Pengantar

ZkEVMs adalah tipe unik dari rollup zero-knowledge (zk) – yang berfungsi di jaringan Ethereum. Mereka memproses transaksi dan memungkinkan interaksi yang efisien di jaringan. Penggabungan ini menawarkan beberapa manfaat kepada pengguna termasuk transaksi berbiaya rendah. Jadi, pada artikel ini, kita akan mengeksplorasi inovasi zkEVM; bagaimana itu bekerja; berbagai jenis zkEVM; sebuah studi tentang ekosistem, dan melihat lebih dekat pada masalah yang dipecahkannya.

Pendahuluan: Kebutuhan akan zkEVM

Para kritikus Ethereum mengeluhkan betapa lambatnya Ethereum, yang terlihat meningkat selama bertahun-tahun. Hanya 10-15 transaksi yang dapat diproses per detik oleh protokol inti, yang selama periode aktivitas pengguna yang intens, menyebabkan kemacetan jaringan dan biaya transaksi yang tinggi.

Komunitas Ethereum tumbuh secara aktif, dan selama beberapa bulan terakhir, beberapa strategi penskalaan telah mendapatkan popularitas. Berbagai solusi telah dieksplorasi oleh pengembang, termasuk sidechains, yang memindahkan transaksi ke lapisan kedua (L2) di mana transaksi diproses dengan cepat sebelum diarahkan kembali ke rantai utama.

Ini secara historis efektif untuk aplikasi individual, tetapi ada masalah karena banyak dari side chain ini menggunakan rollup yang disebut sebagai "optimis".

Meskipun ada banyak metode, tidak termasuk rantai samping dari pengembang, solusi Lapisan 2 (L2) telah lama menjadi yang terdepan dalam percakapan penskalaan. Solusi Layer 2 dengan sifat yang hampir sempurna ini secara progresif terlihat "hidup" di pasar dengan peningkatan berkelanjutan. Rollup tanpa pengetahuan tampaknya menjadi sorotan sekarang.

Mesin Virtual Ethereum Zero-Knowledge, juga dikenal sebagai zkEVM, adalah salah satu teknologi paling menjanjikan di ekosistem Ethereum. Proyek ini bertujuan untuk meningkatkan fungsionalitas Mesin Virtual Ethereum sekaligus membuat kemajuan teknologi yang signifikan yang akan melindungi privasi kami saat kami berinteraksi dengan kontrak cerdas yang menggunakan EVM baru ini.

Setidaknya pada tahun 2014, zkEVM awalnya dieksplorasi dengan antusias, dan sekarang teknologinya hampir dapat digunakan. Mereka sedang dibangun oleh perusahaan pengembangan Ethereum besar seperti Polygon dan Scroll, dan yang lainnya bergegas untuk mengikutinya.

Harap Dicatat: Rantai Samping (mis Polygon, PoS) adalah rantai sekunder yang beroperasi secara paralel dengan rantai induk dengan mekanisme konsensusnya; mereka terhubung ke rantai induk dengan jembatan dua arah.

Apa itu ZK?

ZK adalah akronim dari zero-knowledge, yang dapat kita sebut sebagai kata kriptografi untuk satu pihak yang dapat membuktikan kepada pihak lain bahwa sesuatu itu benar, tanpa membocorkan informasi lain. Intinya, ini memungkinkan pertukaran data pribadi dengan tetap menjaga kerahasiaannya.

Bukti tanpa pengetahuan memberi pengguna kemampuan untuk mengungkapkan pengetahuannya tentang suatu rahasia tanpa benar-benar mengungkapkan rahasia itu. Ini pada dasarnya untuk mengidentifikasi dan menunjukkan bahwa Anda mengatakan yang sebenarnya. Prover dan verifier memainkan dua peran utama dalam pembuktian tanpa pengetahuan. Pembukti harus menunjukkan pengetahuan tentang rahasia dan pemverifikasi menegaskan bahwa pembukti menyatakan kebenaran.

Apa itu zkEVM?

Sebagai bagian dari rollup zero-knowledge (ZK), Zero Knowledge Ethereum Virtual Machine (zkEVM) membuat bukti zero-knowledge untuk mengonfirmasi keakuratan program serta keandalan input dan output yang digunakan dalam operasi. Mereka adalah solusi penskalaan L2 untuk Ethereum yang meningkatkan throughput melalui komputasi off-chain dan penyimpanan status. ZkEVMs dibuat dengan mempertimbangkan teknologi tanpa pengetahuan, memungkinkan mereka untuk melakukan kontrak pintar.

ZK-rollup mulai mengaktifkan Ethereum DApps dengan pengenalan mesin virtual tanpa pengetahuan yang kompatibel dengan EVM.

Ini akan memungkinkan pengembang untuk menulis atau memigrasi kontrak pintar sambil mempertahankan desentralisasi dan keamanan Layer One (L1) tanpa harus mengubah kode mereka atau melepaskan alat EVM mereka (dan kontrak pintar).

Setelah mempelajari apa itu zkEVM, mari selidiki lebih jauh dan pecahkan kerumitan di balik zkEVM, dimulai dengan memahami EVM.

Mesin Virtual Ethereum (EVM)

Ethereum adalah teknologi yang dikenal untuk memungkinkan eksekusi komputer virtual terbuka dan terdistribusi. Kontrak pintar Ethereum yang diterapkan tidak dapat diperbarui dan terbuka untuk pemeriksaan yang bermusuhan.

Kontrak pintar digunakan di sebagian besar aplikasi (lelang, pasar prediksi, manajemen identitas/reputasi, dll.) untuk menangani dana atau mengotentikasi entitas eksternal. Kode harus dapat diandalkan dalam pengaturan ini.

Bagaimana Cara Kerja EVM?

Mesin Virtual Ethereum beroperasi sebagai mesin negara yang mengubah statusnya sebagai respons terhadap input. Setiap kali smart contract dijalankan, status EVM berubah, atau ada "transisi status". Selain kontrak pintar, yang merupakan semua program Soliditas yang dapat kita lihat di blockchain, kami memiliki repositori perangkat lunak untuk proyek DApps yang kami kenal.

Di sini, kami melihat apa yang terjadi selama transaksi dalam kontrak pintar:

1. Node peer-to-peer pada EVM memuat dan mengeksekusi kode byte kontrak, yang dihasilkan dari kode sumber.

2. EVM Opcodes berinteraksi dengan berbagai komponen status EVM melalui bytecode (memori, penyimpanan, dan tumpukan).

3. Sebelum mengembalikan nilai baru, opcode EVM menghitung nilai yang diambil dari penyimpanan negara.

NB: EVM Opcode adalah singkatan dari kode Operasi Mesin Virtual Ethereum, yang merupakan bagian dari instruksi bahasa mesin yang memberikan perintah pada operasi yang akan dilakukan.

ekosistem zkEVM

Meskipun pengumuman zkEVM mungkin membuat para pengembang dan pemangku kepentingan tertarik pada privasi dan skalabilitas, sebagian besar proyek ini masih jauh dari selesai.

Secara signifikan, proyek-proyek ini menghadapi beberapa tantangan selain hanya ditayangkan. Saat zkEVM memanfaatkan perubahan di Ethereum, mereka akan memperluas cakupannya, dan peningkatan bertahap akan mengikuti setelah sebagian besar proyek ini diluncurkan.

Pasti akan ada proyek lain seperti ini dalam waktu dekat, tetapi ini adalah yang terbesar dan paling berkembang. Pada akhirnya, pengembangan blockchain tampaknya tidak dapat dihentikan, seperti yang ditunjukkan oleh proyek-proyek seperti zkEVM.

Pentingnya zkEVM

Pembuatan zkEVM yang berfungsi penuh akan mempromosikan pembuatan proyek ZK-rollup yang kompatibel dengan EVM. Ini menawarkan manfaat berikut:

1. Skalabilitas aman: ZK-rollup memberikan jaminan keamanan yang lebih kuat daripada upaya penskalaan lainnya; mereka menggunakan bukti validitas untuk mengonfirmasi keakuratan komputasi off-chain.

2. Biaya lebih rendah: Dengan menerbitkan data transaksi ke Ethereum sebagai CALL DATA, rollup mendapatkan perlindungan dari Mainnet. Jumlah data yang harus disiarkan oleh roll-up optimis dan ZK-rollup ke Ethereum bervariasi. Selanjutnya menurunkan kebutuhan untuk PANGGILAN DATA, zkEVM bahkan dapat melewati input transaksi dan hanya menerbitkan perubahan status akhir.

3. ZkEVM tidak memiliki masalah yang dimiliki orang lain, yang mengarah ke penyelesaian yang lebih cepat dan efisiensi modal. Power user yang memerlukan peralihan aset yang lancar, seperti pedagang NFT, investor DeFi, atau pedagang arbitrase, akan mendapatkan keuntungan dari penyelesaian yang lebih cepat (terutama antara L1 dan L2).

4. Efek jaringan: Memanfaatkan efek jaringan Ethereum adalah pembenaran utama untuk membuat zkEVM yang kompatibel dengan EVM. Ethereum, yang merupakan platform kontrak pintar terbesar, menawarkan ekosistem yang cukup besar dan ini bagus untuk pengembang dan proyek kripto. Kami juga harus mencatat bahwa jika zkEVM yang baru dibuat tidak kompatibel dengan infrastruktur Ethereum, efek jaringannya tidak dapat digunakan.

Kompatibilitas zkEVM dan EVM

Apa yang dapat kita amati di EVM dan turunannya, termasuk zkEVM, adalah prosedur yang disebutkan di atas. EVM dan zkEVM berbeda secara signifikan karena yang terakhir menciptakan lingkungan eksekusi yang aman yang dilindungi dari agen luar, bahkan jika mereka berada di jaringan yang sama.

Lingkungan runtime yang digunakan untuk mengeksekusi kontrak pintar yang dipasang di jaringan Ethereum dikenal sebagai EVM (Ethereum Virtual Machine). Di blockchain Ethereum, aplikasi terdesentralisasi (DApps) dioperasikan menggunakan EVM, yang berfungsi sebagai semacam “komputer dunia”.

Tetapi dengan zkEVM, ini berubah drastis. Dalam lingkungan ZKP, data input terlihat, tetapi merupakan urutan data yang dihasilkan oleh kriptografi ZKP, bukan data sebenarnya. Akibatnya, input data pada dasarnya terdiri dari urutan statistik yang dapat digunakan zkEVM untuk mengonfirmasi bahwa apa yang kami nyatakan benar tanpa pernah mengungkapkan informasi aktual yang mengarah ke data tersebut.

ZkEVMs dapat mengeksekusi kontrak pintar Ethereum tanpa membuat modifikasi signifikan pada logika yang mendasarinya, menjadikannya kompatibel dengan EVM.

Bagaimana Cara Kerja zkEVM?

Operasi keseluruhan rollup tanpa pengetahuan diikuti oleh zkEVM. Namun, sangat penting untuk mengenali bahwa beberapa teori mengelilingi desain optimal zkEVM dan bagaimana fungsinya. Bentuk paling murni dari zkEVM akan setara dengan Ethereum dan tidak akan mengizinkan modifikasi apa pun, bahkan jika mereka membantu menyederhanakan produksi bukti.

ZkEVM adalah mesin virtual yang mengalami perubahan status sebagai akibat dari tindakan program, mirip dengan EVM. Namun, zkEVM melangkah lebih jauh dengan menawarkan bukti untuk mendukung keakuratan setiap komponen penghitungan.

Kami harus menerima keragaman zkEVM untuk memahami cara kerjanya, sebagaimana dibuktikan oleh inisiatif aktif. Meskipun mereka semua memiliki tujuan yang sama, metode mereka berbeda.

Masalah Apa yang Diselesaikannya?

Karena EVM standar hanya dapat memahami rollup secara terpisah, tidak ada bahasa pemrograman universal dan rollup ZK harus dibuat dari awal.

Proyek Membangun di zkEVM

Berbagai proyek zkEVM, seperti Scroll, Polygon, Nethermind, The Privacy, dan Scaling Explorations, menggunakan berbagai strategi untuk menggabungkan eksekusi EVM dengan perhitungan bukti tanpa pengetahuan. Setiap pendekatan memiliki pengorbanan khusus. Setiap proyek terus bekerja untuk mengembangkan solusi skalabel Layer 2 yang andal, aman, aman, terjangkau, dan mudah digunakan.

Semua proyek ini memiliki tujuan mendasar yang sama: memanfaatkan teknologi ZK-SNARK untuk membuat bukti kriptografi dari pelaksanaan transaksi yang mirip dengan Ethereum, baik untuk membuat rantai Ethereum itu sendiri lebih mudah untuk diverifikasi atau untuk membuat ZK-rollup yang (hampir ) setara dengan apa yang ditawarkan Ethereum tetapi jauh lebih terukur. Namun, inisiatif ini sedikit berbeda dalam hal kompromi yang mereka buat antara kemanfaatan dan kepraktisan.

Perkembangan Terkini

Berbeda dengan zkSync, sebagian besar EVM tanpa pengetahuan masih dalam pengembangan dan prospek zkEVM yang berfungsi penuh lebih baik dari sebelumnya, seiring berkembangnya teknologi tanpa pengetahuan.

Sementara itu, mesin virtual tanpa pengetahuan StarkNet memungkinkan pengembang untuk memanfaatkan aplikasi tanpa pengetahuan. Sejauh menyangkut StarkNet, itu tidak kompatibel dengan EVM, tetapi dapat mengkompilasi kode sumber soliditas ke bytecode dalam format ramah-ZK. Juga, kontrak dapat ditulis di Kairo (bahasa StarkNet).

Kesimpulan

zkEVM dapat memberikan pengalaman serupa untuk pengembang dan pengguna. Beberapa tingkat aktivitas dapat digunakan untuk meningkatkan skalabilitas, di mana zkEVM dapat dilihat sebagai perbaikan atas masalah ini di ruang crypto. Bersama-sama, pengguna dan pembangun dapat dikatakan mengharapkan tingkat peningkatan dan kemajuan yang lebih besar karena terobosan dalam penggabungan tanpa pengetahuan untuk mengurangi masalah skalabilitas, termasuk keamanan, dan juga mendukung penerapan kontrak dan kompatibilitas aplikasi.

Sama seperti inovasi mitranya, zkSync, zkEVM masih dalam tahap pengembangan dan pekerjaan yang sedang berjalan, yang membuatnya sangat tidak jelas dalam memutuskan apa yang akan terjadi di masa depan untuk Ethereum.