Віртуальна машина Ethereum (ETH), створена у 2015 році, проєктувалася для виконання смартконтрактів — але не для генерування криптографічних доказів. Натомість докази з нульовим розголошенням (zero-knowledge, ZK) розроблялися як спосіб дешево й приватно верифікувати обчислення, узагалі не оперуючи поняттями типу «opcode».
Багато років ці два світи здавалися принципово несумісними.
Зрештою інженери зрозуміли, як їх поєднати, і результатом стала одна з технічно найскладніших інфраструктур у криптоіндустрії.
ZkEVM — скорочення від zero-knowledge Ethereum Virtual Machine — це спроба запускати сумісні з Ethereum смартконтракти й доводити коректність їх виконання за допомогою ZK‑доказів, не змушуючи розробників переписувати код.
На словах це звучить просто. На практиці довелося розв’язувати задачі, що блокували цілу галузь майже п’ять років.
TL;DR
- ZkEVM виконує сумісні з Ethereum смартконтракти й генерує доказ з нульовим розголошенням коректності виконання, що дає змогу швидко й дешево фіналізувати транзакції в основній мережі Ethereum.
- Чим складніше побудувати ZkEVM, тим вища його сумісність з існуючими інструментами Ethereum — саме навколо цього компромісу крутяться всі ключові дизайн-рішення.
- Користувачі отримують рівень безпеки Ethereum без mainnet‑тарифів на gas, а розробники можуть розгортати наявні контракти Solidity майже без змін.
Що насправді роблять докази з нульовим розголошенням
Перш ніж переходити до EVM, важливо чітко розуміти, чим є доказ з нульовим розголошенням і чим він не є. ZK‑доказ — це криптографічний метод, який дає одній стороні (доказувачу) змогу переконати іншу сторону (перевіряча) в правдивості твердження, не розкриваючи дані, на яких це твердження ґрунтується.
Класичний приклад — довести, що ви знаєте пароль, не передаючи сам пароль. У блокчейні предметом доказу майже завжди є обчислення: «Я запустив цю програму на цьому вхідному наборі даних, отримав такий результат — і зробив це коректно».
Перевірячем тут виступає смартконтракт Ethereum на першому шарі, який перевіряє доказ за мілісекунди замість того, щоб самостійно повторно виконувати всі транзакції.
ZK‑докази дозволяють мережі другого шару об’єднувати тисячі транзакцій у батч, генерувати один компактний доказ їхньої валідності й публікувати в Ethereum лише цей доказ. Це радикально знижує середню вартість транзакції на користувача.
У сучасних ZkEVM домінують два типи доказових систем. SNARK (Succinct Non‑interactive ARguments of Knowledge) дають дуже малі, швидко перевірювані докази, але вимагають довіреної початкової ініціалізації (trusted setup). STARK (Scalable Transparent ARguments of Knowledge) не потребують trusted setup і стійкіші до квантових атак, проте створюють більші за розміром докази. Більшість команд ZkEVM зараз роблять ставку на SNARK, оскільки вартість верифікації в мейннеті Ethereum — жорстке обмеження.
Читайте також: Trump Media скасовує угоду Cronos Treasury з Crypto.com на $6,42 млрд
Чому EVM так важко доводити в ZK
Ethereum Virtual Machine — це стекова модель виконання з понад 140 opcodes, обліком gas, складною пам’яттю та численними «кустарними» винятками, накопиченими за десятиліття реального використання. Кожна операція — від простого ADD до криптографічних прекомпайлів на кшталт ECRECOVER — має бути перетворена на систему арифметичних обмежень, з якою здатна працювати доказова система.
Проблема в тому, що ZK‑системи говорять дуже вузькою математичною мовою: вони нативно працюють над скінченними полями та многочленами. EVM створювали без огляду на ці обмеження. Такі opcodes, як KECCAK256 (основний хеш Ethereum), майже максимально «ворожі» для ZK‑схем, оскільки насичені побітовими операціями, що вибухово збільшують кількість і вартість арифметичних обмежень.
Ця невідповідність породила так звану «проблему несумісності з EVM». Можна було збудувати швидкий і дешевий ZK‑ролап, але він запускав би тільки спеціально написані під ZK‑середовище програми. Або ж спробувати підтримати повноцінний EVM — але тоді генерація доказів ставала настільки дорогою й повільною, що втрачала сенс. Інженерне завдання ZkEVM — згорнути цей компроміс.
Генерація ZK‑доказу лише для одного хешу KECCAK256 може вимагати мільйонів арифметичних обмежень. Типовий блок Ethereum містить тисячі таких хешів — саме тому перші реалізації ZkEVM генерували докази годинами й досі потребують спеціалізованого «заліза».
Читайте також: Артур Гейз прогнозує ралі Bitcoin, якщо ФРС відкриє японський пул трежеріс на $1,373 трлн
Чотири типи ZkEVM і що вони означають
ZkEVM бувають різними. Дослідник Ethereum Віталік Бутерін у 2022 році запропонував нині загальноприйняту класифікацію з чотирьох типів — залежно від рівня сумісності з існуючим стеком Ethereum. Розуміння цієї типології — найшвидший спосіб оцінити будь-який проєкт ZkEVM.
Тип 1 — повністю еквівалентний Ethereum. Такий ZkEVM доводить точний перехід стану Ethereum, структуру блоків, хеш‑функції — усе без змін. Поточні клієнти Ethereum можуть синхронізуватися з ним нативно, усі інструменти працюють «із коробки». Ціна — вкрай повільна та дорога генерація доказів. Жоден промисловий ZkEVM поки не працює на рівні Типу 1, хоча кілька команд до цього йдуть.
Тип 2 — еквівалентний EVM. Він змінює деякі внутрішні структури даних (наприклад, замінює KECCAK на ZK‑дружній хеш у дереві станів), але повністю зберігає сумісність з байткодом EVM. Смартконтракти поводяться ідентично, розробники не відчувають різниці. Генерація доказів швидша, ніж у Типі 1, але все ще важка. Scroll і ранні версії Polygon zkEVM орієнтуються саме на цей діапазон.
Тип 3 — додає ще трохи модифікацій, ламаючи невелику кількість крайових можливостей, наприклад окремі прекомпайли. Переважна більшість наявних контрактів все одно працює без змін. Генерація доказів стає помітно дешевшою. Більшість комерційних ZkEVM, які виходили на ринок у 2023–2024 роках, стартували десь між Типом 2 і Типом 3.
Тип 4 — компілює вихідний код Solidity чи Vyper у кастомну ZK‑дружню віртуальну машину замість доведення байткоду EVM напряму. Це найшвидший і найдешевший варіант, але він приносить ризик тонких відмінностей у поведінці: низькорівневі EVM‑трюки можуть не працювати. zkSync Era дотримується цього підходу, використовуючи власний компілятор на базі LLVM.
Така класифікація критична для будівельників. Проєкт, який переносить battle‑tested DeFi‑протокол із мейннету Ethereum, захоче Тип 2 або 3, щоб гарантовано зберегти поведінку контрактів. Новим проєктам, які стартують «з нуля», може бути вигідніше обрати Тип 4 в обмін на нижчу вартість доказів і швидше фіналізування.
Читайте також: Anthropic резервує 191 МВт потужності в Техасі в біткоїн‑майнера
Як ZkEVM насправді обробляє транзакцію
Щоб краще відчути архітектуру, варто пройтися шляхом однієї транзакції від початку до кінця. Коли користувач надсилає транзакцію в мережу ZkEVM, відбувається таке.
Спершу транзакція потрапляє до sequencer — вузла, який упорядковує й збирає транзакції в батчі. Сіквенсер виконує транзакції, оновлює стан другого шару й одразу надає користувачу «м’яке підтвердження». У цей момент гаманець уже показує зміну балансу, але транзакція ще не фіналізована криптографічно в Ethereum.
Потім батч передається prover — спеціалізованому ПЗ або апаратному модулю, який запускає алгоритм ZK‑доказу. Превер бере попередній стан, усі транзакції батчу та новий стан після виконання й генерує доказ валідності переходу стану. Це обчислювально важкий етап, який може тривати від кількох секунд до кількох хвилин залежно від системи.
Далі доказ разом із невеликим обсягом стиснутих даних транзакцій надсилається в смартконтракт Ethereum — verifier contract.
Цей контракт перевіряє доказ одним викликом on‑chain. Вартість такого виклику по gas є фіксованою незалежно від кількості транзакцій у батчі. Після успішної перевірки корінь стану L2 вважається фіналізованим у Ethereum і отримує той самий рівень безпеки, що й будь‑яка мейннет‑транзакція.
Читайте також: XRP ETF з’явився в розкритті криптофонду Банку Канади на $111 тис.
Модульний ZkEVM і кросчейн‑інтероперабельність
Початковий дизайн ZkEVM передбачав один-єдиний шар фіналізації — Ethereum. Усе доводиться й осідає в основній мережі. Новіша архітектура — модульний ZkEVM — розділяє три рівні: виконання, доведення й фіналізацію, дозволяючи компонувати їх незалежно.
Тут у гру входять проєкти на кшталт Prom.
Prom позиціонує себе як модульний ZkEVM‑L2, орієнтований на інтероперабельність між EVM‑ і не‑EVM‑ланцюгами. Замість того щоб доводити виконання й фіналізувати його тільки в Ethereum, мережа паралельно надсилає докази в кілька блокчейнів, будуючи «математичний міст» між екосистемами, які раніше не мали бездовірчого зв’язку.
Модульний підхід важливий тим, що знімає припущення, ніби Ethereum — єдиний можливий шар фіналізації.
Зрештою ZK‑доказ — це просто математика. Якщо Ланцюг A і Ланцюг B мають смартконтракти‑верифікатори, здатні перевірити той самий доказ, одна й та сама ZK‑перевірка може одночасно фіналізувати перехід стану в обох мережах. Так ZK‑докази перетворюються на універсальний примітив інтероперабельності, а не лише інструмент масштабування.
Модульні архітектури ZkEVM роз’єднують виконання й фіналізацію: один і той самий доказ валідності можна верифікувати в Ethereum, у не‑EVM‑ланцюгу або в обох відразу, створюючи спільне джерело криптографічної правди для інакше несумісних екосистем.
Читайте також: TRON обробив $2,1 трлн у USDT, але його DeFi‑ліквідність скоротилася 1,9%
ZkEVM проти optimistic rollups: пряме порівняння
Порівняння ZkEVM і optimistic rollups виникає постійно — і небезпідставно: обидва підходи розв’язують одну й ту саму задачу, але з протилежною філософією.
Optimistic rollups виходять із того, що всі транзакції коректні за замовчуванням і перевіряють їх лише тоді, коли хтось подає fraud proof у межах встановленого вікна спору (зазвичай сім днів). Це здешевлює інфраструктуру та спрощує розробку, але водночас означає, що вивід коштів у Ethereum mainnet затягується на тиждень, якщо не користуватися ліквідними бриджами. Домінуючі мережі в цьому сегменті — Arbitrum та Optimism.
ZkEVM rollups не припускають нічого наперед: кожен батч вважається недійсним, доки доказ не підтвердить зворотне. Це створює вищі обчислювальні витрати на стороні генерації доказів, зате вивід коштів у Ethereum займає години, а не дні, і немає залежності від «чесних спостерігачів», які мають вчасно виявляти шахрайство.
Для користувачів практичні відмінності виглядають так:
- Швидкість виводу: беззаперечна перевага ZkEVM — фінальність на основі доказу досягається за години проти семи днів для нативного виводу з optimistic rollups.
- Вартість транзакцій: сьогодні optimistic rollups зазвичай дешевші, оскільки генерація доказів у ZkEVM додає витрати. Однак цей розрив поступово скорочується завдяки прогресу в апаратурі та алгоритмах доведення.
- Модель безпеки: ZkEVM забезпечує криптографічну гарантію коректності. Optimistic rollups пропонують економічну безпеку через fraud proofs — сильну, але не еквівалентну з математичного погляду.
- Сумісність з EVM: сучасні ZkEVM (типи 2/3) майже повністю зрівнялися з optimistic rollups і підтримують переважну більшість наявних інструментів Ethereum, нівелювавши колишню ключову перевагу optimistic-рішень.
- Ризик зупинки (liveness): ZkEVM-системи можуть тимчасово стати на паузу, якщо перестане працювати prover. Optimistic rollups продовжують обробку доти, доки функціонує sequencer.
Універсально «кращої» архітектури немає. Протоколи з високим обігом, для яких на першому місці — мінімальні комісії й прийнятний тижневий період виводу, зазвичай обирають optimistic rollups. Додатки, які потребують швидкої фінальності, міжланцюгових розрахунків або формальних математичних гарантій коректності, тяжіють до ZkEVM.
Читайте також: CoreWeave Stock Soars 11% As Q2 Revenue Doubles On AI Boom
Хто реально виграє від ZkEVM уже сьогодні
ZkEVM — це не технологія «на потім». Декілька мереж уже працюють у продакшені з реальним TVL і реальними користувачами, які сплачують комісії. Водночас варто чітко розуміти, хто саме отримує найбільшу вигоду на кожному рівні стеку.
DeFi-протоколи, що мігрують з Ethereum mainnet, отримують майже ідентичну модель виконання (типи 2/3) та різко нижчі gas-коштів. Протокол, де роздрібні користувачі змушені були платити $30 за один своп у мережі основного Ethereum, на ZkEVM може опустити вартість транзакції до часток цента — без переписування смартконтрактів.
Мости та кросчейн-додатки виграють від модульних архітектур ZkEVM, які дозволяють публікувати докази в кількох мережах одночасно. Замість довіри до multisig-мосту — історично найуразливішого класу інфраструктури в крипто — користувачі покладаються на математичний доказ, що верифікується ончейн.
Корпорації та фінансові інституції, які будують permissioned або напівзакриті рішення, отримують перевірене середовище виконання з криптографічною аудиторськістю. Кожен перехід стану формально доведений як коректний — це критично для комплаєнсу й бухгалтерського обліку.
Розробники, які запускають нові проєкти сьогодні, мають розуміти компроміс «тип 4 проти типу 2» ще до вибору мережі. Якщо ви пишете нові контракти на Solidity й прагнете максимального прискорення proving та мінімальних комісій, вам може підійти мережа типу 4. Якщо ж ви переносите існуючий протокол і не можете ризикувати зміною його поведінки, безпечніший вибір — мережі типу 2 або 3.
Для пересічного користувача ZkEVM виглядає просто як швидкий, дешевий, сумісний з Ethereum ланцюг, де працює той самий гаманець і легко містяться знайомі токени. Уся складна криптографія залишається «під капотом» — саме так і має виглядати якісна інфраструктура.
Читайте також: Monad Hits $868M TVL Record, But MON Demand Stays Thin
Висновки
ZkEVM — це, мабуть, найскладніша задача конвергенції в прикладній криптографії: змусити віртуальну машину, спроєктовану без огляду на математичну структуру, «розмовляти» мовою доказів із нульовим розголошенням.
Команди, які її розв’язали, роками боролися з несумісністю хеш-функцій, вибухом кількості обмежень у доказах та необхідністю створювати апаратне забезпечення для prover’ів, якого просто не існувало, коли писалися базові наукові роботи.
Сектор розвивається шаленими темпами. Час генерації доказів постійно скорочується. Децентралізовані мережі prover’ів виходять у продакшен. Повна еквівалентність Ethereum типу 1 залишається ціллю, до якої одночасно наближаються кілька команд.
Для кожного, хто будує продукти в екосистемі Ethereum чи інвестує в неї, розуміння реальної архітектури та механіки ZkEVM — а не лише маркетингових тез — стає базою для всіх подальших рішень.
Читати далі: Nvidia's $500B AI Funding Push Puts Crypto Compute Tokens On Watch
