解密 RISC Zero 產品矩陣：如何助力Ethereum邁向 ZK 化未來？
作者：LINDABELL
在最近的Devcon會議上，Ethereum基金會核心成員JustinDrake提出了BeamChain提案，計劃通過zkSNARK和zkVM技術升級Ethereum共識層，以提升網絡的可擴展性、安全性和效率。這一愿景也讓zkVM的重要性再次被關注。作為一種通用零知識虛擬機，zkVM能以更靈活及高效的方式處理復雜計算，同時擺脫了對傳統智能合約邏輯的依賴。
在這一趨勢的推動下，RISCZero、Succinct和Cysic等項目則被視為推動該領域創新的重要參與者。其中，RISCZero憑借基于RISC-V架構的zkVM，開發了Zeth、Kailua和Bonsai等一系列開源工具，不僅提升了區塊驗證和Rollup的性能，還為EthereumZK化升級提供了技術支持。
同時，開發Zeth的過程中，RISCZero團隊充分利用了Rust生態系統的組件，如revm、ethers和alloy，使得開發者可以快速實現區塊證明功能并將其應用到不同場景中。這種設計為開發者提供了更多靈活性，能夠根據需要調整區塊構建邏輯并適配未來的Ethereum改進提案。
在應用層面，Zeth為zkRollup、輕客戶端和跨鏈橋提供了高效的解決方案。傳統zkRollup和zkEVM的構建需要耗費大量時間和資金，令小型團隊望而卻步。而Zeth基于模塊化的zkVM架構，允許開發者輕松定制區塊驗證邏輯。例如：
zkRollup：Zeth能夠快速實現區塊證明，能夠縮短ZKRollup的開發周期和降低資金投入。
輕客戶端：無需重新構建區塊即可驗證區塊有效性，降低運行成本。
跨鏈橋：Zeth通過ZKP可以在不泄漏鏈上敏感信息的情況下驗證跨鏈數據的正確性，這減少了對第三方的信任依賴，并降低了跨鏈攻擊的風險。
今年5月，Zeth成功擴展至支持從Ethereum主網中提取Optimism區塊數據，并生成ZKP驗證區塊正確性，還支持在鏈上進行驗證。也就是說，借助Zeth，Optimism可以更高效驗證交易，解決交易爭議。Bonsai：允許開發者無需使用自身硬件生成證明
Bonsai是一項專為zkVM應用程序設計的遠程證明服務，允許開發者無需使用自身硬件生成證明，從而解決了鏈上計算資源有限與高昂成本之間的矛盾。通過Bonsai，開發者只需定義需要執行的zkVM應用程序及輸入數據，Bonsai即可在后臺運行計算，并生成相應的零知識證明。這一過程完全無需開發者部署額外的硬件設備。同時，Bonsai利用了大量的GPU集群，支持并行化處理多個計算任務。此外，Bonsai提供簡潔易用的API和SDK接口，使開發者能夠輕松將其集成到現有系統中，進一步降低了開發難度。
基于這一遠程證明服務，RISCZero推出了開源工具BonsaiPay，結合了OAuth2.0身份認證和ZKP技術，使用戶能夠通過Google賬戶在Ethereum網絡上發送或接收Tokens。例如，當Alice想將資金轉賬給Bob時，Alice可以通過BonsaiPay輸入Bob的Google郵箱和轉賬金額。Bob隨后可登陸BonsaiPay輸入郵箱地址并完成Google賬戶身份驗證。BonsaiPay會使用OAuth2.0生成授權Tokens，證明Bob確實是該郵箱的持有者。隨后BonsaiPay調用Bonsai證明服務，生成零知識證明，證明Bob的Google賬戶與錢包地址相關聯。智能合約驗證證明后，會解鎖資金并將其轉賬到Bob的錢包地址。
整個過程中，BonsaiPay通過ZKP技術驗證了「Bob的Google賬戶與錢包地址相關聯」的事實，又避免泄露任何Google賬戶的具體信息。
BlobstreamZero是RISCZero和Celestia合作推出的基于zkVM的跨鏈橋，旨在將Celestia的數據可用性層無縫連接到現有的模塊化Blockchain生態中。通過共享和驗證Celestia上的數據，BlobstreamZero實現了鏈與鏈之間更便捷的數據傳輸和驗證。
作為完全開源的公共產品，BlobstreamZero允許任何項目或開發者運行本地實例，并生成零知識證明。此外，BlobstreamZero還能夠為ZK協處理器提供支持。ZK協處理器本質上是一個鏈下計算工具，因此需要可靠的數據來執行計算。而BlobstreamZero可以從Celestia等Blockchain中獲取數據，并且可以通過生成ZK證明來證明所傳輸的數據是可靠的。Steel：鏈下執行與鏈上驗證的智能合約新范式
Steel是RISCZero推出的開源工具，利用zkVM技術實現了鏈下可驗證的智能合約執行。通過Steel，開發者可以將EVM操作從鏈上轉移到鏈下執行，同時生成零知識證明，確保計算結果的真實性和可驗證性。
傳統智能合約需要在鏈上完整執行所有邏輯，不僅Gas成本高昂，還限制了復雜應用的開發。而Steel的鏈下計算和鏈上驗證機制解決了這一問題。例如，在一個簡單的智能合約中，判斷某賬戶的ERC20余額是否大于1，并遞增計數器變量。傳統方法需要在鏈上完整執行邏輯，而Steel則在鏈下完成計算并生成零知識證明，鏈上只需驗證證明，無需重復執行合約邏輯。
目前，RISCZero已發布Steel1.0，并且已經有合作伙伴已功利用該工具開發了應用。例如，在一個處理約40萬次SLOAD操作的合約調用中，通過Steel將計算轉移至鏈下執行，隨后在鏈上驗證生成的零知識證明。證明生成成本不到10美元，鏈上驗證成本低于30萬Gas。Kailua：推動Rollup架構創新的混合ZK方案
繼發布Zeth后，RISCZero推出了Kailua，旨為樂觀Rollup提供了一種混合ZKRollup的升級方案。傳統樂觀Rollup通常需要7天的挑戰期，導致交易終局性較慢，而ZKRollup雖然能快速實現終局性，但持續生成零知識證明的成本過高。Kailua結合了兩者的優勢，通過混合架構實現了成本與效率的平衡。作為OptimismKona框架的擴展，Kailua不僅支持未經修改的Kona在zkVM上運行，還引入了創新的爭議解決機制，降低了質押要求并減少了終局性延遲，從而提升了系統的效率和可用性。
在Kailua的架構中，爭議機制采用了全新的設計。首先，其爭議解決機制取消了時間限制，允許驗證者在遇到網絡中斷等特殊情況時有充足時間生成證明，從而增強系統的彈性。即使在極端情況下，RISCZerozkVM的擴展架構仍能在一小時內完成證明。此外，Kailua的按需驗證功能讓開發者能夠靈活配置驗證頻率，以更低成本逐步過渡到完全驗證的Rollup模式。
與ZKRollup不同，Kailua的設計無需持續生成證明。對于低頻率的空區塊或具有特殊合約需求的Rollup，Kailua提供了一種更具成本效益的選擇。同時，Kailua還顯著降低了Rollup的質押成本需求。傳統樂觀Rollup的質押量會隨著較長的終局性周期線性增加，而Kailua的優化設計將質押需求固定化，使得系統即使在長周期內依然能以更低成本維持安全性和活性。
目前，Kailua已完全開源。開發者可以使用其命令行工具部署本地的Optimism測試網絡，并快速升級為支持ZK故障證明的網絡。Kailua還支持模擬故障提案，幫助開發者了解驗證者如何通過zkVM挑戰錯誤狀態，從而深入理解其爭議解決機制。未來，Kailua還將進一步優化成本與性能，及擴展至更多的Rollup框架支持。總結
從上文可以看出，RISCZero的zkVM產品矩陣正推動零知識證明技術在多個領域的發展。Zeth和Kailua專注于Rollup架構優化，提升了區塊驗證效率和爭議解決速度。Bonsai提供遠程證明服務，降低了硬件依賴和運行成本，使開發者能夠更高效地構建應用。而BlobstreamZero通過高效驗證跨鏈數據，為模塊化Blockchain生態提供了可靠支持。此外，Steel通過鏈下計算與鏈上驗證的模式，降低了智能合約執行的Gas成本。
當然，在不斷完善zkVM產品矩陣的同時，RISCZero也在持續推動zkVM底層技術的創新。近日，RISCZerozkVM發布了1.2版本，引入了一種全新的預編譯方式，允許開發者將預編譯邏輯與應用程序一起部署，而無需內置于zkVM本身。這意味著開發者可以添加新的預編譯邏輯，而無需修改鏈上驗證合約或協調證明者的配置，也無需對zkVM進行分叉或重大改動即可實現性能優化。此外，通過應用定義預編譯，還可減少證明生成的計算成本。例如Automata集成RSA預編譯后，將執行周期從3900萬縮減到21.7萬，成本降低了約180倍。
隨著zkVM技術的不斷優化，其發展潛力將在多個應用場景中逐步得到體現，不過如果要更好的釋放這些潛力，仍要依賴于生態協作和技術落地的實際表現。