Introducción

Los ZkEVM son un tipo único de resumen de conocimiento cero (zk) que funciona en la red Ethereum. Procesan transacciones y permiten interacciones eficientes en la red. Estos paquetes acumulativos ofrecen a los usuarios varios beneficios, incluidas transacciones de bajo costo. Entonces, en este artículo, exploraremos la innovación zkEVM; cómo funciona; los diversos tipos de zkEVM; un estudio del ecosistema, y echar un vistazo más de cerca a los problemas que resuelve.

Introducción: la necesidad de zkEVM

Los críticos de Ethereum han lamentado lo lento que es, que se ha visto que aumenta con los años. El protocolo central solo puede procesar de 10 a 15 transacciones por segundo, lo que durante los períodos de intensa actividad de los usuarios ha provocado la congestión de la red y altas tarifas de transacción.

La comunidad de Ethereum está creciendo activamente y, durante los últimos meses, varias estrategias de escalamiento han ganado popularidad. Los desarrolladores han explorado una variedad de soluciones, incluidas las cadenas laterales, que mueven las transacciones a una segunda capa (L2) donde se procesan rápidamente antes de volver a la cadena principal.

Históricamente, esto ha sido efectivo para aplicaciones individuales, pero existe un problema ya que muchas de estas cadenas laterales emplean acumulaciones que se denominan "optimistas".

Aunque existen muchos métodos, sin excluir las cadenas laterales de los desarrolladores, las soluciones de Capa 2 (L2) han estado durante mucho tiempo a la vanguardia de la conversación de escalado. Una solución de Capa 2 de esta naturaleza casi perfecta se ha visto progresivamente "en vivo" en el mercado con mejoras continuas. Los rollups de conocimiento cero parecen estar en el centro de atención ahora.

La máquina virtual Zero-Knowledge Ethereum, también conocida como zkEVM, es una de las tecnologías más prometedoras del ecosistema Ethereum. Este proyecto tiene como objetivo mejorar la funcionalidad de la máquina virtual de Ethereum y, al mismo tiempo, realizar un avance tecnológico significativo que protegerá nuestra privacidad cuando interactuamos con contratos inteligentes que utilizan este nuevo EVM.

Al menos a partir de 2014, las zkEVM se exploraron inicialmente con entusiasmo y ahora la tecnología es casi utilizable. Están siendo construidos por las principales empresas de desarrollo de Ethereum como Polygon y Scroll, y otras se apresuran a seguir su ejemplo.

Tenga en cuenta: las cadenas laterales (por ejemplo, Polygon, PoS) son cadenas secundarias que operan en paralelo a una cadena principal con su mecanismo de consenso; están conectados a la cadena principal por un puente de dos vías.

¿Qué es ZK?

ZK es un acrónimo de conocimiento cero, que podemos llamar una palabra criptográfica para que una parte pueda demostrarle a otra que algo es cierto, sin filtrar ninguna otra información. En esencia, permite el intercambio de datos privados manteniendo su secreto.

Las pruebas de conocimiento cero otorgan al usuario la capacidad de revelar su conocimiento de un secreto sin revelar realmente ese secreto. Esto es básicamente para identificar y demostrar que estás diciendo la verdad. El probador y el verificador juegan los dos roles principales en las pruebas de conocimiento cero. El probador debe demostrar conocimiento del secreto y el verificador confirma que el probador está diciendo la verdad.

¿Qué es zkEVM?

Como parte de los paquetes acumulativos de conocimiento cero (ZK), Zero Knowledge Ethereum Virtual Machine (zkEVM) crea pruebas de conocimiento cero para confirmar la precisión de los programas, así como la confiabilidad de las entradas y salidas utilizadas en la operación. Son soluciones de escalado L2 para Ethereum que aumentan el rendimiento a través de la computación fuera de la cadena y el almacenamiento de estado. Los ZkEVM se crean teniendo en cuenta la tecnología de conocimiento cero, lo que les permite llevar a cabo contratos inteligentes.

Los paquetes acumulativos de ZK están comenzando a habilitar Ethereum DApps con la introducción de máquinas virtuales de conocimiento cero que son compatibles con EVM.

Esto permitirá a los desarrolladores escribir o migrar contratos inteligentes mientras mantienen la descentralización y la seguridad de Layer One (L1) sin tener que alterar su código o renunciar a sus herramientas EVM (y contratos inteligentes).

Habiendo aprendido qué es zkEVM, investiguemos más y analicemos la complejidad detrás de zkEVM, comenzando con la comprensión de EVM.

Máquina virtual Ethereum (EVM)

Ethereum es una tecnología conocida por permitir la ejecución de computadoras virtuales abiertas y distribuidas. Un contrato inteligente de Ethereum implementado no se puede actualizar y está abierto a una inspección hostil.

Los contratos inteligentes se utilizan en la mayoría de las aplicaciones (subastas, mercados de predicción, gestión de identidad/reputación, etc.) para manejar fondos o autenticar entidades externas. El código debe ser confiable en esta configuración.

¿Cómo funciona el EVM?

La máquina virtual de Ethereum funciona como una máquina de estado que cambia de estado en respuesta a las entradas. Cada vez que se ejecuta un contrato inteligente, el estado de EVM cambia o hay una "transición de estado". Además de los contratos inteligentes, que son todos estos programas de Solidity que podemos ver en la cadena de bloques, tenemos repositorios de software para los proyectos DApps con los que estamos familiarizados.

Aquí, echamos un vistazo a lo que ocurre durante las transacciones en contratos inteligentes:

1. Los nodos de igual a igual en el EVM cargan y ejecutan el código de bytes del contrato, que se generó a partir del código fuente.

2. Los códigos de operación de EVM interactúan con varios componentes de estado de EVM a través del código de bytes (memoria, almacenamiento y pila).

3. Antes de devolver los nuevos valores, los códigos de operación de EVM calculan los valores tomados del almacenamiento de estado.

NB: El EVM Opcode es una abreviatura del código de operación de la máquina virtual de Ethereum, que forma parte de las instrucciones del lenguaje de máquina que dan comandos sobre la operación a realizar.

Ecosistema zkEVM

Aunque los anuncios de zkEVM pueden haber llamado la atención de los desarrolladores y las partes interesadas interesadas en la privacidad y la escalabilidad, la mayoría de estos proyectos están lejos de completarse.

Considerablemente, estos proyectos enfrentan varios desafíos además de simplemente ponerlos en marcha. A medida que los zkEVM aprovechen los cambios en Ethereum, ampliarán su cobertura y seguirán mejoras graduales una vez que se lancen la mayoría de estos proyectos.

Seguramente habrá otros proyectos de esta naturaleza en breve, pero estos son los más grandes y desarrollados. En última instancia, el desarrollo de blockchain parece imparable, como lo demuestran proyectos como zkEVM.

La importancia de zkEVM

La creación de un zkEVM completamente funcional promoverá la creación de proyectos ZK-rollup que sean compatibles con EVM. Esto ofrece los siguientes beneficios:

1. Escalabilidad segura: los paquetes acumulativos ZK brindan garantías de seguridad más sólidas que otros esfuerzos de escalamiento; utilizan pruebas de validez para confirmar la precisión de la informática fuera de la cadena.

2. Costos más bajos: al publicar datos de transacciones en Ethereum como DATOS DE LLAMADAS, los paquetes acumulativos obtienen protección de Mainnet. La cantidad de datos que los resúmenes optimistas y los resúmenes ZK deben transmitir a Ethereum varía. Al reducir aún más la necesidad de DATOS DE LLAMADAS, el zkEVM puede incluso omitir entradas de transacciones y publicar solo cambios de estado finales.

3. Un zkEVM no tiene los problemas que tienen otros, lo que lleva a una finalización más rápida y una eficiencia del capital. Los usuarios avanzados que requieren cambios de activos fluidos, como los comerciantes de NFT, los inversores de DeFi o los comerciantes de arbitraje, se beneficiarán de una finalidad más rápida (especialmente entre L1 y L2).

4. Efectos de red: aprovechar los efectos de red de Ethereum es la principal justificación para crear zkEVM compatibles con EVM. Ethereum, que es la plataforma de contratos inteligentes más grande, ofrece un ecosistema bastante grande y esto es bueno tanto para los desarrolladores como para los proyectos criptográficos. También debemos tener en cuenta que si un zkEVM recién creado no es compatible con la infraestructura de Ethereum, no se pueden utilizar sus efectos de red.

Compatibilidad con zkEVM y EVM

Lo que podemos observar en la EVM y sus derivados, que incluye la zkEVM, es el procedimiento mencionado. EVM y zkEVM se diferencian más significativamente en que este último crea un entorno de ejecución seguro que está protegido de agentes externos, incluso si están en la misma red.

El entorno de tiempo de ejecución utilizado para ejecutar contratos inteligentes instalados en la red Ethereum se conoce como EVM (Ethereum Virtual Machine). En la cadena de bloques de Ethereum, las aplicaciones descentralizadas (DApps) funcionan con el EVM, que sirve como una especie de "computadora mundial".

Pero con zkEVM, esto cambia drásticamente. En un entorno ZKP, los datos de entrada son visibles, pero son una secuencia de datos producidos por la criptografía ZKP en lugar de los datos reales. En consecuencia, la entrada de datos consiste esencialmente en una secuencia de estadísticas que el zkEVM puede usar para confirmar que lo que afirmamos es correcto sin revelar la información real que condujo a esos datos.

Los ZkEVM pueden ejecutar contratos inteligentes de Ethereum sin realizar modificaciones significativas en la lógica subyacente, haciéndolos compatibles con EVM.

¿Cómo funciona zkEVM?

La operación general de los paquetes acumulativos de conocimiento cero es seguida por zkEVM. Sin embargo, es crucial reconocer que varias teorías rodean el diseño óptimo de un zkEVM y cómo funciona. La forma más pura de zkEVM sería equivalente a Ethereum y no permitiría ninguna modificación, incluso si ayudara a simplificar la producción de pruebas.

Una zkEVM es una máquina virtual que sufre cambios de estado como resultado de las acciones del programa, similar a la EVM. Sin embargo, el zkEVM va un paso más allá al ofrecer pruebas para respaldar la precisión de cada componente de cálculo.

Debemos aceptar la variedad de zkEVM para comprender cómo funcionan, como lo demuestran las iniciativas activas. Aunque todos tienen los mismos objetivos, sus métodos son diferentes.

¿Qué problema soluciona?

Debido a que los EVM estándar solo pueden comprender los paquetes acumulativos por separado, no existe un lenguaje de programación universal y los paquetes acumulativos ZK deben crearse desde cero.

Proyectos Construyendo sobre zkEVM

Varios proyectos de zkEVM, como Scroll, Polygon, Nethermind, The Privacy y Scaling Explorations, utilizan varias estrategias para combinar la ejecución de EVM con el cálculo de pruebas de conocimiento cero. Cada enfoque tiene sus compensaciones especiales. Cada proyecto trabaja continuamente para desarrollar una solución escalable de Capa 2 que sea confiable, segura, asequible y fácil de usar.

Todos estos proyectos comparten el mismo objetivo fundamental: utilizar la tecnología ZK-SNARK para crear pruebas criptográficas de ejecución de transacciones similares a las de Ethereum, ya sea para hacer que la cadena de Ethereum sea mucho más fácil de verificar o para crear ZK-rollups que son (casi ) equivalente a lo que ofrece Ethereum pero son mucho más escalables. Sin embargo, estas iniciativas difieren ligeramente en términos de los compromisos que están haciendo entre conveniencia y practicidad.

Desarrollo reciente

A diferencia de zkSync, la mayoría de los EVM de conocimiento cero todavía están en desarrollo y la perspectiva de zkEVM completamente funcionales es mejor que nunca, a medida que se desarrolla la tecnología de conocimiento cero.

Mientras tanto, la máquina virtual de conocimiento cero de StarkNet permite a los desarrolladores aprovechar las aplicaciones de conocimiento cero. En lo que respecta a StarkNet, no es compatible con EVM, pero puede compilar código fuente de solidez a código de bytes en un formato compatible con ZK. Además, los contratos se pueden escribir en El Cairo (el idioma de StarkNet).

Conclusión

zkEVM puede proporcionar una experiencia similar tanto para desarrolladores como para usuarios. Se pueden usar varios niveles de actividad para mejorar la escalabilidad, donde el zkEVM puede verse como una reparación de estos problemas en el espacio criptográfico. Se puede decir que, en conjunto, los usuarios y los desarrolladores esperan un mayor nivel de mejora y avance debido al avance en los paquetes acumulativos de conocimiento cero frente a la reducción de los problemas de escalabilidad, incluida la seguridad, y también al soporte de la implementación de contratos y la compatibilidad de aplicaciones.

Al igual que su innovación contraparte, zkSync, el zkEVM aún se encuentra en su etapa de desarrollo y es un trabajo en progreso, lo que hace que no esté muy claro decidir qué le depara el futuro a Ethereum.