区块链扩容价值重建：Brevis 透过零知识虚拟机打造“可信计算层”
《本文转载自0xjacobzhao，原文章标题：Brevis研究报告：ZKVM与资料协处理器的无限可信计算层》
“链下计算+链上验证”的可信计算（VerifiableComputing）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（computationalfreedom）。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）以及互操作与资料完整性（Interoperability&DataIntegrity）三大基础方向。其中，扩容是ZK技术最早落地的场景，透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 L2zkRollup→zkVM→zkCoprocessor→L1zkEVM。早期 L2zkRollup 将执行迁至二层并在一层提交有效性证明（ValidityProof），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，支援跨链验证、AI推理与加密计算（代表专案：RiscZero、Succinct、BrevisPico）。 zkCoprocessor 与之并行发展，作为场景化验证模组，为DeFi、RWA、风控等提供即插即用的计算与证明服务（代表专案：Brevis、Axiom）。2025年 ，zkEVM 概念延伸至 L1即时证明（RealtimeProving,RTP），在EVM指令级建构可验证电路，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L2Rollup到L1即时证明以太坊的zkEVM扩容路径经历两个阶段：
阶段一（2022–2024）：L2zkRollup 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量，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即时证明（RealtimeProving,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量，仍在演进发展中。L2zkRollup阶段：相容与扩容效能间平衡在2022年Layer2生态百花齐放的阶段，以太坊创办人 VitalikButerin 提出了 ZK-EVM四类分类（Type1–4），系统性揭示了相容性（compatibility）与效能（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座标：
Type1完全等价 ：与以太坊位元组码一致，迁移成本最低、证明最慢。Taiko。Type2完全相容 ：极少底层最佳化，相容性最强。Scroll、Linea。Type2.5准相容 ：小幅改动（gas/预编译等）换取效能。PolygonzkEVM、Kakarot。Type3部分相容 ：改动更大，能执行多数应用但难以完全重复使用L1基础设施。zkSyncEra。Type4语言级 ：放弃位元组码相容，直接由高阶语言编译为电路，效能最佳但需重建生态（代表：Starknet/Cairo）。目前 L2zkRollup 模式已趋于成熟：透过将执行迁移至第二层、在第一层提交有效性证明（ValidityProof），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量与效率，并保持对开发者的高度相容，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 。
L1zkEVM：即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《ShippinganL1zkEVM#1:RealtimeProving》正式提出L1zkEVM路线。L1zkEVM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级即时证明（RealtimeProving），安全提升主网 Gas上限与吞吐 ，并显著降低节点硬体门槛。其落地计画是以 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。
NofN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、尖峰费用高。N分之一的新范式 ：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L1gas上限 ，并减少硬体要求。L1zkEVM路线图三大主轴
即时证明（RealtimeProving）：在12秒的时隙内完成整块证明，透过平行化与硬体加速压缩延迟；客户端与协定整合 ：标准化证明验证界面，先可选、后预设；激励与安全： 建立证明者市场与费用模型，强化抗审查与网路活性。以太坊L1即时证明（RTP） 是透过zkVM在链下重新执行整块交易并产生加密证明，让验证者无需重新计算、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 zkEVMTracker 页面，目前参与 L1zkEVM即时证明路线的主要团队包括SP1Turbo（SuccinctLabs）、Pico（Brevis）、RiscZero、ZisK、Airbender（zkSync）、OpenVM(Axiom）和Jolt(a16z)。
二、 超越以太坊：通用zkVM与zkCoprocessor而在以太坊生态系之外，零知识证明（ZKP）技术也延伸至更广泛的 通用可验证计算（VerifiableComputing） 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式的可验证执行引擎，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。代表专案包括 RiscZero、SuccinctSP1、BrevisPico/Prism。
zkCoprocessor：情境化可验证模组针对特定业务场景提供“随插即用”的计算与证明服务。平台预设资料存取与电路逻辑（例如历史链上资料读取、TVL、收益结算、身份验证等），应用方透过 SDK/API 呼叫即可获得计算结果与证明上链消费。此模式上手快、效能优、成本低，但通用性有限。典型专案包括 BreviszkCoprocessor、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，透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 模组化验证服务 ，为高频可复用场景（DeFi、RWA、风控等）提供低成本、可直接调用的验证界面。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L2Rollup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 ProofAPI-as-a-Service 为主，透过API呼叫或SDK整合按任务计费，更接近SaaS模式，面向DeFi等应用层协议，整合快、扩张性强。总体而言，zkVM是可验证计算的底层引擎，zkCoprocessor是应用层验证模组 ：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即时证明（RealtimeProving） 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 BrevisNetwork 是zkVM与zkCoprocessor的融合体，建构了一个以零知识计算为核心、兼具高效能与可程式设计性的 通用可验证计算基础设施 ——通向万物的无限计算层(TheInfiniteComputeLayerforEverything.)
3.1PicozkVM：通用可验证计算的模组化证明架构2024年Vitalik在《GlueandCoprocessorArchitectures》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、杂凑模组）。这一架构正成为区块链、AI与加密计算的共同趋势：EVM透过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”最佳化安全与开发体验，而“协处理层”聚焦高效执行，在效能、安全与开放性之间取得平衡。
PicozkVM 由 Brevis 开发，正是这一理念的代表性实现。透过 “通用zkVM+协处理器加速” 架构，将灵活的可程式化能力与专用电路的高效能运算结合。其模组化设计支援多种证明后端（KoalaBear、BabyBear、Mersenne31），并可自由组合执行、递回、压缩等元件形成 ProverChain。
Pico的模组化体系不仅可自由重组核心元件，还能引入新的证明后端与应用级协处理器（如链上资料、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 SuccinctSP1 相对单体化的RISC-VzkVM架构和 RISCZeroR0VM 的通用RISC-V执行模型，Pico 透过 ModularzkVM+CoprocessorSystem 实现执行、递回与压缩阶段的解耦与扩展，支援多后端切换及协处理器整合，在效能与可扩展性上形成差异化优势。
3.2 PicoPrism：多GPU丛集的效能突破PicoPrism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“即时证明（Real-TimeProving,RTP）”框架下创下新纪录。在64×5090GPU丛集上实现 6.9秒平均证明时间 与 96.8%RTP覆盖率 ，效能位居同类zkVM之首。该系统在架构、工程、硬体与系统层面均实现最佳化，标志著zkVM正从研究原型迈向生产级基础设施。
架构设计： 传统zkVM（如SP1、R0VM）主要依赖单机GPU最佳化。PicoPrism首次实现多服务器、多GPU丛集平行证明（Cluster-LevelzkProving），透过多执行绪与分片排程，将zk证明扩展为分散式运算体系，大幅提升平行度与可扩展性。工程实现： 建构多阶段异步管线（Execution/Recursion/Compression）与跨层资料重复使用机制（proofchunk快取与embedding重复使用），并支援多后端切换（KoalaBear、BabyBear、M31），显著提升吞吐效率。硬体策略： 在64×RTX5090GPU（约12.8万美元）配置下，PicoPrism实现6.0–6.9秒平均证明时间、96.8%RTP覆盖率，效能/成本比提升约3.4倍，较SP1Hypercube（160×4090GPU，10.3秒）表现更优。系统演进： 作为首个满足以太坊基金会RTP指标（>96%sub-10s、
