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以太坊扩容迎来新突破：ZKsync实现秒级验证与低成本交易

Foresight News

作者：Eric，Foresight News

原标题：Vitalik 盛赞的 ZKsync，可能真的被低估了

11 月 1 日， Vitalik 引用了 ZKsync 创始人关于 ZKsync Atlas 升级的推文，并称赞了 ZKsync 做了很多「被低估但对以太坊生态很有价值的工作」。

市场很快对 Vitalik 的话做出了反应，ZK 价格在周末两天最高涨幅超过 2.5 倍，ZK 生态的代币，包括 ALT（AltLayer）、STRK（Starknet）、SCR（Scroll）、MINA（Mina）等均出现了不错的涨幅。

在了解了 ZKsync Altas 升级之后，我们发现 ZKsync 所做的可能真的被低估了。

快、小但贵的 ZKP

以太坊基金会从很早开始就推行的 ZKP（零知识证明）本质上是想解决验证速度慢和验证数据量大的问题。

ZKP 本质上是一个数学上的概率问题，举一个不完全准确的例子来大致说明一下其原理：假设有一个人宣称其解决了「四色问题」，那么如何在不完全公布其方案的情况下确定这个人确实解决了呢？零知识证明的解法是，在整张图中挑选一些部分，证明在这些部分中没有相邻两块的颜色是相同的，而当选择的部分数量达到某个值时，可以证明这个人解决四色问题的概率已经达到了 99.99……%。此时，我们在不了解全貌的情况下实现了对其「确实解决了四色问题」的证明。

以上，就是大家常听到的，「在不了解如何做的前提下证明确实做了这件事」的零知识证明。至于为什么要在以太坊生态中大力推行 ZKP，是因为 ZKP 的理论速度上限是远快于逐笔交易证明的，且生成的证明本身数据量很小。

速度快是因为，ZKP 不需要了解全貌，只需要进行挑战。例如验证一个以太坊区块，目前的方法就是每个节点验证每笔交易的执行地址有没有足够的余额等基本问题，但如果只有一个节点通过 ZKP 验证了每笔交易，再生成一个「证明」，其他节点只需要验证「证明」本身是可靠的即可。更重要的是，这份「证明」本身的数据量非常小，所以对其的传输和验证速度极快，同时存储数据的成本更低。

至于为什么不把这个全是优点的技术大面积投入使用，就是因为太贵了。

ZKP 虽然不用重现所有过程，但挑战本身会消耗非常多的计算能力。如果像 AI 军备竞赛一样疯狂堆积 GPU，是可以实现更快的速度的，但不是所有人都能承受这样的成本。但如果可以通过算法和工程的革新，让所需的算力和低算力下生成证明的时间降低到某个程度，实现以太坊「因技术革新引入更多应用推动的价格上涨」和「搭建节点购买 GPU 的成本」达成平衡，这事儿就有的干。

所以，以太坊生态的很多 ZK 概念项目或者开源开发者在 ZKP 与以太坊的结合中主要发力点就在于：用更低的成本和低成本下更快的速度生成 ZK 证明。前段时间 Brevis 团队仅用 SP1 Hypercube 方案一半的成本（64 块 RTX 5090 GPU），实现了平均 6.9 秒证明以太坊区块（99.6% 的证明时间小于当前以太坊出块的平均时间：12 秒以内）能让以太坊社区集体点赞就是这个原因。

虽然 GPU 成本仍然超过了 10 万美元，但好歹证明速度已经下降到了目前没 ZKP 的水平，之后大家的任务就是降低成本了。

Altas 升级实现了 1 秒的 ZK 最终性

或许很多人都不知道，ZKsync 推出的开源 zkVM ZKsync Airbender 是单 GPU 验证速度最快的 zkVM。据 Ethproofs 数据，使用单张 4090 ZKsync Airbender 平均验证时间 51 秒，成本不到一美分，二者均是 zkVM 中最佳成绩。

据 ZKsync 自己提供的数据，不算上递归，Airbender 使用单块 H100 和 ZKsync OS 存储模型验证以太坊主网的平均时间为 17 秒。即使算上递归，总平均时间也只需要 35 秒左右，ZKsync 认为这比需要几十块 GPU 才能实现 12 秒内验证明显要好得多。不过因为目前仅有两块 GPU 的平均 22.2 秒的数据，实际的好坏还没有定论。

而这一切也并非 Airbender 独立的功劳，算法与工程的优化仅是其一，与 ZKsync 技术栈的深度融合才是效果最大化的关键。更重要的一点就是，它表明了使用单块 GPU 实现以太坊主网实时证明是可能的。

6 月底 ZKsync 推出了 Airbender，国庆节的倒数第二天就上线了 Altas 升级。这次融合了 Airbender 的升级让 ZKsync 的吞吐量和确认速度及成本都有了大幅提升。

吞吐量方面，ZKsync 对排序器进行了工程上的优化：通过独立的异步组件最大限度降低了同步产生的消耗；分离了虚拟机所需的状态、API 所需的状态以及生成零知识证明或在 L1 层验证零知识证明所需的状态，从而减少了组件不必要的开销。

经过 ZKsync 的实地测试，在高频价格更新、支付场景稳定币转账以及原生 ETH 转账上的 TPS 分别达到了 23k、15k 与 43k。

另一个巨大的质变就来自于 Airbender，其帮助 ZKsync 实现了 1 秒的区块确认和单次转账 0.0001 美元的成本。与验证主网区块不同，ZKsync 只验证状态转换有效性，故计算量远小于验证主网区块。虽然实现了 ZK 最终性的交易仍然需要在主网被验证后才能最终实现 L1 的最终性，但有了 ZK 验证即说明该笔交易的有效性，L1 的最终性则更像是一种流程性质的保证。

也就是说，在 ZKsync 上执行的交易只需要 ZKP 验证即可被完全确认交易有效，加之大幅降低的成本，ZKsync 实现了，用他们自己的话说，只有 Airbender 能带来的应用场景：

首先自然是链上订单簿、支付系统、交易所和自动做市商等应用。Airbender 使系统能够以极快的速度进行验证和结算，降低了这些应用在链上出现回滚的风险。

第二点则是当前很多 L2 都无法实现的，支持公共系统和私有系统（例如 ZKsync 的 Prividiums）无需第三方即可互操作。Prividiums 是 ZKsync 推出的帮助企业建立私有链的基础设施。对于企业而言，对区块链的要求就在于可以快速结算以及隐私性。快速结算已不必多说，ZKP 天然的隐私性可以使得企业私有链在与公有链进行互操作时不暴露链本身的账本信息即可验证交易有效性。二者结合，甚至满足了链上证券和外汇交易在合规要求中对结算时间的规定。

这或许也是 ZKsync 成为仅次于以太坊的第二大代币化 RWA 资产发行网络的原因。

ZKsync 也很自豪地表示，这一切只有在 Altas 升级之下才能实现：排序器提供低延迟的交易打包，Airbender 在一秒内生成证明，然后 Gateway 验证和协调跨链消息。

打通 L1 和 L2

正如 Vitalik 转发的推文，ZKsync 创始人 Alex 认为 Altas 升级之后 Zksync 真正实现了打通以太坊主网。

现在 ZKsync 的交易最终确认时间（约 1 秒）短于以太坊主网出块时间（平均 12 秒），这意味着在 ZKsync 上进行的机构和 RWA 交易本质上与在以太坊主网上一致，等待以太坊主网确认即可。这就意味着 ZKsync 无需在 L2 上重复建立流动性中心，直接使用主网的流动性即可，因为 ZK Rollup 本身与主网间的跨链不像 OP Rollup 一样需要 7 天的挑战期，而 Altas 升级则在原有基础上进一步加快的速度。

这就使得近期以太坊社区所谈论的 L2 碎片化问题得到了改善，L2 与 L1 不再是割裂的两条链，而是通过快速的确认和验证连成了一体，L2 也第一次真正可以称为「扩容网络」。

记得 ZKsync 和 Scroll 最早上线主网时，交易确认速度和 Gas 费用与主网无异甚至更高，本质上就是因为刚上线时还没有出现对 ZKP 的算法和工程的系统性优化，使得验证的速度慢，成本高，彼时还引发了对 ZK Rollup 的信任危机。时至今日，Optimism 与 Arbitrum 都在慢慢从 OP Rollup 过渡至 ZK Rollup（或是二者结合），ZKsync 等 ZK Rollup 在成本和速度上的进一步提升以及 Scroll 的去中心化 ZKP 都从「扯淡」变成了值得期待的结果。