作者：JacobZhao 来源：mirror

「链下计算 + 链上验证」的可信计算（Verifiable Computing）范式，已成为区块链系统的通用计算模型。它让区块链应用在保持去中心化与信任最小化（trustlessness）安全性的前提下，获得几乎无限的计算自由度（computational freedom）。零知识证明（ZKP）是该范式的核心支柱，其应用主要集中在扩容（Scalability）、隐私（Privacy）以及互操作与数据完整性（Interoperability & Data Integrity）三大基础方向。其中，扩容是 ZK 技术最早落地的场景，通过将交易执行移至链下、以简短证明在链上验证结果，实现高 TPS 与低成本的可信扩容。

ZK 可信计算的演进可概括为 L2 zkRollup → zkVM → zkCoprocessor → L1 zkEVM。早期 L2 zkRollup 将执行迁至二层并在一层提交有效性证明（Validity Proof），以最小改动实现高吞吐与低成本扩容。 zkVM 随后扩展为通用可验证计算层，支持跨链验证、AI 推理与加密计算（代表项目：Risc Zero、Succinct、Brevis Pico）。 zkCoprocessor 与之并行发展，作为场景化验证模块，为 DeFi、RWA、风控等提供即插即用的计算与证明服务（代表项目：Brevis、Axiom）。2025 年，zkEVM 概念延伸至 L1 实时证明（Realtime Proving, RTP），在 EVM 指令级构建可验证电路，使零知识证明直接融入以太坊主网执行与验证流程，成为原生可验证的执行机制。这一脉络体现出区块链从「可扩展」迈向「可验证」的技术跃迁，开启可信计算的新阶段。

一、以太坊zkEVM扩容之路：从 L2 Rollup 到 L1实时证明

以太坊的 zkEVM 扩容路径经历两个阶段：

• 阶段一（2022–2024）：L2 zkRollup将执行搬至二层，在一层提交有效性证明；显著降低成本并提升吞吐，但带来流动性与状态碎片化，L1 仍受制于 N-of-N 重执行。

• 阶段二（2025–）：L1 实时证明（Realtime Proving, RTP） 以 「1-of-N 证明 + 全网轻量验证」 取代重执行，在不牺牲去中心化的前提下提升吞吐，仍在演进发展中。

L2 zkRollup 阶段：兼容与扩容性能间平衡

在 2022 年 在Layer2生态百花齐放的阶段，以太坊创始人 Vitalik Buterin 提出了 ZK-EVM 四类分类（Type 1–4），系统性揭示了 兼容性（compatibility）与性能（performance）之间的结构性权衡。这一框架为后续 zkRollup 技术路线确立了清晰的坐标：

• Type 1 完全等价：与以太坊字节码一致，迁移成本最低、证明最慢。Taiko。

• Type 2 完全兼容：极少底层优化，兼容性最强。Scroll、Linea。

• Type 2.5 准兼容：小幅改动（gas/预编译等）换性能。Polygon zkEVM、Kakarot。

• Type 3 部分兼容：改动更大，能跑多数应用但难完全复用 L1 基建。zkSync Era。

• Type 4 语言级：放弃字节码兼容，直接由高级语言编译为电路，性能最优但需重建生态（代表：Starknet / Cairo）。

当前 L2 zkRollup 模式已趋成熟：通过将执行迁移至二层、在一层提交有效性证明（Validity Proof），以最小改动沿用以太坊生态与工具链，成为主流的扩容与降费方案。其证明对象为 L2 区块与状态转移，而结算与安全仍锚定于 L1。该架构显著提升吞吐与效率，并保持对开发者的高度兼容，但也带来 流动性与状态碎片化，且 L1 仍受限于 N-of-N 重执行瓶颈。

L1 zkEVM：实时证明重塑以太坊轻验证逻辑

2025 年 7 月，以太坊基金会发表文章《Shipping an L1 zkEVM #1: Realtime Proving》 正式提出 L1 zkEVM 路线。L1 zkEVM 把以太坊从 N-of-N 重执行 升级为 1-of-N 证明 + 全网快速验证：由少数 prover 对整块 EVM 状态转移生成短证明，所有验证者仅做常数时间验证。该方案在不牺牲去中心化的前提下，实现 L1 级实时证明（Realtime Proving），安全提升主网 Gas 上限与吞吐，并显著降低节点硬体门槛。其落地计划是以 zk 客户端 替代传统执行客户端，先行并行运行，待性能、安全与激励机制成熟后，逐步成为协议层的新常态。

• N of N 旧范式：所有验证者重复执行整块交易来校验，安全但吞吐受限、峰值费高。

• 1 of N 新范式：由少数 prover 执行整块并产出短证明；全网只做常数时间验证。验证成本远低于重执行，可安全提高 L1 gas 上限，并减少硬体要求。

L1 zkEVM 路线图三大主线

以太坊 L1 实时证明（RTP） 是用 zkVM 在链下重执行整块交易并生成加密证明，让验证者无需重算、只需在 10 秒内验证一个小型证明，从而实现「以验代执」，大幅提升以太坊的可扩展性与去信任验证效率。根据以太坊基金会官方 zkEVM Tracker 页面，目前参与 L1 zkEVM 实时证明路线的主要团队包括 SP1 Turbo（Succinct Labs）、Pico（Brevis）、Risc Zero、ZisK、Airbender（zkSync）、OpenVM(Axiom）和Jolt(a16z)。

二、超越以太坊：通用zkVM和zkCoprocessor

而在以太坊生态之外，零知识证明（ZKP）技术也延伸至更广泛的 通用可验证计算（Verifiable Computing） 领域，形成以 zkVM 与 zkCoprocessor 为核心的两类技术体系。

zkVM：通用可验证计算层

面向任意程序的可验证执行引擎，常见指令集架构包括 RISC-V、MIPS 与 WASM。开发者可将业务逻辑编译至 zkVM，由 prover 在链下执行并生成可在链上验证的零知识证明（ZKP），既可用于 以太坊 L1 的区块证明，也适用于 跨链验证、AI 推理、加密计算与复杂算法 等场景。其优势是通用性与适配范围广，但电路复杂、证明成本高，需依赖多 GPU 并行与强工程优化。代表项目包括 Risc Zero、Succinct SP1、Brevis Pico / Prism。

zkCoprocessor：场景化可验证模块

面向具体业务场景提供「即插即用」的计算与证明服务。平台预置数据访问与电路逻辑（如历史链上数据读取、TVL、收益结算、身份验证等），应用方通过 SDK / API 调用即可获得计算结果与证明上链消费。该模式上手快、性能优、成本低，但通用性有限。典型项目包括 Brevis zkCoprocessor、Axiom等。

总体而言，zkVM 与 zkCoprocessor 均遵循「链下计算 + 链上验证」的可信计算范式，通过零知识证明在链上验证链下结果。其经济逻辑建立在这样一个前提之上：链上直接执行的成本远高于链下证明生成与链上验证的综合成本。

在通用性与工程复杂度上，二者的关键差异在于 ：

• zkVM 是 通用计算基础设施，适合复杂、跨域或 AI 场景，具备最高灵活度；

• zkCoprocessor 是 模块化验证服务，为高频可复用场景（DeFi、RWA、风控等）提供低成本、可直接调用的验证接口。

在商业路径上，zkVM 与 zkCoprocessor 二者的差异在于：

• zkVM 采用 Proving-as-a-Service 模式，按每次证明（ZKP）计费，主要面向 L2 Rollup 等基础设施客户，特点是合约规模大、周期长、毛利率稳定；

• zkCoprocessor 则以 Proof API-as-a-Service 为主，通过 API 调用或 SDK 集成按任务计费，更接近 SaaS 模式，面向 DeFi等应用层协议，集成快、扩张性强。

总体而言，zkVM 是可验证计算的底层引擎，zkCoprocessor 是应用层验证模块：前者构筑技术护城河，后者驱动商业化落地，共同构成通用可信计算网路。

三、Brevis的产品版图与技术路径

从以太坊的 L1 实时证明（Realtime Proving） 出发，ZK 技术正逐步迈向以 通用 zkVM 与 zkCoprocessor 架构为核心的 可验证计算时代。而Brevis Network 是 zkVM 与 zkCoprocessor 的融合体，构建了一个以零知识计算为核心、兼具高性能与可编程性的 通用可验证计算基础设施 —— 通向万物的无限计算层(The Infinite Compute Layer for Everything.)

3.1 Pico zkVM：通用可验证计算的模块化证明架构

2024年Vitalik 在《Glue and Coprocessor Architectures》中提出「**通用执行层 + 协处理器加速层」（glue & coprocessor）**架构。复杂计算可拆分为通用的业务逻辑与结构化的密集计算——前者追求灵活性（如 EVM、Python、RISC-V），后者追求效率（如 GPU、ASIC、哈希模块）。这一架构正成为区块链、AI 与加密计算的共同趋势：EVM 通过 precompile 提速，AI 借助 GPU 并行，ZK 证明则结合通用 VM 与专用电路。未来的关键，是让「胶水层」优化安全与开发体验，而「协处理层」聚焦高效执行，在性能、安全与开放性之间取得平衡。

Pico zkVM 由 Brevis开发，正是这一理念的代表性实现。通过 「通用 zkVM + 协处理器加速」 架构，将灵活的可编程性与专用电路的高性能计算结合。其模块化设计支持多种证明后端（KoalaBear、BabyBear、Mersenne31），并可自由组合执行、递归、压缩等组件形成 ProverChain。

Pico 的模块化体系不仅可自由重组核心组件，还能引入新的证明后端与应用级协处理器（如链上数据、zkML、跨链验证），实现持续演进的可扩展性。开发者可直接使用 Rust 工具链编写业务逻辑，无需零知识背景即可自动生成加密证明，大幅降低开发门槛。

相较于 Succinct SP1 的相对单体化 RISC-V zkVM 架构和 RISC Zero R0VM 的通用 RISC-V 执行模型，Pico 通过 Modular zkVM + Coprocessor System 实现执行、递归与压缩阶段的解耦与扩展，支持多后端切换及协处理器集成，在性能与可扩展性上形成差异化优势。

3.2 Pico Prism：多 GPU 集群的性能突破

Pico Prism 是 Brevis 在多服务器 GPU 架构上的重要突破，并在以太坊基金会的「实时证明（Real-Time Proving, RTP）」框架下创下新纪录。在 64×5090 GPU 集群上实现 6.9 秒平均证明时间 与 96.8% RTP 覆盖率，性能位居同类 zkVM 之首。该系统在架构、工程、硬体与系统层面均实现优化，标志着 zkVM 正从研究原型迈向生产级基础设施。