Introdução

Os ZKEVMs são um tipo único de zero conhecimento (zk) rollup — que funciona na Rede Ethereum. Processam transações e permitem interações eficientes na rede. Estes acumuladores oferecem aos utilizadores vários benefícios, incluindo transações de baixo custo. Então, neste artigo, vamos explorar a inovação do ZKVM; como funciona; os vários tipos de ZKEVMs; um estudo do ecossistema e examinar mais de perto os problemas que ele resolve.

Introdução: A Necessidade do ZKEVM

Os críticos do Ethereum lamentaram o quão lento é, o que tem vindo a aumentar ao longo dos anos. Apenas 10-15 transações podem ser processadas por segundo pelo protocolo principal, que, durante os períodos de intensa atividade dos usuários, levou ao congestionamento da rede e altas taxas de transação.

A comunidade Ethereum está a crescer ativamente e durante os últimos meses, várias estratégias de escala ganharam popularidade. Várias soluções foram exploradas por desenvolvedores, incluindo sidechains, que movem as transações para uma segunda camada (L2) onde são rapidamente processadas antes de serem direcionadas de volta para a cadeia primária.

Historicamente, isso tem sido eficaz para aplicações individuais, mas há um problema visto que muitas dessas cadeias laterais empregam acúmulos que são referidos como “otimistas”.

Embora haja muitos métodos, não excluindo cadeias laterais dos programadores, as soluções de Camada 2 (L2) estão há muito na vanguarda da conversa sobre escala. Uma solução de camada 2 desta natureza quase perfeita tem sido progressivamente vista “ao vivo” no mercado com melhorias contínuas. Os acúmulos de conhecimento zero parecem estar agora na ribalta.

A Máquina Virtual Ethereum Zero-Knowledge, também conhecida como ZKEVM, é uma das tecnologias mais promissoras do ecossistema Ethereum. Este projeto visa melhorar a funcionalidade da Máquina Virtual Ethereum ao mesmo tempo que faz um avanço tecnológico significativo que protegerá a nossa privacidade quando interagimos com contratos inteligentes que usam este novo EVM.

Pelo menos a partir de 2014, os ZKEVMs foram inicialmente explorados com entusiasmo e agora a tecnologia é quase utilizável. Estão a ser construídos pelas grandes empresas de desenvolvimento da Ethereum, como Polygon e Scroll, e outras estão a apressar-se a seguir o mesmo.

Por favor, nota: Cadeias laterais (ex. Polígono, PO) são cadeias secundárias que operam paralelamente a uma cadeia pai com o seu mecanismo de consenso; estão ligadas à cadeia mãe por uma ponte de dois sentidos.

O que é o ZK?

ZK é uma sigla para conhecimento zero, a que podemos chamar uma palavra criptográfica para uma parte poder provar a outra que algo é verdade, sem fugas de outra informação. Essencialmente, permite a troca de dados privados mantendo o seu sigilo.

As provas de conhecimento zero concedem a um utilizador a capacidade de revelar o seu conhecimento de um segredo sem, na verdade, revelar esse segredo. Isto basicamente para identificar e mostrar que está a falar a verdade. O provador e o verificador desempenham os dois papéis principais nas provas de conhecimento zero. O provador deve demonstrar o conhecimento do segredo e o verificador confirma que o provador está a dizer a verdade.

O que é o ZKEVM?

Como parte dos acumulamentos de zero conhecimento (ZK), a Máquina Virtual Ethereum Knowledge Ethereum (ZKEVM) cria provas de conhecimento zero para confirmar a precisão dos programas, bem como a confiabilidade das entradas e saídas utilizadas na operação. São as soluções de escala L2 para Ethereum que aumentam o rendimento através da computação fora do encadeamento e armazenamento de estado. Os ZKEVMs são criados com tecnologia de conhecimento zero em mente, permitindo que realizem contratos inteligentes.

As ZK-Rollups estão a começar a ativar os DAPPs Ethereum com a introdução de máquinas virtuais de conhecimento zero que são compatíveis com o EVM.

Isso permitirá aos desenvolvedores escrever ou migrar contratos inteligentes enquanto mantêm a descentralização e a segurança dos Layer One (L1s) sem terem de alterar o seu código ou desistir das suas ferramentas EVM (e contratos inteligentes).

Tendo aprendido o que é zKEVM, vamos continuar mais e quebrar a complexidade por trás do ZKEVM, começando por entender o EVM.

Máquina Virtual Ethereum (EVM)

A Ethereum é uma tecnologia conhecida por permitir a execução de computadores virtuais abertos e distribuídos. Um contrato Ethereum inteligente implementado não pode ser atualizado e está aberto a inspeção hostil.

Os contratos inteligentes são usados na maioria das aplicações (leilões, mercados de previsões, gestão de identidade/reputação, etc.) para gerir fundos ou autenticar entidades externas. O código deveria ser fiável nesse cenário.

Como funciona o EVM?

A Máquina Virtual Ethereum funciona como uma máquina de estado que muda o seu estado em resposta às entradas. Cada vez que é executado um contrato inteligente, o estado do EVM muda ou há uma “transição de Estado”. Além dos smart contracts, que são todos esses programas de Solidez que podemos ver na blockchain, temos repositórios de software para os projetos DAPP que conhecemos.

Aqui, olhamos para o que ocorre durante as transações em contratos inteligentes:

1. Nós ponto a ponto na carga EVM e executam o código de bytes do contrato, que foi gerado a partir do código-fonte.

2. O EVM Opcodes interage com vários componentes de estado do EVM através do código de bytes (memória, armazenamento e pilha).

3. Antes de devolver os novos valores, o EVM opcodes calcula os valores retirados do armazenamento do estado.

NB: O EVM Opcode é uma abreviatura de código de Operação de Máquina Virtual Ethereum, que faz parte das instruções na linguagem da máquina que dão comandos sobre a operação a ser executada.

Ecossistema zKEVM

Embora os anúncios do ZKEVM possam ter programadores e partes interessadas interessadas na privacidade e escalabilidade, a maioria destes projetos está longe de ser concluída.

consideravelmente, esses projetos enfrentam vários desafios que não apenas vão viver. À medida que os ZKEVMs aproveitam as mudanças no Ethereum, vão expandir a sua cobertura e as melhorias graduais seguirão quando a maioria desses projetos for lançada.

Certamente haverá outros projetos desta natureza brevemente, mas estes são os maiores e mais desenvolvidos. Em última análise, o desenvolvimento da blockchain parece imparável, como demonstram projetos como o ZKEVM.

A importância do ZKEVM

A criação de um ZKEVM totalmente funcional vai promover a criação de projetos ZK-Rollup que são compatíveis com o EVM. Isto oferece os seguintes benefícios:

1. Escalabilidade segura: os ZK-Rollups fornecem garantias de segurança mais fortes do que outros esforços de escala; usam provas de validade para confirmar a precisão da computação fora da cadeia.

2. Custos mais baixos: ao publicar os dados da transação na Ethereum como CALL DATA, os acúmulos obtêm proteção do Mainnet. A quantidade de dados que roll-ups otimistas e ZK-Rollups devem transmitir para a Ethereum varia. Reduzindo ainda mais a necessidade de CHAMAR DADOS, o ZKEVM pode até ignorar entradas de transações e publicar apenas as alterações finais do estado.

3. A ZKEVM não tem problemas que os outros tenham, levando a um final e eficiência de capital mais rápido. Os utilizadores poderosos que requerem uma mudança de ativos suave, tais como comerciantes de NFT, investidores do DeFI ou comerciantes de arbitragem, beneficiarão de um caráter final mais rápido (especialmente entre L1 e L2).

4. Efeitos de rede: Utilizar os efeitos de rede da Ethereum é a principal justificação para criar ZKEVMs compatíveis com EVM. A Ethereum, que é a maior plataforma de contratos inteligentes, oferece um ecossistema bastante grande e isso é bom tanto para desenvolvedores como para projetos criptografados. Deveríamos também notar que se um ZKEVM recém-construído não for compatível com a infraestrutura da Ethereum, os seus efeitos de rede não podem ser utilizados.

Compatibilidade com zKEVM e EVM

O que podemos observar no EVM e nos seus derivados, que inclui o ZKEVM, é o procedimento acima mencionado. O EVM e o ZKEVM diferem mais significativamente na medida em que o último cria um ambiente de execução seguro que é protegido de agentes externos, mesmo se estiverem na mesma rede.

O ambiente de tempo de execução utilizado para executar contratos inteligentes instalado na rede Ethereum é conhecido como a EVM (Máquina Virtual Ethereum). Na cadeia de blocos Ethereum, as apps descentralizadas (DAPPs) são operadas usando o EVM, que serve como uma espécie de “computador mundial”.

Mas com o ZKEVM, isso muda drasticamente. Num ambiente ZKP, os dados de entrada são visíveis, mas são uma sequência de dados produzida pela criptografia ZKP e não os dados reais. Consequentemente, a entrada de dados consiste essencialmente numa sequência de estatísticas que o ZKEVM pode usar para confirmar que o que afirmamos está correto sem nunca divulgar a informação real que levou a esses dados.

Os ZKEVMs podem executar contratos inteligentes da Ethereum sem fazer modificações significativas na lógica subjacente, tornando-os compatíveis com o EVM.

Como funciona o ZkeVM?

A operação geral dos acúmulos de conhecimento zero é seguida por ZKevms. No entanto, é crucial reconhecer que várias teorias rodeiam o design ótimo de um ZKEVM e como funciona. A forma mais pura de ZKevms seria equivalente etéreo e não permitiria quaisquer modificações, mesmo que ajudassem a simplificar a produção da prova.

Um zKEVM é uma máquina virtual que sofre alterações de estado como resultado de ações do programa, semelhante ao EVM. No entanto, o ZKEVM vai um pouco mais longe ao oferecer provas para suportar a precisão de cada componente de cálculo.

Temos de aceitar a variedade de ZKEVMs para compreender como operam, como evidenciado pelas iniciativas ativas. Embora todos tenham os mesmos objetivos, os seus métodos são diferentes.

Que problema resolve?

Porque os EVM padrão só conseguem entender os rollups separadamente, não há linguagem de programação universal e os rollups ZK devem ser criados de raiz.

Projetos com base no ZKEVM

Vários projetos do ZKVM, como Scroll, Polygon, Nethermind, The Privacy e Scaling Explorations, usam várias estratégias para combinar a execução EVM com a computação de provas de conhecimento zero. Cada abordagem tem as suas vantagens especiais. Cada projeto trabalha continuamente para desenvolver uma solução escalável de Camada 2 que seja fiável, segura, segura, económica e simples de usar.

Todos esses projetos compartilham o mesmo objetivo fundamental: utilizar a tecnologia ZK-SNARK para criar provas criptográficas de execução de transações semelhantes às da Ethereum, seja para tornar a própria cadeia Ethereum muito mais fácil de verificar ou para criar ZK-Rollups que são (quase) equivalentes ao que a Ethereum oferece mas são muito mais escaláveis. No entanto, essas iniciativas diferem um pouco em termos dos compromissos que estão a fazer entre a conveniência e a praticidade.

Desenvolvimento Recente

Em contraste com o ZKSync, a maioria dos EVM com conhecimento zero ainda estão em desenvolvimento e a perspectiva de ZKEVMs totalmente funcionais é melhor do que nunca, à medida que se desenvolve tecnologia de conhecimento zero.

Entretanto, a máquina virtual de conhecimento zero do StarkNet permite que os desenvolvedores aproveitem as aplicações de conhecimento zero. No que diz respeito ao StarkNet, não é compatível com o EVM, mas pode compilar o código-fonte de solidez ao código de bytes num formato compatível com ZK. Além disso, os contratos podem ser escritos no Cairo (linguagem do StarkNet).

Conclusão

O zKEVM pode proporcionar uma experiência semelhante tanto para desenvolvedores como utilizadores. Vários níveis de atividade podem ser usados para melhorar a escalabilidade, em que o ZKEVM pode ser visto como uma solução para a lacrimação desses problemas no espaço criptográfico. Juntos, pode-se dizer que os utilizadores e os construtores esperam um nível maior de melhoria e avanço devido à descoberta em acúmulos de conhecimento zero contra problemas de redução de escalabilidade, incluindo segurança, e também apoiam a implementação de contratos e a compatibilidade de aplicações.

Tal como a inovação correspondente, ZKSync, o ZKEVM ainda está praticamente na sua fase de desenvolvimento e um trabalho em curso, o que torna muito pouco claro ao decidir o que o futuro reserva totalmente para a Ethereum.