RISC Zero Steel如何推动zkVM的广泛采用？

原文标题：《Introducing Steel》

编译：Chris，Techub News

Steel，连接 RISC Zero 和以太坊

以太坊网络的成功推动了 DApp 生态的蓬勃发展，但随之而来的是越来越严峻的可扩展性挑战。***们面临一个两难境地：要么限制应用程序的功能和数据丰富性，要么忍受高昂的 Gas 费和其使用限制。那么，如果***能够找到绕过这些限制的方法，将会怎样呢？

RISC Zero 是 zkVM ***之一。你可能经常听说 zkEVM，但对它的衍生概念 zkVM 还不太熟悉。RISC Zero ***近推出了一项名为 Steel 的新技术，这是一种基于 Alloy 的视图调用证明库，它将彻底改变***与以太坊 L1 或其他 EVM 兼容链的交互方式。通过利用零知识证明和 RISC Zero 的 zkVM 技术，Steel 为***提供了一个可扩展、安全且成本效益高的方法，使他们能够执行视图调用并验证地读取及计算以太坊状态。

Solidity 的便利，借助 ZK 的力量

Steel 架起了以太坊应用开发与零知识证明技术之间的桥梁，极大地便利了***在智能合约中应用零知识证明（ZK）技术的过程。通过整合 RISC Zero 的 zkVM 功能，Steel 为***在以太坊 L1 或任何 EVM 兼容链上打造更安全、可扩展且效率更高的应用提供了工具。

使用 Steel，***能够在以下方面获得显著提升：

1. 直接执行复杂链上逻辑：在 zkVM 上直接执行 Solidity 智能合约，以支持更复杂的链上逻辑。

1. 访问历史状态：在 zkVM 中访问历史以太坊状态，为数据分析和验证提供更广泛的资源。

1. 突破计算限制：使用 continuations 进行计算，不受区块大小或交易数据大小的限制。

1. 确保链下计算的安全性：保证链下计算的安全性与链上执行同等可靠。

1. 经验证的 zkVM：利用***个经多个合作伙伴严格测试并用于生产环境的 zkVM。

1. 私有计算：进行以太坊状态的私有计算，增强数据保护。

1. 开源灵活性：通过开源代码库实现，确保灵活性，摆脱供应商限制。

Steel 的引入为***在现有区块链技术中融入先进的零知识证明技术提供了有力工具，推动了区块链应用开发的进一步革新。

无缝集成并节省成本

使用 Steel，执行视图调用像指定所需的 Solidity 方法一样简单。无论是检索 ERC-20 代币余额 (example) 还是访问以太坊状态等各个方面，Steel 都可以通过与 RISC Zero zkVM 无缝集成来简化流程，同时确保安全性和效率。测试表明，Steel 有能力在单个视图调用中处理超过 100K SLOAD 操作，这节省了主网上数千美元的 Gas 费用。我们可以使用 Bonsai 在大约 15 分钟内证明它，这***少需要 210M 的 Gas，超出区块限制 7 倍。

示例：ERC20 balanceOf

下面的代码片段演示了使用 Steel 证明以太坊上部署的 ERC-20 合约的特定地址余额的过程。此示例展示了开发人员如何利用 Steel 在 zkVM 内与以太坊链上数据进行交互。完整代码可在此处查看。

定义视图函数签名

首先，使用 sol! 宏来定义 ERC-20 的 balanceOf 函数签名。这将解析 Solidity 语法以生成相应的 Rust 结构体，该结构体实现了 SolCall trait，可用于调用 balanceOf 方法，该方法接受一个账户地址并返回关联的 ERC-20 代币余额。

准备调用

接下来，通过用目标账户地址实例化 balanceOfCall 结构体来设置调用。同时，为希望查询的合约地址和调用者的地址定义常量。

在 Main 中执行调用

主函数在 zkVM 中执行，生成零知识证明。它首先读取输入环境，然后构造一个 ViewCallEnv 对象，确保当前状态与预期的状态根匹配。在提交相关区块哈希和编号后，执行视图调用，并打印余额。

原理

Steel 简化了在 RISC Zero zkVM 中执行 Solidity 代码的流程，通过三个清晰的步骤来实现代码的证明：

1. 预飞行阶段：这一阶段通过向以太坊的RPC节点发起视图调用来启动，此过程会缓存所需的存储槽，并根据查询需求填充EVM数据库。所有的存储槽都是通过视图调用的执行过程自动发现和获取的。

1. 存储验证：此步骤涉及对存储完整性的检查，确保EVM数据库中的数据与区块链的状态根一致，从而验证数据的合法性。

1. Solidity执行：在 RISC Zero zkVM 内部的EVM上执行指定的Solidity函数，确保代码按预期运行。

通过这三个步骤，Steel 在 RISC Zero zkVM 中提供了一个高效且可靠的方法来证明并执行 Solidity 代码，极大地简化了整个过程。

这与存储证明有何不同？

使用传统的存储证明，开发人员必须手动选择其智能合约使用的存储槽，并重新实现智能合约逻辑。而使用 Steel，所有存储槽都会根据视图调用执行自动发现和获取。这为开发人员节省了大量时间，减少了实施错误的可能性，从而减少了出现安全漏洞的机会。

获取已验证的区块哈希

在以太坊智能合约中使用 blockhash 操作码进行验证时，验证的 commitment 必须引用不超过 256 个区块旧的区块哈希。考虑到平均区块时间为 12 秒，这就设置了一个约为 50 分钟的狭窄时间范围，用于完成证明生成并确认验证交易已包含在一个区块中。

当需要在链上获取一个早于 256 个区块的已验证的区块哈希时，可以使用以下几种策略之一：

• 当预先知道将需要的区块哈希时（例如，在发起治理提案时），可以将该区块哈希保存到合约状态中。

• 另一种方法是使用 RISC Zero 来证明从查询的区块到***近的 256 个区块中的一个区块的哈希链。

链上应用程序的未来

设想未来链下计算将与链上验证无缝集成。 Steel 使开发人员能够在 zkVM 内可靠地访问和计算以太坊的完整历史，从而能创建出下一代数据丰富且功能更强大的链上应用程序，为实现这一愿景做出不小的贡献。