【Prefacio】

Toda la cadena de bloques se basa en la criptografía, porque la criptografía ha creado la ecología de primera capa de todo el libro mayor distribuido; y debido a la criptografía, ha surgido un plan de expansión fuera de la cadena de segunda capa. En agosto de 2022, Vitalik publicó “El artículo “Los diferentes tipos de ZK-EVM” proporciona una comparación general de las principales soluciones de expansión actuales, como se muestra en la siguiente figura:

Capítulo 1: Descripción general de los diferentes tipos de ZK-EVM

Por lo tanto, las soluciones de expansión actuales de zkVM giran básicamente en torno a la solución zkEVM, porque otras soluciones zkVM no son compatibles con la continuación y el soporte de la ecología existente, pero serán problemáticas en términos del futuro. La actualización de Web2 es una parte importante de Web3, especialmente después de la aparición de soluciones representadas por zkWasm que son compatibles con muchos lenguajes C++, Rust, Go, AssemblyScript, C# y otros, se ha hecho posible actualizar el sistema de cuentas de las aplicaciones Web2; el esperado zkEVM De izquierda a derecha, zkWasm se mueve de derecha a atrás para construir conjuntamente una gran ecología de actualizaciones de aplicaciones Web3, en lugar de continuar la disputa sobre la cadena pública que ha sido confusa durante muchos años.

【TL; DR】

1. La función principal fundamental de Ethereum es un posicionamiento de libro mayor distribuido de DA + Settlement + Consensus. La solución zkWasm de eWASM es más adecuada para construir un ecosistema Web3.0.

2. zkEVM hereda el pasado y optimiza la ecología blockchain, ¡y zkWasm comienza el futuro y crea el futuro de Web3.0!

3. Cree paquetes acumulativos con zkWasm, no solo con Blockchains

【zkEVM hereda el pasado, zkWasm comienza el futuro】

Como se mencionó en el prefacio, la era ecológica que realmente conecta Web2.0 y Web3.0 es la era AppRollup. En comparación con la ecología que todavía guarda silencio sobre la idea de la cadena, la era Rollup no necesita crear demasiadas cadenas, porque la cadena desempeña el papel de El libro mayor, es decir, la capa de cuenta se separa de una aplicación separada y regresa a la capa general, con la propiedad devuelta al usuario; La cadena es, naturalmente, un portador de este tipo, que asume las funciones esenciales de disponibilidad de datos (DA), liquidación y consenso.

Figura 2: AppRollup es mucho más flexible que Appchain

【ZKP, prueba de conocimiento cero】

En criptografía, la prueba de conocimiento cero (inglés: prueba de conocimiento cero) o el protocolo de conocimiento cero (protocolo de conocimiento cero) es un método para que una parte (el probador) demuestre una determinada proposición a la otra parte (el probador). La característica es que en el proceso “No se revelará ninguna información más que la de que la proposición es verdadera. Por lo tanto, puede entenderse como “a prueba de fugas cero”. Fue propuesto por primera vez por Shafi Goldwasser, Silvio Micali y Charles Rackoff del MIT en un artículo de 1985 titulado “Knowledge Complexity of Interactive Proof Systems” ([GMR85]). El autor mencionó en el artículo que es posible que el probador convenza al verificador de la autenticidad de los datos sin revelar los datos específicos. La prueba de conocimiento cero puede ser interactiva, es decir, el probador debe demostrar la autenticidad de los datos una vez para cada verificador; también puede ser no interactivo, es decir, el probador crea una prueba y cualquiera que utilice esta prueba puede ser verificado.

Imagen 3: Historia del desarrollo de las pruebas de conocimiento cero.

zk-SNARK (Argumentos de conocimiento sucintos no interactivos) es probablemente la forma más popular de prueba de conocimiento cero y apareció por primera vez en el artículo Bit+11 de 2011. En 2013, las pruebas de conocimiento cero podrían usarse en aplicaciones del mundo real gracias al artículo Pinocho PHGR13, que hizo que zk-SNARKS fuera adecuado para el cálculo general, aunque más lento. El algoritmo Groth16 propuesto en 2016 redujo en gran medida la complejidad computacional, lo que hizo que zk-SNARKS fuera tan eficiente que sigue siendo el estándar en la actualidad.

Sin embargo, una configuración confiable es fundamental para la seguridad de estos protocolos de conocimiento cero. Se debe utilizar un proceso de inicialización para generar parámetros de cifrado para poder ejecutar un protocolo de conocimiento cero. Un tercero realiza esta operación para garantizar que los parámetros de cifrado sean aleatorios, impredecibles y seguros.

A esto le siguió la introducción de Bulletproofs (BBBPWM17) en 2017 y zk-STARKs (BBHR18) en 2018. A diferencia de sus predecesores, son un tipo de prueba de rango que no requiere una configuración de confianza inicial. El artículo de PlonK de 2019 implementó un algoritmo universal de prueba de conocimiento cero, lo que significa que solo es necesario iniciar una configuración confiable, a diferencia de Groth16, que requiere una configuración confiable separada para cada circuito.

A medida que el campo ha evolucionado, las pruebas de conocimiento cero han pasado de ser pura teoría a tener aplicaciones prácticas útiles en blockchain, comunicaciones seguras, votación electrónica, control de acceso y juegos. A medida que se sigan introduciendo en aplicaciones comerciales, habrá desarrollos más interesantes para hacer avanzar la tecnología.

Por lo tanto, zk-SNARKS, zk-STARKS, PLONK y Bulletproofs constituyen los principales métodos de implementación actuales de la prueba de conocimiento cero. Cada método tiene sus propias ventajas y desventajas en términos de tamaño de la prueba, tiempo de prueba y tiempo de verificación. En la solución de expansión blockchain, básicamente gira en torno al método de implementación compatible con ZK-SNARK.

【WASM, Asamblea Web】

WebAssembly (WASM para abreviar) es un miembro relativamente nuevo de la familia de tecnologías web (JavaScript, HTML, CSS) y se convirtió en un estándar oficialmente reconocido por el W3C en diciembre de 2019. WebAssembly introduce un nuevo tiempo de ejecución en el navegador que funciona con el tiempo de ejecución de JavaScript. En comparación, es más liviano, tiene un pequeño conjunto de instrucciones y un modelo de aislamiento estricto (WebAssembly no tiene E/S de forma predeterminada). Una de las principales motivaciones para desarrollar WebAssembly fue proporcionar objetivos de compilación para más lenguajes de programación (C++, Rust, Go, etc.), permitiendo a los desarrolladores desarrollar nuevas aplicaciones web o migrar aplicaciones existentes utilizando un conjunto de herramientas más amplio.

Figura 4: Territorio Wasm

Ya sea Web2 o Web3, el alcance de soporte y uso de Wasm es cada vez más extenso:

Figura 5: Principales empresas y organizaciones del ecosistema WebAssembly

【zkWasm = zkp + WASM 】

Como nuevo miembro de zkVM, zkWasm esencialmente resuelve operaciones complejas a través de pruebas de almacenamiento dentro y fuera de la cadena, es compatible con las ideas del lenguaje principal Web2, realiza la actualización de la conexión de Web2 y Web3, realiza cálculos fuera de la cadena de lógica empresarial compleja. , y proporciona resultados valiosos y El certificado se almacena en la cadena para su trazabilidad, verificación de autenticidad y liquidación. El sistema de cuentas se compone del sistema de billetera existente. Todo el ecosistema se puede representar con la siguiente figura:

Figura 6: ecología zkWasm

La tendencia lógica general de los datos se puede representar mediante la siguiente figura:

Capítulo 7: Contratos en cadena + Máquina virtual (VM) fuera de la cadena + Componibilidad WASM

Un núcleo importante de la actualización inicial de Ethereum 2.0 también incluyó la transición de EVM a eWASM; sin embargo, el progreso real de 2.0 no fue el esperado, por lo que eWASM no se mencionó demasiado en el último plan de planificación.

Figura 8: Plan general de ETH 2.0

Aunque eWASM no se menciona en la planificación reciente, también se reconocen los beneficios que puede aportar. Desde el principio, el EVM fue diseñado para enfatizar la corrección sobre la eficiencia. Esto se refleja en el hecho de que todos los nodos de la red deben ejecutar el EVM con total precisión. Wasm, aunque similar a EVM, se inventó para la web. A diferencia de la corrección, Wasm enfatiza la eficiencia y la carga rápida. El desarrollador de Ethereum, Lane Rettig, dijo que el EVM se creó sin "mucho pensamiento de diseño". Él cree que el EVM fue diseñado desde una perspectiva teórica más que práctica, por lo que, aunque es internamente sólido, no puede funcionar mejor en el mundo real. Excelente función. Nick Johnson está de acuerdo. Por el contrario, Wasm está escrito más cerca de las instrucciones de hardware reales, lo que lo hace más eficaz a la hora de traducir la lógica de codificación real. De hecho, las instrucciones de Wasm se asignan directamente uno a uno a las instrucciones utilizadas por la máquina, lo que mejorará enormemente el rendimiento. Al mismo tiempo, Ewasm puede reducir o incluso eliminar la necesidad de precompilación, admitirá más lenguajes para la interoperabilidad y se beneficiará de un conjunto de herramientas más amplio que EVM.

Las principales ventajas de utilizar eWASM sobre EVM son reconocidas por la corriente principal de la siguiente manera:

1. Rendimiento: en comparación con EVM, eWASM proporciona un mejor rendimiento porque utiliza WebAssembly, que está diseñado para ser más rápido y eficiente que el código de bytes de EVM. WebAssembly ofrece un rendimiento casi nativo, que puede aumentar significativamente la velocidad y escalabilidad de la red Ethereum.

2. Interoperabilidad: eWASM proporciona una mejor interoperabilidad que EVM porque admite múltiples lenguajes de programación, incluidos C++, Rust y AssemblyScript. Esto permite a los desarrolladores escribir contratos inteligentes en su idioma preferido, mejorando la calidad del código y la productividad de los desarrolladores.

3. Seguridad: eWASM proporciona una mejor seguridad que EVM, ya que incluye múltiples funciones de seguridad, como una zona de pruebas de memoria, que puede aislar los contratos inteligentes entre sí y evitar que accedan a la memoria de los demás. Además, eWASM proporciona una mejor protección contra vulnerabilidades comunes de los contratos inteligentes, como ataques de reentrada y desbordamientos de enteros.

4. Flexibilidad: eWASM proporciona una mayor flexibilidad que EVM porque admite enlaces dinámicos, lo que permite que los contratos inteligentes estén compuestos por múltiples módulos que se pueden actualizar de forma independiente. Esto puede conducir a una mejor organización del código y un mantenimiento de contratos inteligentes más sencillo.

5. Soporte de la comunidad: eWASM ha recibido un fuerte apoyo de la comunidad de Ethereum y varios clientes importantes de Ethereum, incluidos Geth y Parity, han implementado el soporte de eWASM. Esto significa que los desarrolladores tienen acceso a una amplia gama de herramientas y recursos al crear contratos inteligentes utilizando eWASM.

Sin embargo, ¿realmente la red Ethereum subyacente necesita reemplazar EVM con eWasm? No se pueden subestimar los diversos riesgos de seguridad durante el proceso de reemplazo y el impacto en el ecosistema existente. Quizás esta sea la razón por la que eWASM no se ha mencionado demasiado en el último plan.

Figura 9: Vitalik Buterin propone la última hoja de ruta de Ethereum

La hoja de ruta divide las actualizaciones en varias categorías según su impacto en la arquitectura Ethereum. Esto incluye:

Fusionar: Implica una actualización de Prueba de trabajo a Prueba de participación

Surge: una actualización que implica escalamiento mediante apilamiento de volúmenes y fragmentación de datos

Scourge: una actualización que implica riesgos de protocolo para la resistencia a la censura, la descentralización y el máximo valor extraíble.

Verge: Actualizaciones que implican una verificación más sencilla de los bloques

Purga: implica reducir el costo computacional de operar nodos y simplificar las actualizaciones de protocolos.

Derroche: otras actualizaciones que no entran en las categorías anteriores

Todo el mundo se da cuenta de que la función principal fundamental de Ethereum es el posicionamiento del libro mayor distribuido de DA + Settlement + Consensus. De esta manera, muchos requisitos de escalabilidad no requieren demasiadas modificaciones en el propio Ethereum y conllevan otros riesgos desconocidos. Peces y osos. La forma de tener ambos a la vez es dividir el trabajo en capas. Colocar eWASM en la segunda capa debería ser una solución más razonable y eficaz. Especialmente después de combinarse con zk, la solución técnica de zkWasm puede heredar perfectamente el efecto que eWASM quiere lograr. Al mismo tiempo, puede proporcionar servicios tanto a Web2 como a Web3 y conectarse entre sí. zkEVM hereda el pasado y optimiza la ecología blockchain, ¡zkWasm comienza el futuro y crea el futuro de Web3.0!

Figura 10:zkWasm = zkp + WASM

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