V 神最擔心的「zkEVM 多客戶端問題」，終於有解決方案了

3 月 31 日，以太坊聯合創始人「V 神」 Vitalik Buterin 在其官方部落格上發布文章《以太坊的多客戶端理念將如何與 ZK-EVM 交互？》（How will Ethereum"s multi-client philosophy interact with ZK-EVMs?），分享了他對以太坊生態系統「未被充分討論但非常重要」的方面的思考，其中深入探討了為 ZK-EVM 創建多客戶端生態系統的技術挑戰、生態系統權衡和潛在解決方案。

接下來，讓我們來解讀這篇文章的關鍵要點。

Zk-EVM 的多客戶端問題

Vitalik Buterin 相信 ZK-EVM 將在未來發展成為以太坊 Layer 1  安全和驗證過程的重要組成部分，零知識 (ZK) 技術也能讓開發人員在不透露任何額外資訊的情況下證明交易或消息的真實性。

這意味著，交易一方可以說服另一方其發出的消息是真實有效的，而無需透露消息有效性以外的任何知識。然而，根據 Vitalik Buterin 的分析，零知識證明技術的隱私保護性質可能會破壞更廣泛的 EVM 格局，因為以太坊客戶端在實施協議規則方面存在細微差別。

現階段，ZK Rollups 中的二層協議已成功使用零知識證明技術，並通過將多個交易捆綁到一個證明中來幫助擴展以太坊區塊鏈。然而，隨著 ZK-EVM 發展到驗證主網上的交易執行，Vitalik Buterin 認為「ZK-EVM 實際上成為了第三種以太坊客戶端，與當前其他執行客戶端和共識客戶端一樣，對以太坊網路的安全至關重要。」

不過，一旦將 ZK-EVM 視為第三種類型的以太坊客戶端，Vitalik Buterin 提出了以下這樣一個問題：

「實際上，我們該如何為基於零知識證明以太坊區塊的正確性創建一個「多客戶端」生態系統？」

隨著以太坊生態系統的不斷擴展，Vitalik Buterin 希望保持「多客戶端理念」的優勢，同時利用 ZK-EVM 的功能來提高以太坊網路的可擴展性、安全性和去中心化性。

根據 Vitalik Buterin 的說法，將零知識證明技術用於多個客戶端的主要技術挑戰與延遲和數據效率低下有關。此外，由於對協議規則或 ZK-EVM 實現的特定解釋，各個不同以太坊客戶端處理零知識證明的方式也不一樣。

那麼，這些問題該如何解決呢？Vitalik Buterin 給出了解決方案——

ZK-EVM 多客戶端解決方案

儘管以太坊生態存在上述這些挑戰，但 Vitalik Buterin 認為創建一個開放的多客戶端 ZK-EVM 生態系統是完全可行的，並且有利於以太坊的安全性和去中心化，下圖是以太坊生態系統的共識層和執行層中使用各種不同客戶端的可視化表示。

Vitalik Buterin 相信，擁有多個客戶端可以降低一次實施中出現單個災難性錯誤的風險，從而提高網路的安全性和去中心化程度，而這種錯誤可能會導致整個以太坊網路崩潰。此外，多客戶理念也有助於防止權力集中在一個開發團隊或組織內，繼而更好地實現網路去中心化。

針對上述提及的 ZK-EVm 多客戶端問題，Vitalik Buterin 提出了三種可能的解決方案：

1、單一的 ZK-EVM：放棄多客戶端範式，選擇用來驗證區塊的單一 ZK-EVM。

2、封閉的多個 ZK-EVM：就一組特定的多個 ZK-EVM 達成一致並達成共識，並有一個共識層協議規則，即一個區塊需要來自該集合中超過一半的 ZK-EVM 的證明才能被認為是有效的.

3、開放的多個 ZK-EVM：不同的客戶端有不同的 ZK-EVM 實現，每個客戶端在接受一個區塊為有效之前等待與自己的實現兼容的證明。」

在 ZK-EVM 的背景下，Vitalik Buterin 支持第三種，也就是開放的多個客戶端 ZK-EVM 生態系統的解決方案，他認為不同的客戶端有不同的 ZK-EVM 實現，每個客戶端在接受一個區塊為有效之前等待與自己兼容的證明。

「對我來說，第三種解決方案似乎是理想的，至少直到並且除非我們的技術改進到可以正式證明所有 ZK-EVM 實現彼此等效的程度......」

不僅如此，一旦技術改進到 ZK-EVM 實現有些標準化的程度，Vitalik Buterin 認為解決方案將是選擇最有效的選項，而他還覺得「第三種解決方案的挑戰似乎小於其他兩個選項的挑戰，至少目前如此。」不過，Vitalik Buterin 提出開放的多個 ZK-EVM 可能會面臨兩大挑戰：

延遲挑戰：惡意攻擊者可能會延遲發布一個區塊，以及對一個客戶端有效的證明。生成對其他客戶端有效的證明實際上需要很長時間（即使例如 15 秒）。這段時間足夠長，可能會創建一個臨時分叉並中斷幾個插槽的鏈。

數據效率低下：ZK-SNARKs 的一個好處是可以從區塊中刪除僅與驗證相關的數據（有時稱為「見證數據」）。例如，一旦你驗證了一個簽名，就不需要將簽名保存在一個區塊中，你可以只儲存一個表示簽名有效的位，以及區塊中確認所有簽名的單個證明。但是，如果希望能夠為一個區塊生成多種類型的證明，則需要實際發布原始簽名。 

未來 ZK-EVM 將如何進入 Layer 1 ？

選項 1 ：限制 Layer 1 ，強制幾乎所有活動行動到 Layer 2  

隨著時間的推移，Vitalik Buterin 建議可以將第 1 層每個區塊的 gas 目標從 1500 萬減少到 100 萬，足以讓一個區塊包含一個 SNARK 和一些存款和取款操作，但其他的不多，從而強制幾乎所有用戶活動行動到 Layer 2 協議。

選項 2 ：SNARK-驗證 Layer 1 

Vitalik Buterin 表示可以編寫更多的 SNARK 代碼來驗證區塊共識，但這將是一個具有挑戰性的工程問題：現階段，ZK-EVM 需要幾分鐘到幾小時來驗證以太坊區塊，如果採用該方案則需要：

（i）改進以太坊本身以刪除對 SNARK 不友好的組件

（ii）通過專門的硬體獲得巨大的效率提升麼 

  (iii) 通過更多的並行化改進架構。

總結

Vitalik Buterin 總結稱，推動一個開放的多客戶端 ZK-EVM 生態系統運行良好需要大量的工作。但好消息是，實現這個目標的大部分工作正在發生、或是未來無論如何都會發生，因為：

1、以太坊已經有多個強大的 ZK-EVM 實現。

2、在 Helios 和 Succinct 等輕客戶端上的工作最終可能會變成對以太坊鏈的 PoS 共識端進行更全面的 SNARK 驗證。

3、客戶端可能會開始嘗試使用 ZK-EVM 來證明自己的以太坊區塊執行，特別是當無狀態客戶端並且沒有技術需要直接重新執行每個區塊來維護狀態的時候，可能會從客戶端通過重新執行它們來驗證以太坊區塊，再過渡到大多數客戶端通過檢查 SNARK 證明來驗證以太坊區塊。 

4、ERC-4337 和 PBS 生態系統可能會很快開始使用 BLS 和證明聚合等技術，這樣可以節省大量 gas 成本。 

值得一提的是，Vitalik Buterin 還對最近人工智慧技術的快速發展大加讚揚，他覺得人工智慧的進步可以「加速」證明 ZK-EVM 實現的發展。「從長遠來看，當然任何事情都有可能發生。也許 AI 會加強形式驗證，使其可以輕鬆證明 ZK-EVM 實現等效並識別導致彼此之間差異的所有錯誤。」

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