Das von Vitalik hochgelobte ZKsync könnte wirklich unterschätzt sein.

Für eine einzelne GPU ist Airbender nicht nur am schnellsten bei der Verifizierung, sondern auch am kostengünstigsten.

Verfasst von: Eric, Foresight News

Am 1. November zitierte Vitalik einen Tweet des ZKsync-Gründers über das ZKsync Atlas Upgrade und lobte, dass ZKsync viele „unterschätzte, aber für das Ethereum-Ökosystem sehr wertvolle Arbeiten“ geleistet habe.

Der Markt reagierte schnell auf Vitaliks Worte: Der Preis von ZK stieg am Wochenende um mehr als das 2,5-fache, und auch die Token des ZK-Ökosystems, darunter ALT (AltLayer), STRK (Starknet), SCR (Scroll), MINA (Mina) und andere, verzeichneten deutliche Zuwächse.

Nachdem wir das ZKsync Atlas Upgrade verstanden hatten, stellten wir fest, dass das, was ZKsync geleistet hat, tatsächlich unterschätzt wurde.

Schnelle, kleine, aber teure ZKP

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

ZKP ist im Kern ein mathematisches Wahrscheinlichkeitsproblem. Ein nicht ganz präzises Beispiel zur Veranschaulichung: Angenommen, jemand behauptet, das „Vier-Farben-Problem“ gelöst zu haben. Wie kann man sicherstellen, dass diese Person es wirklich gelöst hat, ohne die gesamte Lösung offenzulegen? Die Zero-Knowledge-Proof-Methode 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 kann man, ohne das Gesamtbild zu kennen, beweisen, dass die Lösung korrekt ist.

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, liegt darin, dass ZKP theoretisch viel schneller ist als der Nachweis jeder einzelnen Transaktion, und die erzeugten Beweise selbst sind sehr klein.

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“ generiert, müssen die anderen Nodes nur noch überprüfen, ob dieser „Beweis“ zuverlässig ist. Noch wichtiger ist, dass die Datenmenge dieses „Beweises“ sehr klein ist, was Übertragung und Verifizierung extrem schnell macht und die Speicherkosten senkt.

Warum wird diese scheinbar nur vorteilhafte 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 in Massen stapelt, kann man zwar schnellere Geschwindigkeiten erreichen, aber nicht jeder kann sich diese Kosten leisten. Wenn es jedoch durch algorithmische und technische Innovationen gelingt, die benötigte Rechenleistung und die Zeit zur Beweiserstellung bei geringer Rechenleistung auf ein bestimmtes Maß zu senken, sodass ein Gleichgewicht zwischen „durch technische Innovation getriebener Preisanstieg von Ethereum“ und „Kosten für den Aufbau von Nodes und den Kauf von GPUs“ entsteht, dann lohnt sich das Ganze.

Daher konzentrieren sich viele ZK-Projekte oder Open-Source-Entwickler im Ethereum-Ökosystem darauf, ZK-Beweise 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 Beweis für einen Ethereum-Block in 6,9 Sekunden (99,6 % der Beweiszeiten unter der aktuellen durchschnittlichen Ethereum-Blockzeit von 12 Sekunden) erbracht, was der Ethereum-Community viel Lob einbrachte.

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

Atlas-Upgrade erreicht 1-Sekunden-ZK-Finalität

Viele wissen vielleicht nicht, dass ZKsyncs Open-Source-zkVM ZKsync Airbender die schnellste zkVM für die Verifizierung mit einer einzelnen GPU ist. Laut Ethproofs beträgt die durchschnittliche Verifizierungszeit mit einer einzelnen 4090 für ZKsync Airbender 51 Sekunden, die Kosten liegen bei weniger als einem Cent – beides Bestwerte unter den zkVMs.

Laut den eigenen Angaben von ZKsync beträgt die durchschnittliche Verifizierungszeit für das Ethereum-Mainnet mit einer einzelnen H100 und dem ZKsync OS-Speichermodell ohne Rekursion 17 Sekunden. Selbst mit Rekursion liegt die durchschnittliche Gesamtzeit bei nur etwa 35 Sekunden. ZKsync ist der Meinung, dass dies deutlich besser ist als die 12-Sekunden-Verifizierung, die mit Dutzenden von GPUs erreicht wird. 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 Airbenders Verdienst – die Optimierung von Algorithmen und Technik ist nur ein Teil davon. Die tiefe Integration mit dem ZKsync-Technologiestack ist der Schlüssel zur maximalen Wirkung. Noch wichtiger ist, dass es zeigt, dass die Echtzeitverifizierung des Ethereum-Mainnets mit einer einzelnen GPU möglich ist.

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

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

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

Ein weiterer großer Durchbruch 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 endgültig auf Layer 1 abgeschlossen sind, bedeutet die ZK-Verifizierung bereits, dass die Transaktion gültig ist; die Layer-1-Finalität ist eher eine prozessuale Garantie.

Das heißt, Transaktionen auf ZKsync können allein durch ZKP-Verifizierung als vollständig bestätigt und gültig angesehen werden. Zusammen mit den deutlich gesunkenen Kosten ermöglicht ZKsync – nach eigenen Angaben – Anwendungsszenarien, die nur Airbender bieten kann:

Erstens natürlich On-Chain-Orderbücher, Zahlungssysteme, Börsen und automatisierte Market Maker. Airbender ermöglicht es dem System, Transaktionen extrem schnell zu verifizieren und abzuwickeln, wodurch das Risiko von Rollbacks für diese Anwendungen auf der Chain reduziert wird.

Zweitens, was viele aktuelle L2s nicht können: Unterstützung für öffentliche und private Systeme (wie ZKsyncs Prividiums) ohne Dritte. Prividiums ist die 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 beim Zusammenspiel mit öffentlichen Chains keine Ledger-Informationen offenlegen müssen, um die Gültigkeit von Transaktionen zu beweisen. Die Kombination beider Aspekte erfüllt sogar die regulatorischen Anforderungen an die Abwicklungszeit für Wertpapier- und Devisentransaktionen auf der Chain.

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

ZKsync betont auch stolz, dass all dies nur mit dem Atlas-Upgrade möglich ist: Der Sequencer sorgt für eine latenzarme Transaktionsbündelung, Airbender generiert den Beweis in einer Sekunde, 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 Atlas-Upgrade die echte Verbindung zum Ethereum-Mainnet hergestellt hat.

Die endgültige Bestätigungszeit für Transaktionen auf ZKsync (ca. 1 Sekunde) ist jetzt kürzer als die durchschnittliche Blockzeit des Ethereum-Mainnets (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 ZK Rollup im Gegensatz zu OP Rollup keine 7-tägige Challenge-Periode für Cross-Chain-Transfers benötigt. Das Atlas-Upgrade hat die Geschwindigkeit auf dieser Grundlage weiter erhöht.

Dadurch wird das jüngst in der Ethereum-Community 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 Transaktionsbestätigungszeiten und Gas-Gebühren ähnlich hoch 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 wechseln Optimism und Arbitrum langsam von OP Rollup zu ZK Rollup (oder einer Kombination aus beidem), und die weitere Verbesserung der Kosten und Geschwindigkeit von ZK Rollups wie ZKsync sowie die Dezentralisierung von ZKP bei Scroll machen aus „Unsinn“ ein vielversprechendes Ergebnis.

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