Вступ

ZkEVM — це унікальний тип зведення з нульовим знанням (zk), який працює в мережі Ethereum. Вони обробляють транзакції та забезпечують ефективну взаємодію в мережі. Ці зведені пакети пропонують користувачам кілька переваг, включаючи недорогі транзакції. Отже, у цій статті ми розглянемо інновацію zkEVM; як це працює; різні типи zkEVM; вивчення екосистеми та ближчий погляд на проблеми, які вона вирішує.

Вступ: Необхідність zkEVM

Критики Ethereum нарікали на його повільність, яка з роками зростає. Лише 10-15 транзакцій може оброблятися за секунду за допомогою основного протоколу, що в періоди інтенсивної активності користувачів призводить до перевантаження мережі та високих комісій за транзакції.

Спільнота Ethereum активно зростає, і протягом останніх місяців кілька стратегій масштабування набули популярності. Розробники досліджували різноманітні рішення, у тому числі сайдчейни, які переміщують транзакції на другий рівень (L2), де вони швидко обробляються перед тим, як повертатися до основного ланцюга.

Історично це було ефективним для окремих програм, але існує проблема, оскільки багато з цих бічних ланцюгів використовують зведення, які називаються «оптимістичними».

Незважаючи на те, що існує багато методів, не виключаючи бічних ланцюжків від розробників, рішення рівня 2 (L2) вже давно перебувають у центрі розмов про масштабування. Рішення рівня 2 такого майже ідеального характеру поступово з’являється «вживу» на ринку з постійними вдосконаленнями. Зведені пакети з нульовими знаннями, здається, зараз у центрі уваги.

Віртуальна машина Ethereum без знань, також відома як zkEVM, є однією з найперспективніших технологій в екосистемі Ethereum. Цей проект має на меті покращити функціональність віртуальної машини Ethereum, а також зробити значний технологічний прогрес, який захистить нашу конфіденційність під час взаємодії зі смарт-контрактами, які використовують цей новий EVM.

Принаймні станом на 2014 рік zkEVM спочатку досліджували з ентузіазмом, і зараз цю технологію майже можна використовувати. Їх створюють великі компанії-розробники Ethereum, такі як Polygon і Scroll, і інші поспішають наслідувати їх приклад.

Зверніть увагу: бічні ланцюги (наприклад, Polygon, PoS) — вторинні ланцюги, які працюють паралельно до батьківського ланцюга з їх механізмом консенсусу; вони з'єднані з материнським ланцюгом двостороннім містком.

Що таке ЗК?

ZK — це абревіатура від zero-knowledge, яку ми можемо назвати криптографічним словом для однієї сторони, здатної довести іншій, що щось правдиве, без витоку іншої інформації. По суті, це дозволяє обмінюватися особистими даними, зберігаючи їхню таємницю.

Докази з нульовим знанням дають користувачеві можливість розкрити свої знання про секрет, фактично не розкриваючи цей секрет. Це в основному для того, щоб визначити та показати, що ви говорите правду. Підтверджувач і верифікатор відіграють дві основні ролі в доказах з нульовим знанням. Той, хто перевіряє, повинен продемонструвати знання секрету, а той, хто перевіряє, підтверджує, що перевіряючий говорить правду.

Що таке zkEVM?

Віртуальна машина Ethereum Zero Knowledge Virtual Machine (zkEVM) у рамках зведення без знань (ZK) створює докази з нульовим знанням, щоб підтвердити точність програм, а також надійність вхідних і вихідних даних, що використовуються в операції. Це рішення для масштабування L2 для Ethereum, які збільшують пропускну здатність за рахунок автономних обчислень і збереження стану. ZkEVM створено з урахуванням технології нульового знання, що дозволяє їм укладати розумні контракти.

ZK-зведення починають увімкнути Ethereum DApps із впровадженням віртуальних машин з нульовим знанням, які сумісні з EVM.

Це дозволить розробникам писати або переносити смарт-контракти, зберігаючи децентралізацію та безпеку першого рівня (L1) без необхідності змінювати свій код або відмовлятися від своїх інструментів EVM (і смарт-контрактів).

Дізнавшись, що таке zkEVM, давайте дослідимо далі та розберемо складність zkEVM, починаючи з розуміння EVM.

Віртуальна машина Ethereum (EVM)

Ethereum — це технологія, яка відома тим, що забезпечує відкрите та розподілене виконання віртуальних комп’ютерів. Розгорнутий смарт-контракт Ethereum не може бути оновлений і відкритий для ворожої перевірки.

Розумні контракти використовуються в більшості додатків (аукціони, ринки прогнозів, керування ідентифікацією/репутацією тощо) для обробки коштів або автентифікації зовнішніх об’єктів. Код має бути надійним у цьому налаштуванні.

Як працює EVM?

Віртуальна машина Ethereum працює як кінцевий автомат, який змінює свій стан у відповідь на вхідні дані. Кожного разу, коли виконується смарт-контракт, стан EVM змінюється або відбувається «перехід стану». На додаток до смарт-контрактів, які є всіма цими програмами Solidity, які ми можемо бачити в блокчейні, у нас є репозиторії програмного забезпечення для проектів DApps, з якими ми знайомі.

Тут ми розглянемо, що відбувається під час транзакцій у смарт-контрактах:

1. Однорангові вузли на EVM завантажують і виконують байт-код контракту, який було згенеровано з вихідного коду.

2. Коди операцій EVM взаємодіють із різними компонентами стану EVM через байт-код (пам’ять, сховище та стек).

3. Перш ніж повертати нові значення, коди операцій EVM обчислюють значення, взяті зі сховища стану.

Примітка. Код операції EVM — це абревіатура коду операції віртуальної машини Ethereum, яка є частиною інструкцій машинної мови, які дають команди для виконання операції.

Екосистема zkEVM

Хоча повідомлення про zkEVM могли обурити розробників і зацікавлених сторін, які зацікавлені в конфіденційності та масштабованості, більшість із цих проектів ще далекі від завершення.

Примітно, що ці проекти стикаються з кількома проблемами, окрім простого запуску. Оскільки zkEVM скористаються перевагами змін в Ethereum, вони розширять своє охоплення, і після запуску більшості цих проектів відбудуться поступові покращення.

Невдовзі, безумовно, будуть інші подібні проекти, але ці найбільші та найрозвиненіші. Зрештою, розвиток блокчейна здається нестримним, як демонструють такі проекти, як zkEVM.

Важливість zkEVM

Створення повністю робочої zkEVM сприятиме створенню проектів ZK-rollup, сумісних з EVM. Це забезпечує такі переваги:

1. Безпечна масштабованість: ZK-зведення забезпечують більш надійні гарантії безпеки, ніж інші спроби масштабування; вони використовують докази дійсності, щоб підтвердити точність обчислень поза мережею.

2. Зниження витрат: Публікуючи дані про транзакції в Ethereum як ДАНІ ВИКЛИКІВ, зведені пакети отримують захист від основної мережі. Обсяг даних, який оптимістичні зведення та ZK-зведення мають транслювати в Ethereum, різниться. Ще більше зменшуючи потребу в CALL DATA, zkEVM може навіть пропускати введення транзакцій і публікувати лише остаточні зміни стану.

3. У zkEVM немає проблем, які є в інших, що призводить до швидшої остаточності та ефективності капіталу. Досвідчені користувачі, які потребують плавного перемикання активів, наприклад трейдери NFT, інвестори DeFi або арбітражні трейдери, отримають вигоду від швидшої остаточності (особливо між L1 і L2).

4. Мережеві ефекти: використання мережевих ефектів Ethereum є основним виправданням для створення EVM-сумісних zkEVM. Ethereum, яка є найбільшою платформою смарт-контрактів, пропонує досить велику екосистему, і це добре як для розробників, так і для криптопроектів. Слід також зазначити, що якщо нещодавно створена zkEVM не сумісна з інфраструктурою Ethereum, її мережеві ефекти не можна використовувати.

Сумісність zkEVM і EVM

Те, що ми можемо спостерігати в EVM та його похідних, включаючи zkEVM, це вищезгадана процедура. EVM і zkEVM найбільш істотно відрізняються тим, що останній створює безпечне середовище виконання, захищене від зовнішніх агентів, навіть якщо вони знаходяться в одній мережі.

Середовище виконання, яке використовується для виконання смарт-контрактів, встановлених у мережі Ethereum, відоме як EVM (Ethereum Virtual Machine). У блокчейні Ethereum децентралізовані додатки (DApps) працюють за допомогою EVM, який служить свого роду «світовим комп’ютером».

Але з zkEVM це кардинально змінюється. У середовищі ZKP вхідні дані видимі, але вони є послідовністю даних, створених криптографією ZKP, а не фактичними даними. Отже, введені дані по суті складаються з послідовності статистичних даних, які zkEVM може використовувати для підтвердження правильності того, що ми стверджуємо, без жодного розкриття фактичної інформації, яка призвела до цих даних.

ZkEVM можуть виконувати смарт-контракти Ethereum, не вносячи значних змін у базову логіку, що робить їх сумісними з EVM.

Як працює zkEVM?

Загальна робота зведених даних із нульовим знанням супроводжується zkEVM. Однак важливо визнати, що кілька теорій оточують оптимальний дизайн zkEVM і те, як він функціонує. Найчистіша форма zkEVM була б еквівалентною Ethereum і не допускала б жодних модифікацій, навіть якщо вони допомагають спростити створення доказів.

ZkEVM — це віртуальна машина, стан якої змінюється в результаті дій програми, подібно до EVM. Однак zkEVM йде ще далі, пропонуючи докази на підтримку точності кожного компонента обчислення.

Ми повинні прийняти різноманітність zkEVM, щоб зрозуміти, як вони працюють, про що свідчать активні ініціативи. Хоча всі вони мають однакові цілі, їхні методи відрізняються.

Яку проблему це вирішує?

Оскільки стандартні EVM можуть розуміти зведення лише окремо, універсальної мови програмування не існує, і зведення ZK потрібно створювати з нуля.

Проекти Будівля зкЕВМ

Різноманітні проекти zkEVM, такі як Scroll, Polygon, Nethermind, The Privacy і Scaling Explorations, використовують різні стратегії для поєднання виконання EVM з обчисленням доказів нульового знання. Кожен підхід має свої особливі компроміси. Кожен проект постійно працює над розробкою масштабованого рішення рівня 2, яке є надійним, безпечним, безпечним, доступним і простим у використанні.

Усі ці проекти мають однакову фундаментальну мету: використання технології ZK-SNARK для створення криптографічних доказів виконання транзакцій, подібних до транзакцій Ethereum, або для того, щоб зробити сам ланцюжок Ethereum набагато легшим для перевірки, або створити ZK-зведення, які (майже) ) еквівалентні тим, що пропонує Ethereum, але набагато більш масштабовані. Проте ці ініціативи дещо відрізняються за компромісами між доцільністю та практичністю.

Остання розробка

На відміну від zkSync, більшість EVM з нульовим знанням все ще знаходяться в розробці, і перспектива повнофункціональних zkEVM краща, ніж будь-коли, оскільки технологія з нульовим знанням розвивається.

Тим часом віртуальна машина StarkNet з нульовим знанням дозволяє розробникам користуватися перевагами додатків з нульовим знанням. Що стосується StarkNet, то він не сумісний з EVM, але може компілювати надійний вихідний код у байт-код у зручному для ZK форматі. Крім того, контракти можуть бути написані Cairo (мовою StarkNet).

Висновок

zkEVM може забезпечити подібний досвід як для розробників, так і для користувачів. Кілька рівнів активності можна використовувати для покращення масштабованості, де zkEVM можна розглядати як вирішення цих проблем у криптопросторі. Разом можна сказати, що користувачі та розробники очікують вищого рівня вдосконалення та вдосконалення завдяки прориву в зведених пакетах із нульовим знанням, які зменшують проблеми масштабованості, включаючи безпеку, а також підтримують розгортання контрактів і сумісність програм.

Так само, як і аналогічна інновація, zkSync, zkEVM все ще перебуває на стадії розробки та триває, що робить незрозумілим рішення щодо майбутнього Ethereum.