Die Lücke zwischen Marketing-Null-Wissen-Rollup und der tatsächlichen Implementierung einer vollständigen Abdeckung aller EVM-Operationen durch kryptografische Beweise zeigt sich nur durch technische Tiefe, die die meisten Benutzer niemals direkt untersuchen. Jedes zkEVM-Projekt beschreibt sich selbst als Anbieter von Sicherheitsnachweisen mit Null Wissen für die Ethereum-Ausführung, aber eine echte 100-prozentige Abdeckung zu erreichen, erfordert das Lösen von Ingenieureproblemen, die so komplex sind, dass die meisten Implementierungen Teile der Spezifikation unbewiesen lassen, während sie eine effektive Äquivalenz beanspruchen. Die unbewiesenen Teile stellen typischerweise Randfälle oder komplexe Opcodes oder selten verwendete Prekompilationen dar, die einen kleinen Teil des tatsächlichen Transaktionsvolumens ausmachen, was unvollständige Abdeckung zu einem akzeptablen Kompromiss für die schnelle Bereitstellung eines funktionalen Systems macht. Was unvollständige Abdeckung jedoch opfert, ist die grundlegende Sicherheits Eigenschaft, die Sicherheitsnachweise mit Null Wissen bieten sollen, nämlich mathematische Gewissheit über die Richtigkeit der Ausführung, unabhängig davon, welcher Code ausgeführt wird. Linea wurde das erste zkEVM, das eine echte 100-prozentige Nachweisabdeckung über die gesamte EVM-Spezifikation ohne Ausnahmen oder Vertrauensannahmen erreicht hat, was jahrelange Ingenieursarbeit erforderte, um Schaltungen für Operationen zu implementieren, die andere Teams als zu teuer oder komplex zum Beweisen erachteten.
Die technische Herausforderung, die mit dem Nachweis aller EVM-Operationen verbunden ist, stammt aus einem grundlegenden Missverhältnis zwischen der Funktionsweise der Ethereum Virtual Machine und der Art und Weise, wie Zero-Knowledge-Proof-Systeme Berechnungen darstellen. Das EVM-Design wurde für die Ausführungseffizienz in traditionellen Computerumgebungen optimiert, in denen Operationen wie Speicherzugriff und Hash-Funktionen sowie die Überprüfung von Signaturen schnell durch native CPU-Anweisungen ausgeführt werden. Die Zero-Knowledge-Proofs erfordern die Darstellung aller Berechnungen als arithmetische Schaltungen über endlichen Feldern, was Operationen, die für die CPU-Ausführung konzipiert sind, in Einschränkungssysteme umwandelt, die mathematisch die Richtigkeit beweisen. Einige EVM-Operationen lassen sich effizient in arithmetische Schaltungen übersetzen, während andere Tausende oder Millionen von Einschränkungen erfordern, um korrekt dargestellt zu werden. Die Precompiles, die elliptische Kurvenoperationen und Hash-Funktionen behandeln, erwiesen sich als besonders herausfordernd, da die Darstellung kryptografischer Operationen als Schaltungen, während die Korrektheit über alle möglichen Eingaben hinweg aufrechterhalten wird, immense Komplexität der Schaltung erfordert. Die Speicheroperationen und Stapelmanipulationen, die EVM umfangreich nutzt, schaffen ebenfalls Nachweisherausforderungen, da die Darstellung zustandsbehafteter Berechnungen in Zero-Knowledge-Schaltungen eine sorgfältige Handhabung von Zustandsübergängen und Reihenfolgegarantien erfordert.
Die Ingenieursentscheidung, die die meisten zkEVM-Teams getroffen haben, bestand darin, Beweise für gängige Operationen zu implementieren, die den Großteil des tatsächlichen Transaktionsvolumens abwickeln, während sie die schwierigsten Operationen unbewiesen ließen oder durch alternative Mechanismen handhabten. Dieser pragmatische Ansatz ermöglichte den Versand funktionaler Systeme, bei denen 95 Prozent oder mehr der tatsächlichen Nutzung durch Zero-Knowledge-Schaltungen nachgewiesen werden, während die verbleibenden Operationen entweder außerhalb des Nachweissystems ausgeführt oder durch alternative Mittel verifiziert werden. Der Kompromiss schien vernünftig, da Anwendungen unbewiesene Operationen selten nutzen, und wenn sie dies tun, bieten die alternativen Verifikationsmechanismen für die meisten Zwecke akzeptable Sicherheit. Was dieser Kompromiss jedoch beseitigt, ist das einheitliche Sicherheitsmodell, das Zero-Knowledge-Proofs für vertrauenslosen Betrieb wertvoll macht. Wenn Teile der EVM keine Nachweisabdeckung haben, degradiert sich das Sicherheitsmodell zu einem, das Vertrauen in diese Teile erfordert, was die Validatorannahmen zurückbringt, die Beweise eliminieren sollen. Die Plattformen mit teilweiser Abdeckung können ihre Operationen niemals vollständig dezentralisieren, da jemand die Fähigkeit behalten muss, unbewiesene Operationen zu handhaben, was eine fortlaufende Zentralisierungsanforderung schafft, die das Wertversprechen von Rollups untergräbt.
Der Ingenieureinsatz von Linea, der eine 100-prozentige Abdeckung erreichte, erforderte die Implementierung von Schaltungen für jeden EVM-Opcode, einschließlich der komplexen Precompiles, die von anderen Teams vermieden wurden. Die kryptografischen Precompiles, die Signaturen verifizieren und Hashes unter Verwendung spezifischer Algorithmen berechnen, erforderten den Bau von Schaltungen, die diese Algorithmen genau replizieren, während sie Beweise effizient genug für den Produktionsbetrieb erzeugen. Die Speicheroperationen, die den Vertragsspeicher und die Aufrufstapeln manipulieren, benötigten Schaltungen, die die Zustandsübergänge korrekt über alle möglichen Ausführungspfade verfolgen. Die arithmetischen Operationen, einschließlich vorzeichenbehafteter und vorzeichenloser Ganzzahlen sowie bitweiser Manipulationen und Vergleichsoperatoren, erforderten alle Schaltungsimplementierungen, die Grenzfälle wie Überlauf, Unterlauf und Grenzbedingungen korrekt behandeln. Das Team, das die Linea-Beweise erstellt hat, hat Jahre damit verbracht, an Schaltungsdesigns zu iterieren und Optimierungen zu entdecken sowie Eckenfälle zu beheben, die durch Tests aufgedeckt wurden. Das resultierende Nachweissystem deckt die vollständige EVM-Spezifikation ohne Lücken ab, was bedeutet, dass jeder gültige Ethereum-Bytecode auf Linea mit identischen Semantiken ausgeführt wird und durch Zero-Knowledge-Proofs ohne Ausnahmen verifiziert wird.
Die Leistungsoptimierung, die erforderlich ist, um eine vollständige Nachweisabdeckung für den Produktionsbetrieb praktisch zu machen, stellte die zweite große Ingenieurherausforderung dar, die über die korrekte Implementierung von Schaltungen hinausgeht. Die Schaltungen, die komplexe Operationen behandeln, sind tendenziell erheblich größer und langsamer als Schaltungen für einfache Operationen, was bedeutet, dass das naive Nachweisen aller Operationen die Nachweisgenerierungszeit und -kosten im Vergleich zu Systemen, die die schwierigsten Fälle vermeiden, drastisch erhöhen könnte. Linea hat Leistungsherausforderungen durch einen mehrstufigen Optimierungsansatz angegangen, der Schaltungsverbesserungen mit einer Nachweissystemarchitektur kombiniert, die parallele Nachweisgenerierung unterstützt. Die Schaltungen selbst wurden durch Techniken wie Lookup-Tabellen und benutzerdefinierte Tore sowie rekursive Zusammensetzung optimiert, die die Einschränkungszahlen für teure Operationen reduzierten. Das Vortex-Nachweissystem, das Linea entwickelt hat, verwendet eine rekursive Nachweisarchitektur, bei der komplexe Beweise in kleinere Komponenten zerlegt werden, die parallel erzeugt und dann in einen endgültigen Beweis zur Überprüfung aggregiert werden. Dieser rekursive Ansatz bietet Flexibilität, um verschiedene Schaltungskomponenten unabhängig zu optimieren und die Nachweisfähigkeit durch Parallelisierung zu skalieren, anstatt durch einen einzelnen Nachweisengpass begrenzt zu sein.
Die Sicherheitsimplikationen von vollständiger Abdeckung im Vergleich zu teilweiser Abdeckung werden am deutlichsten, wenn man feindliche Szenarien betrachtet, in denen Angreifer gezielt unbewiesene Operationen angreifen. Die Systeme mit teilweiser Nachweisabdeckung verteidigen sich gegen die meisten Angriffe durch die Operationen, die tatsächlich Nachweisabdeckung erhalten, sind jedoch anfällig für Angriffe, die unbewiesene Grenzfälle ausnutzen. Der Angreifer, der nach zkEVM-Implementierungen sucht, sucht speziell nach Operationen, die keine Nachweisabdeckung haben, da diese potenzielle Angriffsvektoren repräsentieren, bei denen die Ausführungsrichtigkeit auf Vertrauen und nicht auf mathematischer Verifikation beruht. Die Linea-Implementierung mit 100 Prozent Abdeckung beseitigt diese Angriffsfläche, indem sichergestellt wird, dass alle möglichen Ausführungspfade durch Beweise verifiziert werden. Das einheitliche Sicherheitsmodell, das die vollständige Abdeckung ermöglicht, bedeutet, dass die Sicherheitsanalyse nicht berücksichtigen muss, welche Operationen Verträge verwenden, da alle Operationen eine identische kryptografische Verifizierung erhalten. Diese Sicherheitsmerkmal vereinfacht die Prüfung und reduziert die Angriffsfläche und ermöglicht einen selbstbewussten Einsatz beliebiger Smart Contracts, ohne sich darüber Sorgen machen zu müssen, ob sie möglicherweise Operationen verwenden, die Schwachstellen schaffen.
Die Auswirkungen der Dezentralisierung von vollständiger Nachweisabdeckung gehen über die Sicherheit hinaus und ermöglichen einen vollständig vertrauenslosen Betrieb, ohne dass spezielle Berechtigungen oder Fähigkeiten für die Handhabung außergewöhnlicher Fälle erforderlich sind. Die Rollups mit teilweiser Abdeckung benötigen Mechanismen zur Handhabung unbewiesener Operationen, was typischerweise vertrauenswürdige Parteien oder Ausschüsse beinhaltet, die diese Operationen durch alternative Mittel validieren. Diese Vertrauensanforderungen verhindern eine vollständige Dezentralisierung, da die Beseitigung vertrauenswürdiger Parteien kein sicheres Verfahren zur Überprüfung unbewiesener Operationen mehr ermöglichen würde. Linea hat diese Einschränkung durch vollständige Abdeckung beseitigt, was bedeutet, dass keine Operationen eine spezielle Handhabung oder vertrauenswürdige Validierung erfordern. Die Sequencer, Prover und Verifier arbeiten alle ausschließlich auf der Grundlage kryptografischer Beweise, ohne dass Vertrauensannahmen für die Handhabung von Grenzfällen erforderlich sind. Diese Eigenschaft ermöglicht einen Dezentralisierungsfahrplan, bei dem alle Komponenten letztendlich genehmigungsfrei arbeiten können, da keine Komponente spezielle Privilegien benötigt, um Operationen außerhalb des Nachweissystems zu handhaben. Die vollständige Abdeckung vereinfacht auch die Dezentralisierung, da die Governance nicht verwalten muss, welche Operationen Nachweisabdeckung erhalten oder wie unbewiesene Operationen validiert werden.
Die Vorteile der Entwicklerfahrung von vollständiger Nachweisabdeckung zeigen sich hauptsächlich durch die Beseitigung von Überraschungen darüber, welche Verträge in der Produktion korrekt funktionieren werden. Die Systeme mit teilweiser Abdeckung dokumentieren oft, welche Operationen keine Beweise haben, aber Entwickler, die Anwendungen erstellen, antizipieren selten alle Grenzfälle, die unbewiesene Operationen auslösen könnten. Die Probleme treten auf, wenn Verträge bereitgestellt werden und unerwartete Verhaltensweisen oder Sicherheitsprobleme im Zusammenhang mit Operationen auftreten, die nicht ausreichend getestet wurden. Die Entwickler von Linea bauen mit dem Vertrauen, dass jeder Vertrag, der korrekt auf Ethereum funktioniert, identisch auf Linea funktioniert, da die gesamte EVM-Spezifikation abgedeckt ist. Die Sicherheitsprüfungen, die für die Bereitstellung im Mainnet durchgeführt wurden, bleiben für die Bereitstellung auf Linea gültig, ohne dass eine zusätzliche Analyse der rollupspezifischen Einschränkungen erforderlich ist. Die Teststrategien, die Entwickler für Mainnet-Code verwenden, funktionieren direkt für Linea, da keine Verhaltensunterschiede in Bezug auf Nachweisabdeckungs-Gaps existieren. Dieser Vorteil der Entwicklerfahrung wird zunehmend wertvoll, da das Ethereum-Ökosystem reift und die Entwickler zunehmend sophistiziert über das Verständnis plattformspezifischer Einschränkungen werden, die Bereitstellungsrisiken schaffen.
Wenn wir betrachten, wo die zkEVM-Technologie Ende 2025 steht und wie sich die Sicherheitsanforderungen entwickeln, da Anwendungen einen zunehmenden wirtschaftlichen Wert verarbeiten, wird offensichtlich, dass eine vollständige Nachweisabdeckung eine Anforderung und kein Luxus für ernsthafte zkEVM-Implementierungen darstellt. Der Kompromiss, den die teilweise Abdeckung darstellt, indem die meisten Operationen nachgewiesen werden, während einige unbewiesen bleiben, war für frühe zkEVM-Projekte, die darauf abzielten, schnell auf den Markt zu kommen, sinnvoll, erweist sich jedoch als unzureichend, wenn die Nutzung von experimentell auf operationell wechselt. Die Anwendungen, die bedeutenden Wert verarbeiten, fordern zunehmend einheitliche Sicherheitsmerkmale, anstatt hybride Modelle zu akzeptieren, bei denen die meisten Ausführungen nachgewiesen werden, aber einige Operationen auf Vertrauen angewiesen sind. Linea hat sich als die zkEVM positioniert, die tatsächlich das Versprechen der Zero-Knowledge-Sicherheit durch die erforderlichen Ingenieureinvestitionen erfüllt, um eine echte 100-prozentige Abdeckung ohne Kompromisse zu erreichen. Die Kette, bei der Zero-Knowledge-Proofs 100 Prozent der Operationen abdecken, hat einen Standard dafür gesetzt, was eine vollständige zkEVM-Implementierung bedeutet, anstatt teilweise Abdeckung als ausreichend für praktische Zwecke zu akzeptieren.
\u003ct-5/\u003e\u003cm-6/\u003e\u003cc-7/\u003e
