Introdução à Camada Alinhada

Introdução à Camada Alinhada

Durante suas etapas iniciais, o Ethereum não foi especificamente projetado para a tecnologia de Provas de Conhecimento Zero (ZK-Proofs). À medida que a tecnologia blockchain continua a evoluir, integrar novas funcionalidades no Ethereum para melhorar seu sistema de prova tem sido um processo tecnicamente desafiador e lento. Enfrentando esses desafios, o projeto Aligned Layer tem como objetivo transformar o Ethereum em uma plataforma de verificação SNARK de alto desempenho e custo efetivo.

Aligned Layer está comprometida em expandir as capacidades de Zero-Knowledge Proof do Ethereum, integrando recursos diversos e inovadores no ecossistema Ethereum. O projeto utiliza métodos de cálculo verificáveis e recursos de segurança do Ethereum para fornecer a infraestrutura para futuras aplicações sem confiança.

Com a Aligned Layer, o processo de verificação de prova do Ethereum se tornará mais rápido e econômico, com estimativa de redução de custos de verificação em 90%. Essa redução significativa nos custos melhora a eficiência do processamento e reduz as barreiras econômicas para a participação dos usuários, permitindo que mais desenvolvedores e usuários se beneficiem.

Aligned Layer é uma camada de verificação eficiente construída em cima da EigenLayer. Ele utiliza o mecanismo de aposta da EigenLayer para fornecer segurança econômica e confiança. Isso permite que a Aligned Layer alcance verificação de baixo custo e alta eficiência, agregando e validando múltiplos sistemas de prova sem alterar o protocolo central do Ethereum. Ao mesmo tempo, a EigenLayer facilita a inovação aberta no Ethereum, permitindo que os desenvolvedores introduzam novas tecnologias de prova para melhorar a escalabilidade e flexibilidade do sistema.

Introdução aos Membros Fundadores

A equipe é composta pelos seguintes quatro membros: Primeiro da esquerda está o fundador Roberto José Catalán, que se formou no Instituto de Tecnologia de Buenos Aires. Ele é Desenvolvedor Sênior de Software na LambdaClass e fundou a Yet Another Company. Segundo da esquerda está Federico Carrone, que se dedica a impulsionar a inovação e o desenvolvimento dentro do ecossistema Ethereum. Terceiro da esquerda está Diego Kingston, fundador e Diretor de Pesquisa da Aligned Layer. Quarto da esquerda está Mauro Toscano, o fundador e Diretor de Engenharia, que avança com sucesso na direção técnica do projeto e nas estratégias de implementação.

Fonte: Camada Alinhada

Introdução às Provas de Conhecimento Zero

Introdução às Provas de Conhecimento Zero

Provas de conhecimento zero (ZKP) são algoritmos matemáticos introduzidos em 1985 no artigo “A Complexidade do Conhecimento dos Sistemas de Prova Interativa” por Shafi Goldwasser e outros. Em uma prova de conhecimento zero, o provador fornece uma prova matemática que apenas eles podem gerar, enquanto o verificador pode usar essa prova para validar a veracidade da declaração. No entanto, o verificador não pode usar a prova para reconstruir a informação original.

Assim, as provas de conhecimento zero são úteis ao lidar com informações sensíveis ou quando o provador não quer que o verificador tenha acesso aos detalhes. Por exemplo, muitos projetos DeFi usam ZKP para oferecer privacidade e segurança aprimoradas aos usuários, aplicando-o em áreas como empréstimos, empréstimos e transações.

Além disso, é importante observar que as provas de conhecimento zero são probabilísticas em vez de provas determinísticas, mas certas técnicas podem reduzir a margem de erro para um nível desprezível.

Características das Provas de Conhecimento Zero

Integridade: Se a declaração for verdadeira, um provador honesto sempre poderá convencer um verificador honesto. Em outras palavras, 'declarações verdadeiras não podem ser falsas'. Uma declaração correta deve convencer o verificador.

Solidez: Se a afirmação for falsa, na maioria dos casos, um provador que tenta enganar não consegue fazer com que um verificador honesto acredite na afirmação falsa. Em outras palavras, 'afirmações falsas não podem ser verdadeiras'.

Zero-Knowledge: Se a declaração for verdadeira, após confirmar a veracidade da declaração, o verificador não pode obter nenhuma informação adicional além do fato de que a declaração é verdadeira. Essa abordagem protege a privacidade do provador e evita qualquer vazamento de informações potencial.

Exemplos de Provas de Conhecimento Zero

Verificação de Identidade

Na internet, a comprovação da identidade muitas vezes requer informações sensíveis, como nome e data de nascimento, o que pode levar a vazamentos de dados pessoais. Podemos criar um identificador digital criptográfico único para cada usuário através da tecnologia blockchain, estabelecendo um sistema descentralizado de verificação de identidade. Esse sistema garante que a prova de identidade não possa ser adulterada ou usada indevidamente sem o conhecimento do usuário. As provas de conhecimento zero permitem que os usuários provem efetivamente sua identidade sem revelar informações pessoais, simplificando significativamente o processo de verificação e reduzindo o risco de armazenamento centralizado de dados. Além disso, provas de conhecimento zero podem ser usadas para estabelecer sistemas de reputação privados, permitindo que os usuários aproveitem provas de reputação de plataformas como Facebook, Twitter e GitHub sem revelar contas específicas de mídia social.

Pagamentos Anônimos

Nos sistemas de pagamento tradicionais, os detalhes da transação são frequentemente expostos a várias partes, incluindo provedores de serviços de pagamento, bancos e agências governamentais, o que pode comprometer a privacidade do usuário. Embora as criptomoedas usem transações peer-to-peer para evitar monitoramento de terceiros, a maioria das blockchains públicas exibe as transações publicamente. Isso significa que, mesmo com endereços anônimos, as pessoas podem rastrear transações específicas por meio de correlação de endereços ou procedimentos KYC de câmbio. Uma vez que um endereço de carteira é conhecido, o saldo da conta e o histórico de transações se tornam visíveis.

A tecnologia de prova de conhecimento zero oferece soluções de pagamento anônimas em três níveis: moedas de privacidade, aplicativos de privacidade e blockchains focados em privacidade. Por exemplo, moedas de privacidade como Zcash usam a tecnologia de prova de conhecimento zero para ocultar os detalhes da transação, incluindo endereços do remetente e do destinatário, valores da transação e horários. Da mesma forma, o Tornado Cash, um aplicativo descentralizado construído no Ethereum, usa provas de conhecimento zero para obscurecer os detalhes da transação, aumentando assim a privacidade das transações.

Desenvolvimentos Importantes em ZK (Zero-Knowledge)

zk-SNARKs

ZK-SNARKs é uma tecnologia especializada de prova de conhecimento zero que permite a verificação sem divulgar informações adicionais sobre a declaração. Esta tecnologia foi aplicada em sistemas de pagamento blockchain como Zcash e JPMorgan.

Além disso, o ZK-SNARKs melhora a eficiência e escalabilidade das redes blockchain. Nas blockchains tradicionais, garantir a correção das transações requer que cada nó verifique cada transação repetidamente, o que consome tempo e limita a escalabilidade da rede. O ZK-SNARKs evita a necessidade dos nós repetirem o passo a passo da computação, verificando a correção das computações off-chain. Isso reduz a necessidade de armazenamento de dados de transações e melhora significativamente a velocidade de processamento da rede.

O uso de ZK-SNARKs requer um processo de configuração confiável único, onde um gerador de chave usa algoritmos e parâmetros secretos para produzir duas chaves públicas cruciais: uma para criar provas e outra para verificação. Este processo apresenta riscos potenciais, como o vazamento de parâmetros secretos, que podem ser usados para gerar provas falsas. Portanto, a comunidade acadêmica está pesquisando ativamente maneiras de eliminar a dependência de configurações confiáveis em ZK-SNARKs para aumentar a segurança.

zk-Rollups

Rollup de conhecimento zero refere-se ao uso da tecnologia de prova de conhecimento zero para deslocar a computação para fora da cadeia, reduzindo assim o fardo na rede. Como uma 'solução de escalonamento' de Camada 2 para Ethereum, pode aumentar significativamente a taxa de transações, mantendo ao mesmo tempo taxas de transação baixas. Por exemplo, em 2022, a BNB Chain lançou a zkBNB testnet baseada na arquitetura zkRollup. zkBNB agrupa centenas de transações fora da cadeia em um único lote e gera uma prova criptográfica para confirmar a correção de todas as transações. Esta tecnologia equilibra escalabilidade e segurança, tornando-a adequada para ambientes que exigem transações em grande escala e baixa latência.

A Máquina Virtual Ethereum (EVM) originalmente projetada não considerou o uso da tecnologia de prova de conhecimento zero. O fundador da Ethereum, Vitalik Buterin, acredita que a implementação técnica do zk-Rollup é relativamente complexa a curto prazo.

Desafios de zk-Rollup e Camada Alinhada

O zk-RollUp ainda enfrenta vários desafios, incluindo liquidez e dispersão do usuário, custos de verificação mais altos devido às limitações do EVM e dificuldades em acompanhar as inovações do sistema de prova. Em outras palavras, a infraestrutura atual não foi projetada para ser um verificador universal. A EigenLayer permite que os desenvolvedores criem novos protocolos na camada de confiança do Ethereum, superando as limitações do EVM e promovendo a inovação aberta. Nova infraestrutura pode ser introduzida para acelerar o desenvolvimento do Ethereum sem modificar o protocolo subjacente.

Aligned Layer, como uma camada de verificação universal, tem como objetivo se tornar a infraestrutura primária para a rede, criando uma camada especificamente projetada para zk-proofs. Isso permite que os desenvolvedores acessem uma rede de verificação descentralizada rápida, econômica e escalável. Com a funcionalidade de restaking da EigenLayer, o Ethereum será suportado. Essa abordagem reduz a dependência de preços voláteis e melhora a ponte e a experiência geral do usuário. Além disso, a Aligned Layer impulsiona a inovação do Ethereum por meio de computação verificável, integrando novos sistemas de prova personalizados, reduzindo custos de verificação e aprimorando a amigabilidade para desenvolvedores, fomentando assim a inovação em novas aplicações sem confiança.

Dificuldades das Tecnologias Existentes

Desvantagens das Blockchains Originais

Uma desvantagem das blockchains originalmente projetadas é que adicionar mais hardware não torna o sistema mais rápido. Isso ocorre porque cada nó deve reexecutar os cálculos. As provas de conhecimento zero (ZK-proofs) abordam esse problema permitindo que cálculos complexos sejam verificados rapidamente com hardware adicional. A ideia central das provas de conhecimento zero é verificar uma string curta (geralmente da ordem de kB, muito menor do que todas as informações necessárias para a declaração de prova), tornando o tempo de verificação logarítmico em relação à escala de computação, O(log n), onde (n) é o número de etapas computacionais.

Embora teoricamente compreendida há muito tempo, a viabilidade prática só surgiu após 2014. Desde então, houve um crescimento explosivo na criptografia e na teoria da prova, com avanços como diferentes campos finitos, curvas elípticas, funções de hash e esquemas de compromisso polinomial. Esses desenvolvimentos levaram a compensações nos tempos de prova e verificação e nos tamanhos das provas.

Zero-Knowledge Layer 2 (zk-rollups)

As soluções de camada 2 com conhecimento zero (como zkSync, Starknet e Polygon) ampliam as capacidades do Ethereum, tornando-o mais rápido e mais barato, ao mesmo tempo em que mantêm suas garantias de segurança.

• ZK-rollups usam o espaço do bloco de forma mais eficiente, reduzindo os custos.
• Rollups terceirizam a execução para um ou um grupo de nós, comprovando computações para Ethereum via contratos EVM, e dependem de garantias cripto-econômicas e criptográficas para confiar em Ethereum.

No entanto, eles também criam problemas de liquidez e fragmentação de usuários, como a necessidade de pontes, que aumenta os custos e complica a experiência do usuário. Com as soluções atuais, se você construir aplicativos em cima da computação verificável, você só pode construir aplicativos confiáveis pela camada de computação verificável. EigenLayer permite a criação de aplicativos que herdam a confiança do Ethereum sem ter que construir aplicativos em cima da própria blockchain. Você pode usar diferentes mecanismos de consenso para criar novas blockchains.

Além disso, o EigenLayer suporta a construção de sistemas descentralizados, como pontes, disponibilidade de dados, MEV e até mesmo camadas de verificação ZK (como sua Camada Aligned). Em resumo, o EigenLayer utiliza soluções diferentes das outras soluções de Camada 2 para estender a funcionalidade do Ethereum.

Inovações da EigenLayer

Mecanismo de Reaplicação

EigenLayer introduz um novo mecanismo de restaking que permite que os participantes do Ethereum usem os mesmos ativos apostados para participar de várias aplicações, conhecidas como Serviços Ativamente Validados (AVS). Os participantes podem ganhar recompensas adicionais de várias aplicações sem incorrer em custos extras significativos, aumentando assim sua participação e segurança geral da rede.

Diversos Cenários de Aplicação: EigenLayer suporta a construção de várias aplicações, incluindo Camadas de Disponibilidade de Dados, Sequenciadores Descentralizados, Oráculos, Gerenciamento de MEV Opt-In e Pontes de Modo Rápido para Rollups. Essa diversidade não apenas estende a funcionalidade do ecossistema Ethereum, mas também fornece aos desenvolvedores uma plataforma de inovação mais flexível, permitindo o design de soluções mais eficientes adaptadas a diferentes necessidades.

Expandindo as capacidades do Ethereum

EigenLayer permite que os desenvolvedores construam novos protocolos e aplicações na camada de confiança do Ethereum sem executar diretamente na blockchain do Ethereum. Isso permite que os desenvolvedores aproveitem a segurança e a base de confiança do Ethereum, ao mesmo tempo em que escolhem livremente diferentes mecanismos de consenso e parâmetros de design, alcançando assim soluções de blockchain mais eficientes. Por exemplo, os desenvolvedores podem criar novas blockchains que se beneficiam da confiança do Ethereum, ao mesmo tempo em que oferecem maior flexibilidade em desempenho e custo.

Aprimorando a Eficiência de Verificação

O mecanismo de restaking da EigenLayer melhora significativamente a eficiência da verificação, tornando o processo de verificação mais rápido e mais econômico. Esse mecanismo permite que vários resultados de verificação sejam agregados em uma única prova, reduzindo consideravelmente os recursos computacionais e os custos necessários para verificações individuais. Essa abordagem de verificação agregada não apenas melhora a escalabilidade do sistema, mas também aumenta a eficiência geral do processo de verificação, fazendo com que as aplicações blockchain funcionem de forma mais suave.

Explicação da Arquitetura de Camada Alinhada

Componentes principais da Camada Alinhada

• Camada Alinhada: Recebe provas de diferentes sistemas de prova, verifica-as, envia os resultados finais para o Ethereum e publica dados na Camada de Disponibilidade de Dados (DA).
• Camada de Disponibilidade de Dados (DA Layer): Fornece armazenamento para várias provas, garantindo a acessibilidade e persistência dos dados.
• Verificadores Gerais de Prova: Extrai periodicamente provas da Camada DA e gera provas para todas as verificações de prova. Esses verificadores gerais podem ser baseados em máquinas virtuais como SP1, Risc0 ou Nexus, que podem verificar a execução de código Rust geral. As provas de verificação finais são armazenadas em uma árvore recursiva para agregar e comprimir tamanhos de prova.
• Ethereum: Fornece a fonte de confiança e liquidez, recebendo os resultados de verificação da Camada Alinhada.

Fonte: White Paper Aligned Layer

Fonte: White Paper da Aligned Layer

Processo de Verificação

O gerenciador de tarefas publica as provas para a camada DA e cria uma nova tarefa no Ethereum, enviando o valor do hash da prova e os metadados necessários. Os operadores recuperam a tarefa do Ethereum, obtêm a prova da camada DA e, em seguida, enviam os resultados da verificação para o agregador. O agregador verifica os resultados e os publica na blockchain do Ethereum.

Fonte: white paper da Aligned Layer

Mecanismo de Penalização

Para garantir que os participantes de uma rede descentralizada tenham incentivos apropriados, o projeto introduz um mecanismo de penalização para punir os participantes quando atividades maliciosas são detectadas. Esse mecanismo ainda está em desenvolvimento na maioria dos serviços de validação ativa (AVS) da EigenLayer. A solução de curto prazo requer consenso de dois terços dos operadores da rede e os resultados devem ser publicados no Ethereum. Operadores que não alcançarem consenso serão penalizados por se opor aos resultados acordados pela maioria da rede. Embora esse mecanismo seja imperfeito, considerando que o software cliente do Aligned Layer será leve e terá requisitos de hardware mais baixos, a rede pode acomodar mais participantes para alcançar a descentralização. Quanto mais descentralizada a rede, maior a probabilidade de que a maioria dos membros atue de forma honesta.

Modelo de Dupla Participação

A equipe do projeto propôs um modelo de duplo staking. Primeiro, requer o uso de Ethereum (ETH) e o re-staking da EigenLayer para lançar a rede Proof of Stake (PoS). Essa fase tem como objetivo aproveitar os recursos e a base de confiança existente do Ethereum para estabelecer a operação inicial e a segurança da rede. Na segunda fase, tokens nativos são introduzidos como parte de qualquer infraestrutura crítica para permitir direitos de governança, tornando o custo de interrupção da atividade e segurança da rede muito alto. O modelo de duplo staking garante alta segurança e atividade da rede. Ao introduzir tokens nativos para governança descentralizada, o modelo aumenta a transparência e a participação nas decisões sobre mudanças estruturais significativas, garantindo a operação estável e a sustentabilidade de longo prazo da rede.

Conclusão

O objetivo da Camada Alinhada é enfrentar os desafios de não ter sido inicialmente projetada para provas de conhecimento zero (ZK-Proofs) e transformar o Ethereum em uma plataforma de verificação SNARK eficiente e econômica. A Camada Alinhada utiliza o mecanismo de reposição de apostas da EigenLayer para fornecer segurança econômica e uma fonte de confiança, permitindo alcançar processos de verificação de baixo custo e eficientes, agregando e verificando múltiplos sistemas de prova sem alterar o protocolo subjacente do Ethereum. A EigenLayer permite que os desenvolvedores criem novos protocolos e aplicativos na camada de confiança do Ethereum, promovendo a inovação aberta e introduzindo novas tecnologias de prova, melhorando a escalabilidade e flexibilidade do sistema.