła być wykonywana na CPU zwykłego laptopa.

04. "Snarkizacja" głównej sieci: Nadchodzi natywny Rollup

Podczas gdy główna sieć Ethereum integruje zkEVM, stopniowo wyłania się inna długoterminowa wizja: natywny Rollup.

Obecne Rollupy (zarówno typu Optimistic, jak i ZK) używają niezależnego systemu dowodowego, którego bezpieczeństwo opiera się na własnym mechanizmie walidatora lub sortera, i istnieją pewne założenia dotyczące zaufania między nimi a główną siecią Ethereum.

Wizja "natywnego Rollupa" jest zupełnie inna - poprzez integrację zkEVM z główną siecią, walidatorzy Ethereum L1 mogą bezpośrednio weryfikować dowód przejścia stanu Rollupa, realizując tym samym L2, które jest prawdziwie weryfikowane i zabezpieczone przez główną sieć.

Wymaga to dodania kluczowego kodu "execute precompile" do klienta Ethereum L1, umożliwiając walidatorom bezpośrednią weryfikację dowodu transferu stanu ZK generowanego przez L2. Jak powiedział Ladislaus, koordynator protokołu Fundacji Ethereum, "walidatorzy L1 będą konsumować dowody wykonania tych Rollupów i weryfikować ich poprawność."

Innymi słowy, jeśli natywny Rollup stanie się rzeczywistością, to w przyszłości, niezależnie od tego, czy jest to transakcja odbywająca się na L1, czy transakcja odbywająca się na natywnym Rollupie, jej ostateczne rozliczenie i bezpieczeństwo będą gwarantowane przez tę samą grupę walidatorów Ethereum, a poziom zaufania będzie dokładnie taki sam.

Oznacza to, że zdeponowanie 10 milionów dolarów na natywnym Rollupie będzie tak samo bezpieczne, jak zdeponowanie ich bezpośrednio na głównej sieci Ethereum.

Declan Fox, lider projektu Linea, powiedział, że ich długoterminowym celem jest stanie się natywnym Rollupem. Uważa, że jest to "ulepszona wersja" rozwiązania shardingu ETH 2.0 - nie uruchamiając już sztywno 64 łańcuchów shardów o tej samej strukturze, ale budując heterogeniczny system Rollup w wysoce programowalny i konfigurowalny sposób, aby służyć różnym scenariuszom i potrzebom użytkowników.

W przeciwieństwie do homogenicznej architektury shardingu ETH 2.0 z przeszłości, natywny Rollup może być heterogeniczny, zapewniając użytkownikom końcowym bardziej zróżnicowane i zróżnicowane doświadczenie aplikacji.

Chociaż natywny Rollup nie został jeszcze oficjalnie włączony do mapy drogowej Ethereum, wraz z oficjalnym uruchomieniem zkEVM i stopniową rekonstrukcją architektury L1, wstępne ustawienie interfejsów i wstępnie skompilowanej logiki dla niego wyraźnie stało się przewidywalnym trendem technologicznym.

Ladislaus podsumował: "Ethereum ma wysoki stopień synergii technicznej między Snarkifikacją EVM (tj. integracją możliwości dowodu ZK) a promowaniem natywnych Rollupów, ponieważ oba dzielą podstawowy stos technologiczny ZK." Oczywiście proces ten nadal musi przejść przez zarządzanie społecznością Ethereum, utworzyć EIP (Ethereum Improvement Proposal) i ostatecznie zostać w