Ethereum Foundation skizziert Weg zur vollständigen ZK-Einführung und Layer-1-Bereitstellung von zkEVM

Eine gemeinnützige Organisation, die sich der Entwicklung der Ethereum-Blockchain widmet. Ethereum-Stiftung hat einen Plan veröffentlicht, der Ethereums Fortschritt hin zur vollständigen Einführung von Zero-Knowledge-Proofs (ZK) detailliert beschreibt, beginnend mit der Implementierung eines Layer 1 zkEVM. 

Laut der Ethereum Foundation besteht der effizienteste und sicherste Ansatz zur Bereitstellung eines Layer-1-zkEVM darin, Validierern die Möglichkeit zu geben, Clients zu betreiben, die, anstatt Ausführungsnutzlasten erneut auszuführen, mehrere von verschiedenen zkVMs generierte Beweise überprüfen, wobei jede separate EVM-Implementierungen validiert.

Aufgrund der hohen Verifizierungsgeschwindigkeit und der kompakten Größe dieser Nachweise ist es möglich, mehrere Nachweise herunterzuladen und zu verifizieren. Dies ermöglicht eine mehrstufige Verteidigungsstrategie, ähnlich der bestehenden Client-Diversität bei zkVMs. Für die initiale Offchain-Verifizierung der Ausführungsnachweise benötigt das Protokoll lediglich eine Art Pipelining in Glamsterdam, um zusätzliche Zeit für die Verifizierung zu schaffen. 

Zu Beginn wird voraussichtlich nur eine kleine Anzahl von Validierern ZK-Clients ausführen. Da sich ihre Sicherheit jedoch in Produktionsumgebungen bewährt hat und die Ethereum Foundation in formale Verifizierung, Spezifikationsentwicklung, Audits und Bug-Bounties investiert, wird erwartet, dass die Akzeptanz allmählich zunimmt. 

Sobald eine überwältigende Mehrheit der Beteiligten mit dem Betrieb von ZK-Clients vertraut ist, kann das Gaslimit so weit angehoben werden, dass Validierer mit Standardhardware Nachweise überprüfen müssen, anstatt Blöcke erneut auszuführen. Wenn alle Validierer mit der Überprüfung von Ausführungsnachweisen beschäftigt sind, können diese Nachweise von einer EXECUTE-Vorkompilierung genutzt werden, um native ZK-Rollups zu unterstützen.

Defining Echtzeit-Beweisanforderungen für Ethereums Layer 1 

Die wichtigste Stärke bei der Umsetzung dieses Plans liegt in der Nutzung des gesamten zkVM-Ökosystems, um Ethereum als weltweit größte ZK-Anwendung zu etablieren. Zahlreiche zkVMs validieren bereits Ethereum-Blöcke und kündigen regelmäßig Leistungsverbesserungen an. Um die Sicherheit, die Lebendigkeit und die Zensurresistenz von Layer 1 zu gewährleisten, Ethereum-Stiftung schlägt eine standardisierte defiEinführung von Echtzeitbeweisen für zkVM-Entwickler.

In Bezug auf Beweissysteme sollten zkVMs, die auf Echtzeit-Beweise abzielen, auf 128-Bit-Sicherheit abzielen, was als angemessenes langfristiges Ziel für Ethereum-Schicht 1 Ein anfängliches Minimum von 100-Bit-Sicherheit ist jedoch akzeptabel, um kurzfristige technische Herausforderungen beim Erreichen des vollständigen 128-Bit-Ziels zu bewältigen. Die Proof-Größe sollte unter 300 KiB bleiben und die Abhängigkeit von rekursiven Wrappern, die vertrauenswürdige Setups erfordern, vermeiden. Es wird erwartet, dass Proof-Systeme 128-Bit-Sicherheit erreichen, wenn ZK-Clients in Produktion gehen. Mit der Verbesserung der Proof-Zeiten werden strengere Sicherheitskriterien eingeführt. Angesichts der aktuellen Slot-Zeit von 12 Sekunden und einer maximalen Datenlaufzeit im Netzwerk von etwa 1.5 Sekunden ist Echtzeit-Proving defiEs wird angenommen, dass das Ereignis innerhalb von 10 Sekunden oder weniger auftritt. 

Es wird erwartet, dass zkVMs in der Lage sein werden, innerhalb dieses Zeitraums mindestens 99 % der Mainnet-Blöcke nachzuweisen, wobei Ausreißer und potenzielle synthetische Denial-of-Service-Vektoren in zukünftigen Netzwerk-Upgrades berücksichtigt werden. 

Um optimale Lebendigkeit und Zensurresistenz zu gewährleisten, defiDie Einführung von Echtzeit-Proving unterstützt „Home-Proving“ und ermutigt Solo-Staker, die Validierer von zu Hause aus betreiben, am Proving teilzunehmen. Obwohl durch die erzwungene Einbeziehung von Transaktionen vor der obligatorischen Überprüfung von ZK-Proofs eine verbesserte Zensurresistenz erwartet wird, bleibt Home-Proving ein wichtiger Schutz. Da Cloud-basiertes Proving mit Multi-GPU-Spot-Instanzen bereits kostengünstig ist, werden zkVM-Teams, die sich auf Echtzeit-Proving konzentrieren, die Optimierung für lokale Setups priorisieren, bei denen die Ressourcenbeschränkungen stärker ausgeprägt sind.

Für die Echtzeitprüfung vor Ort sollten maximale Investitionskosten von ca. 100,000 US-Dollar anfallen, vergleichbar mit dem aktuellen Einsatzbedarf von rund 80,000 US-Dollar für den Betrieb eines Validators. Es wird erwartet, dass diese Kosten mit der Zeit sinken, selbst bei steigendem Gaslimit. Neben den Hardwarekosten stellt der Energieverbrauch die Haupteinschränkung für die Heimprüfung mit GPUs dar. Die meisten Privathaushalte verfügen über eine Stromkapazität von mindestens 10 kW, wobei einige mit Stromkreisen ausgestattet sind, die für leistungshungrige Geräte oder das Laden von Elektrofahrzeugen mit dieser Kapazität ausgelegt sind. Daher muss die Echtzeitprüfung auf Hardware mit maximal 10 kW möglich sein.