Die von Vitalik gelobte ZKsync hat schon längst die schnellste zkVM entwickelt.

Originalautor: Eric, Foresight News

 

Am 1. November zitierte Vitalik einen Tweet des ZKsync-Gründers über das ZKsync Atlas-Upgrade und lobte ZKsync für die vielen „unterschätzten, aber für das Ethereum-Ökosystem sehr wertvollen Arbeiten“.

Der Markt reagierte schnell auf Vitaliks Worte, der Preis von ZK stieg an den beiden Wochenendtagen um mehr als das 2,5-fache, und auch die Token im ZK-Ökosystem, darunter ALT (AltLayer), STRK (Starknet), SCR (Scroll), MINA (Mina) und andere, verzeichneten deutliche Zuwächse.

Nachdem wir das ZKsync Altas-Upgrade verstanden hatten, stellten wir fest, dass die Arbeit von ZKsync tatsächlich unterschätzt worden sein könnte.

Schnelle, kleine, aber teure ZKP

Die Ethereum Foundation hat schon früh ZKP (Zero-Knowledge Proofs) gefördert, um im Wesentlichen das Problem der langsamen Verifizierungsgeschwindigkeit und der großen Datenmengen zu lösen.

ZKP ist im Wesentlichen ein mathematisches Wahrscheinlichkeitsproblem. Hier ein nicht ganz präzises Beispiel zur Veranschaulichung des Prinzips: Angenommen, jemand behauptet, das „Vier-Farben-Problem“ gelöst zu haben. Wie kann man ohne vollständige Offenlegung seines Lösungswegs sicherstellen, dass er es tatsächlich gelöst hat? Die Lösung von Zero-Knowledge Proofs besteht darin, einige Teile des gesamten Graphen auszuwählen und zu beweisen, dass in diesen Teilen keine zwei benachbarten Flächen die gleiche Farbe haben. Wenn die Anzahl der ausgewählten Teile einen bestimmten Wert erreicht, kann man mit einer Wahrscheinlichkeit von 99,99...% beweisen, dass die Person das Vier-Farben-Problem gelöst hat. So können wir, ohne das Gesamtbild zu kennen, beweisen, dass das Problem tatsächlich gelöst wurde.

Das ist das, was man oft hört: „Beweise, dass etwas getan wurde, ohne zu wissen, wie es gemacht wurde“ – das ist Zero-Knowledge Proof. Der Grund, warum ZKP im Ethereum-Ökosystem stark gefördert wird, ist, dass die theoretische Geschwindigkeitsobergrenze von ZKP weit über der von Einzeltransaktionsnachweisen liegt und die erzeugten Nachweise selbst sehr klein sind.

Die Geschwindigkeit ist deshalb hoch, weil ZKP nicht das Gesamtbild benötigt, sondern nur Herausforderungen durchführt. Zum Beispiel bei der Verifizierung eines Ethereum-Blocks: Derzeit überprüft jeder Node jede Transaktion auf grundlegende Dinge wie ausreichendes Guthaben. Wenn jedoch nur ein Node jede Transaktion per ZKP verifiziert und dann einen „Beweis“ erstellt, müssen die anderen Nodes nur noch überprüfen, ob der „Beweis“ selbst zuverlässig ist. Noch wichtiger ist, dass die Datenmenge dieses „Beweises“ sehr klein ist, was die Übertragung und Verifizierung extrem schnell macht und die Speicherkosten senkt.

Warum wird diese nur Vorteile bietende Technologie dann nicht flächendeckend eingesetzt? Weil sie zu teuer ist.

ZKP muss zwar nicht alle Prozesse wiederholen, aber die Herausforderung selbst verbraucht sehr viel Rechenleistung. Wenn man wie im KI-Wettrüsten GPUs stapelt, kann man schnellere Geschwindigkeiten erreichen, aber nicht jeder kann sich diese Kosten leisten. Wenn jedoch durch algorithmische und technische Innovationen die benötigte Rechenleistung und die Zeit zur Erstellung von Nachweisen bei geringer Rechenleistung auf ein bestimmtes Maß gesenkt werden kann, sodass ein Gleichgewicht zwischen „durch technologische Innovation getriebener Preisanstieg von Ethereum“ und „Kosten für den Aufbau von Nodes mit GPUs“ erreicht wird, dann lohnt sich die Sache.

Daher konzentrieren sich viele ZK-Projekte oder Open-Source-Entwickler im Ethereum-Ökosystem bei der Kombination von ZKP und Ethereum darauf, ZK-Nachweise mit geringeren Kosten und schnellerer Geschwindigkeit bei niedrigen Kosten zu generieren. Vor einiger Zeit hat das Brevis-Team mit nur der Hälfte der Kosten der SP1 Hypercube-Lösung (64 RTX 5090 GPUs) einen durchschnittlichen Nachweis für Ethereum-Blöcke in 6,9 Sekunden (99,6% der Nachweiszeiten unter der aktuellen durchschnittlichen Blockzeit von Ethereum: unter 12 Sekunden) erbracht, was der Ethereum-Community viel Lob eingebracht hat.

Obwohl die GPU-Kosten immer noch über 100.000 US-Dollar liegen, ist die Nachweisgeschwindigkeit immerhin auf das aktuelle Niveau ohne ZKP gesunken. Die nächste Aufgabe besteht darin, die Kosten weiter zu senken.

Altas-Upgrade erreicht 1-Sekunden-ZK-Finalität

Vielleicht wissen es viele nicht: Das von ZKsync eingeführte Open-Source-zkVM ZKsync Airbender ist die zkVM mit der schnellsten Verifizierungsgeschwindigkeit auf einer einzelnen GPU. Laut Ethproofs-Daten beträgt die durchschnittliche Verifizierungszeit mit einer einzelnen 4090 für ZKsync Airbender 51 Sekunden, die Kosten liegen unter einem Cent – beides Bestwerte unter den zkVMs.

Laut ZKsync-eigenen Daten (ohne Rekursion) beträgt die durchschnittliche Verifizierungszeit für das Ethereum-Mainnet mit einer einzelnen H100 und dem ZKsync OS-Speichermodell 17 Sekunden. Selbst mit Rekursion beträgt die durchschnittliche Gesamtzeit nur etwa 35 Sekunden. ZKsync ist der Ansicht, dass dies deutlich besser ist als die 12-Sekunden-Verifizierung, die Dutzende GPUs erfordert. Da es derzeit jedoch nur Daten von zwei GPUs mit durchschnittlich 22,2 Sekunden gibt, ist das endgültige Urteil noch offen.

All dies ist jedoch nicht allein Airbender zu verdanken; die Optimierung von Algorithmen und Technik ist nur ein Teil, die tiefe Integration mit dem ZKsync-Technologiestack ist der Schlüssel zur Maximierung der Effekte. Noch wichtiger ist, dass dies zeigt, dass es möglich ist, mit einer einzigen GPU einen Echtzeit-Nachweis für das Ethereum-Mainnet zu erstellen.

Ende Juni brachte ZKsync Airbender heraus, und am vorletzten Tag des Nationalfeiertags wurde das Altas-Upgrade eingeführt. Dieses Upgrade, das Airbender integriert, hat den Durchsatz, die Bestätigungsgeschwindigkeit und die Kosten von ZKsync erheblich verbessert.

Beim Durchsatz hat ZKsync den Sequencer technisch optimiert: Durch unabhängige asynchrone Komponenten wurde der durch Synchronisierung verursachte Aufwand minimiert; der Status, den die virtuelle Maschine benötigt, der Status, den die API benötigt, sowie der Status, der für die Generierung oder Verifizierung von Zero-Knowledge-Proofs auf Layer 1 erforderlich ist, wurden getrennt, um unnötigen Overhead zu reduzieren.

Nach den Praxistests von ZKsync wurden bei Hochfrequenz-Preisaktualisierungen, Stablecoin-Transfers im Zahlungsszenario und nativen ETH-Transfers TPS von 23k, 15k bzw. 43k erreicht.

Ein weiterer großer Quantensprung kommt von Airbender, das ZKsync zu einer Blockbestätigung in 1 Sekunde und Kosten von 0,0001 US-Dollar pro Transaktion verhilft. Im Gegensatz zur Verifizierung von Mainnet-Blöcken überprüft ZKsync nur die Gültigkeit der Statusänderung, was viel weniger Rechenaufwand erfordert. Obwohl Transaktionen mit ZK-Finalität erst nach der Verifizierung im Mainnet endgültige L1-Finalität erreichen, bedeutet die ZK-Verifizierung bereits, dass die Transaktion gültig ist; die L1-Finalität ist eher eine prozedurale Garantie.

Das heißt, Transaktionen, die auf ZKsync ausgeführt werden, können nach der ZKP-Verifizierung als vollständig bestätigt gelten. Zusammen mit den stark gesenkten Kosten ermöglicht ZKsync – mit ihren eigenen Worten – Anwendungsszenarien, die nur Airbender bieten kann:

Erstens natürlich On-Chain-Orderbücher, Zahlungssysteme, Börsen und automatisierte Market Maker. Airbender ermöglicht eine extrem schnelle Verifizierung und Abwicklung, wodurch das Risiko von Rollbacks bei diesen Anwendungen auf der Chain reduziert wird.

Zweitens etwas, das viele L2s derzeit nicht können: Unterstützung für öffentliche und private Systeme (wie ZKsyncs Prividiums) ohne Dritte. Prividiums ist eine von ZKsync eingeführte Infrastruktur, die Unternehmen beim Aufbau privater Chains unterstützt. Für Unternehmen sind schnelle Abwicklung und Datenschutz entscheidend. Die schnelle Abwicklung ist selbsterklärend, und die inhärente Privatsphäre von ZKP ermöglicht es, dass private Unternehmens-Chains mit öffentlichen Chains interagieren können, ohne ihre eigenen Ledger-Informationen offenzulegen, während die Gültigkeit der Transaktion überprüft wird. Die Kombination beider erfüllt sogar die regulatorischen Anforderungen an die Abwicklungszeit für Wertpapier- und Devisentransaktionen auf der Chain.

Das ist vielleicht auch der Grund, warum ZKsync nach Ethereum das zweitgrößte Netzwerk für die Ausgabe tokenisierter RWA-Assets ist.

ZKsync betont auch stolz, dass all dies nur durch das Altas-Upgrade möglich ist: Der Sequencer bietet eine latenzarme Transaktionsbündelung, Airbender erzeugt innerhalb einer Sekunde den Nachweis, und das Gateway verifiziert und koordiniert Cross-Chain-Nachrichten.

Verbindung von L1 und L2

Wie im von Vitalik geteilten Tweet erwähnt, ist ZKsync-Gründer Alex der Meinung, dass ZKsync nach dem Altas-Upgrade die Verbindung zum Ethereum-Mainnet wirklich hergestellt hat.

Die endgültige Bestätigungszeit von ZKsync-Transaktionen (ca. 1 Sekunde) ist jetzt kürzer als die Blockzeit des Ethereum-Mainnets (durchschnittlich 12 Sekunden). Das bedeutet, dass institutionelle und RWA-Transaktionen auf ZKsync im Wesentlichen mit denen auf dem Ethereum-Mainnet identisch sind – man wartet einfach auf die Bestätigung im Mainnet. Das bedeutet, dass ZKsync kein eigenes Liquiditätszentrum auf L2 aufbauen muss, sondern direkt die Liquidität des Mainnets nutzen kann, da die Cross-Chain-Übertragung zwischen ZK Rollup und Mainnet, anders als bei OP Rollup, keine 7-tägige Challenge-Periode benötigt. Das Altas-Upgrade hat die Geschwindigkeit weiter erhöht.

Dadurch wird das in der Ethereum-Community zuletzt diskutierte Problem der L2-Fragmentierung verbessert: L2 und L1 sind nicht mehr zwei getrennte Chains, sondern durch schnelle Bestätigung und Verifizierung miteinander verbunden. L2 kann nun erstmals wirklich als „Skalierungsnetzwerk“ bezeichnet werden.

Als ZKsync und Scroll erstmals auf dem Mainnet gestartet wurden, waren die Transaktionsbestätigungsgeschwindigkeit und die Gas-Gebühren gleich oder sogar höher als im Mainnet. Das lag im Wesentlichen daran, dass es zu Beginn noch keine systematischen algorithmischen und technischen Optimierungen für ZKP gab, was zu langsamer Verifizierung und hohen Kosten führte und damals eine Vertrauenskrise für ZK Rollup auslöste. Heute gehen Optimism und Arbitrum allmählich von OP Rollup zu ZK Rollup (oder einer Kombination aus beidem) über, und die weiteren Verbesserungen von ZKsync und anderen ZK Rollups bei Kosten und Geschwindigkeit sowie die Dezentralisierung der ZKP von Scroll machen aus „Unsinn“ nun ein vielversprechendes Ergebnis.

Vom Prügelknaben zum begehrten Gut – ZK erlebt seinen Durchbruch. Nach der vollständigen Dezentralisierung von Sequencer und Cross-Chain-Bridge-Multisig könnte vielleicht wirklich das von Dragonfly Managing Partner Hasseb Qureshi beschriebene „can't be evil“ Realität werden.