Yellow.com

Виртуальная машина Ethereum (ETH), EVM, появилась в 2015 году как среда для исполнения смарт‑контрактов — а не как инструмент для порождения криптографических доказательств. Доказательства с нулевым разглашением (zero‑knowledge proofs, ZK) изначально создавались для дешёвой и приватной проверки вычислений, без какого‑либо понимания, что такое опкоды.

Долгое время казалось, что эти две концепции принципиально несовместимы.

Затем инженеры нашли способ их «скрестить» — и на выходе получили одну из самых технически сложных инфраструктурных конструкций во всём крипторынке.

ZkEVM — сокращение от zero‑knowledge Ethereum Virtual Machine — это попытка исполнять смарт‑контракты, полностью совместимые с Ethereum, а затем доказывать корректность их выполнения с помощью ZK‑доказательств, не заставляя разработчиков переписывать код.

На словах это звучит просто. На практике пришлось решать задачи, которые ставили индустрию в тупик почти полдесятилетия.

Кратко

ZkEVM исполняет Ethereum‑совместимые смарт‑контракты и генерирует доказательство с нулевым разглашением, что выполнение было корректным, что позволяет быстро и дёшево финализировать транзакции в основной сети Ethereum.

Чем сложнее реализовать конкретную ZkEVM, тем выше её совместимость с существующими инструментами Ethereum — этот компромисс лежит в основе всех архитектурных решений в сегменте.

Пользователи получают уровень безопасности Ethereum без мейннет‑комиссий за газ, а разработчики могут развёртывать существующие контракты на Solidity с минимальными изменениями или вовсе без них.

Что на самом деле делают доказательства с нулевым разглашением

Прежде чем говорить об EVM, нужно чётко понимать, что такое ZK‑доказательство и чего оно не делает. ZK‑доказательство — это криптографический механизм, позволяющий одной стороне, доказателю (prover), убедить другую сторону, проверяющего (verifier), в истинности утверждения, не раскрывая данных, на которых это утверждение основано.

Классический пример — доказать, что вы знаете пароль, не передавая сам пароль. В блокчейне утверждение почти всегда вычислительное: «Я запустил эту программу на этом входе, получил такой‑то результат и сделал это корректно».

В роли проверяющего здесь выступает смарт‑контракт Ethereum на первом уровне (L1), который проверяет доказательство за миллисекунды вместо того, чтобы повторно исполнять каждую транзакцию.

ZK‑доказательства позволяют сети второго уровня (Layer 2) собирать тысячи транзакций в один пакет, генерировать компактное доказательство их валидности и публиковать в Ethereum только это доказательство. Стоимость на одного пользователя при этом резко падает.

На ландшафте ZkEVM доминируют два класса систем доказательств. SNARK (Succinct Non‑interactive ARguments of Knowledge) дают очень маленькие доказательства с быстрым временем проверки, но требуют доверенной установки (trusted setup). STARK (Scalable Transparent ARguments of Knowledge) не нуждаются в доверенной установке и устойчивы к квантовым атакам, но формируют существенно более объёмные доказательства. Большинство команд, работающих над ZkEVM, сейчас выбирают SNARK‑подход: стоимость проверки на мейннете Ethereum — жёсткое ограничение для экономической модели.

Также читайте: Trump Media отказалась от сделки казначейства Cronos на $6,42 млрд с Crypto.com

Почему EVM так тяжело «загнать» в ZK‑доказательство

Ethereum Virtual Machine — это стековая среда исполнения с более чем 140 опкодами, системой учёта газа, сложной моделью памяти и множеством пограничных случаев, накопленных за десятилетие реальной эксплуатации. Каждый опкод — от простого ADD до криптографических предкомпилятов вроде ECRECOVER — должен быть представлен в виде арифметических ограничений, понятных системе ZK‑доказательств.

Проблема в том, что системы ZK‑доказательств «разговаривают» на очень узком математическом языке. Базово они оперируют конечными полями и многочленами. EVM проектировалась без оглядки на эти ограничения. Например, опкод KECCAK256 (хеш‑функция Ethereum) практически максимально неудобен для ZK‑контуров: он использует побитовые операции, которые в схемах ZK превращаются в огромные и дорогие наборы ограничений.

Это несоответствие породило то, что исследователи назвали «проблемой несовместимости EVM». Можно построить быстрый и дешёвый ZK‑роллап, но тогда он будет поддерживать лишь кастомные программы, написанные под ZK‑дружественную среду. Либо можно попытаться реализовать полный EVM, но стоимость и время генерации доказательств окажутся настолько высокими, что пропадёт сам смысл масштабирования. Инженерная задача ZkEVM — «схлопнуть» этот компромисс.

Генерация ZK‑доказательства для одного KECCAK256‑хеша может потребовать миллионы арифметических ограничений. Типичный блок Ethereum содержит тысячи таких хешей — поэтому в ранних реализациях ZkEVM создание доказательства занимало часы и по сей день требует специализированного «железа».

Также читайте: Артур Хейс ожидает ралли биткоина, если ФРС откроет японский казначейский пул на $1,373 трлн

Четыре типа ZkEVM и что они означают

ZkEVM бывают разными. Исследователь Ethereum Виталик Бутерин в 2022 году предложил ставшую стандартной типологию, которая делит реализации на четыре типа по степени совместимости с текущим стеком Ethereum. Понимание этих типов — самый быстрый способ оценить любой проект ZkEVM.

Тип 1 — полностью эквивалентен Ethereum. Он доказывает ровно те же переходы состояния, структуру блоков, хеш‑функции и всё остальное, без малейших модификаций. Существующие клиенты Ethereum могут синхронизироваться с такой системой «из коробки», все инструменты работают без адаптации. Цена — экстремально медленная и дорогая генерация доказательств. На сегодня ни одна промышленная ZkEVM не функционирует на уровне Типа 1, хотя ряд команд движутся в этом направлении.

Тип 2 — эквивалентен EVM. Он меняет отдельные внутренние структуры данных — например, заменяет KECCAK на более ZK‑дружественный хеш в дереве состояния — но полностью сохраняет совместимость на уровне байткода EVM. Смарт‑контракты ведут себя идентично, разработчики ничего не замечают. Генерация доказательств быстрее, чем в Типе 1, но всё ещё тяжёлая. К этому диапазону относятся, в частности, Scroll и ранние версии Polygon zkEVM.

Тип 3 вносит дополнительные изменения, «ломающие» небольшое число редких функций, например некоторые предкомпиляторы. Почти все существующие контракты продолжают работать без изменений, но стоимость доказательств заметно снижается. Большинство коммерческих ZkEVM, запущенных в 2023–2024 годах, на старте находились где‑то между Типом 2 и Типом 3.

Тип 4 компилирует исходный код на Solidity или Vyper в ZK‑дружественную кастомную виртуальную машину вместо доказательства байткода EVM напрямую. Это самый быстрый и дешёвый вариант, но он может приводить к тонким отличиям в поведении, и некоторые низкоуровневые приёмы EVM здесь неприменимы. Такой подход реализован, например, в zkSync Era через собственный компилятор на базе LLVM.

Для построителей эта типология критична. Проект, переносящий обкатанный DeFi‑протокол с мейннета Ethereum, скорее выберет Тип 2 или Тип 3, чтобы гарантировать полное поведенческое соответствие. Команды, создающие продукт «с нуля», могут сознательно пойти на Тип 4 ради более дешёвых доказательств и более быстрого финалити.

Также читайте: Anthropic выкупила 191 мегаватт техасской мощности у биткоин‑майнера

Как ZkEVM обрабатывает транзакцию

Логика становится нагляднее, если пройти весь путь одной транзакции. Когда пользователь отправляет транзакцию в сеть на базе ZkEVM, процесс выглядит так.

Сначала транзакция попадает к секвенсору — узлу, который отвечает за упорядочение и агрегацию транзакций в батчи. Секвенсор исполняет транзакции, обновляет состояние второго уровня и даёт пользователю мгновенное «мягкое подтверждение». В этот момент кошелёк уже показывает изменённый баланс, но криптографически транзакция ещё не финализирована в Ethereum.

Затем пакет транзакций передаётся prover’у — специализированному программному (или аппаратному) модулю, который запускает алгоритм ZK‑доказательства. Prover берёт состояние до исполнения, все транзакции и состояние после, а затем генерирует доказательство валидности перехода состояния. Это вычислительно тяжёлая фаза, которая может занимать от секунд до минут в зависимости от системы.

Далее доказательство и небольшой объём сжатых данных по транзакциям отправляются в смарт‑контракт Ethereum под названием верификационный контракт.

Этот контракт проверяет доказательство одним вызовом on‑chain. Стоимость такого вызова по газу фиксирована и не зависит от числа транзакций в батче. После успешной проверки корень состояния второго уровня финализируется в Ethereum и по уровню безопасности приравнивается к любой транзакции мейннета.

Также читайте: XRP‑ETF появился в отчётности Национального банка Канады по криптофонду на $111 тыс.

Модульная ZkEVM и кроссчейн‑интероперабельность

Изначальный дизайн ZkEVM предполагал единственный слой финализации — Ethereum: всё доказывается и всё окончательно фиксируется в основной сети. Новая архитектура, модульная ZkEVM, разделяет уровень исполнения, уровень доказательств и уровень расчётов, позволяя комбинировать их независимо друг от друга.

Здесь на сцену выходят проекты вроде Prom.

Prom позиционирует себя как модульную ZkEVM‑сеть второго уровня, обеспечивающую интероперабельность как между EVM‑совместимыми, так и между не‑EVM‑сетями. Вместо того чтобы доказывать исполнение и финализировать его только в Ethereum, система отправляет доказательства сразу на несколько цепочек, формируя математический мост между экосистемами, которые раньше не могли соединяться без доверенных посредников.

Модульный подход важен тем, что снимает допущение о том, что Ethereum — единственный возможный слой расчётов.

В конечном счёте ZkEVM‑доказательство — это просто математика. Если у Цепочки A и Цепочки B есть верификационные контракты, способные проверить одну и ту же схему доказательства, единое ZK‑доказательство может одновременно финализировать переход состояния в обеих сетях. Так ZK‑доказательства превращаются не только в механизм масштабирования, но и в базовый примитив универсальной интероперабельности.

Модульные архитектуры ZkEVM разделяют исполнение и финализацию: одна и та же доказуемая валидность может быть проверена в Ethereum, в не‑EVM‑сети или в обеих сразу, создавая общий криптографический слой доверия для экосистем, которые технически не совместимы друг с другом.

Также читайте: TRON провёл через сеть $2,1 трлн в USDT, но его DeFi‑пул сократился 1,9%

ZkEVM против optimistic rollups: прямое сравнение

Сопоставление ZkEVM и optimistic rollups всплывает постоянно, и не случайно: обе технологии решают одну и ту же задачу, но диаметрально разными подходами.

Optimistic rollups исходят из того, что все транзакции валидны по умолчанию, и проверяют их только в том случае, если кто‑то подаст fraud proof в рамках диспут‑периода (обычно около семи дней. Это удешевляет инфраструктуру и упрощает разработку, но вывод средств в Ethereum L1 растягивается на неделю, если не пользоваться ликвидити‑мостами. Сегодня доминирующие сети этого типа — Arbitrum и Optimism.

ZkEVM‑rollups не принимают ничего на веру: каждый батч считается недействительным, пока zk‑доказательство не подтвердит обратное. Это повышает нагрузку на сторону доказательств, но позволяет финализировать выводы средств в Ethereum за часы, а не дни, и не требует полагаться на «честных наблюдателей», которые должны поймать мошенничество.

Для пользователей практические различия выглядят так:

Скорость вывода: у ZkEVM явное преимущество — финализация на основе доказательств занимает часы против семи дней для нативного вывода из optimistic rollups.
Стоимость транзакций: сейчас optimistic rollups во многих сценариях дешевле, поскольку генерация доказательств в ZkEVM добавляет издержки. Однако разрыв быстро сокращается по мере улучшения железа и алгоритмов для пруверов.
Модель безопасности: ZkEVM даёт криптографические гарантии корректности. Optimistic rollups обеспечивают экономическую безопасность через fraud proofs — это сильно, но не тождественно математической доказуемости.
Совместимость с EVM: современные ZkEVM (типы 2/3) практически ликвидировали отставание и поддерживают почти весь существующий стек инструментов Ethereum, убрав одно из ключевых прежних преимуществ optimistic rollups.
Риск остановки сети: ZkEVM‑системы могут встать, если перестанет работать прувер. Optimistic rollups продолжают обрабатывать транзакции, пока жив sequencer.

Универсального победителя здесь нет. Высоконагруженные приложения, где на первом месте издержки и терпим недельный лаг при выводе средств, логично тянуться к optimistic rollups. Проекты, которым критична быстрая финализация, кросс‑чейн‑расчёты и формальная доказуемость корректности, чаще выбирают ZkEVM.

Кто на самом деле выигрывает от ZkEVM прямо сейчас

ZkEVM — это не технология «на будущее». Уже работают несколько сетей с реальными заблокированными активами и платящими комиссии пользователями. Но важно понимать, кому именно и за счёт чего она даёт наибольший выигрыш.

DeFi‑протоколы, мигрирующие с Ethereum L1, получают практически идентичную модель исполнения (типы 2/3) при резко сниженных газ‑расходах. Протокол, где розничных пользователей отпугивали комиссии по $30 за один swap на L1, на ZkEVM может предложить транзакции дешевле одного цента — без переписывания смарт‑контрактов.

Мосты и кросс‑чейн‑приложения выигрывают от модульных архитектур ZkEVM, которые публикуют доказательства сразу в несколько сетей. Вместо доверия мультисиг‑мосту — исторически самой взламываемой категории в крипте — пользователи опираются на математическое доказательство, проверяемое ончейн.

Корпорации и институциональные игроки, строящие permissioned или полупубличные решения, получают зрелую среду исполнения с криптографической аудитируемостью. Каждый переход состояния формально доказуем, что критично для комплаенса и отчётности.

Разработчикам, запускающим новые проекты, важно на старте понимать компромисс Type 4 против Type 2. Если вы пишете свежий Solidity‑код и максимизируете скорость прувинга и минимальные комиссии, вам может подойти сеть типа 4. Если же вы переносите уже работающий протокол и не готовы рисковать поведенческими отличиями, более безопасный выбор — ZkEVM типа 2 или 3.

Для розничных пользователей ZkEVM выглядит просто как дешёвая и быстрая сеть, совместимая с Ethereum: работают привычные кошельки, активы легко бриджатся. Вся криптографическая «машинария» под капотом остаётся невидимой — именно так и должна ощущаться хорошая инфраструктура.

Итоги

ZkEVM — один из самых сложных задачников прикладной криптографии: нужно заставить виртуальную машину, изначально не имеющую под собой строгой математической структуры, «говорить» на языке zero‑knowledge‑доказательств.

Команды, которые это реализовали, годами разбирались с несовместимостью хэш‑функций, взрывом числа ограничений в схемах и пруверами, для которых на момент написания базовых научных работ попросту не существовало необходимого железа.

Сектор по‑прежнему развивается стремительно. Время генерации доказательств сокращается. Децентрализованные сети пруверов выходят в продакшн. Полная эквивалентность Ethereum (Type 1) остаётся целью, к которой сразу несколько команд уже вплотную подбираются.

Для всех, кто строит продукты на Ethereum или инвестирует в его экосистему, понимание реальных принципов работы ZkEVM — а не только маркетинговых лозунгов — становится базой для любых последующих решений.

Читайте далее: Фондирование AI на $500 млрд от Nvidia выводит на радар токены «крипто‑компьютинга»

Почему ZkEVM исполняет код Ethereum, но доказывает это с помощью доказательств с нулевым разглашением