Introducción a Aligned Layer

Introducción a la Capa Alineada

Durante sus primeras etapas, Ethereum no fue diseñado específicamente para la tecnología de Pruebas de Conocimiento Cero (ZK-Proofs). A medida que la tecnología blockchain ha seguido evolucionando, integrar nuevas funcionalidades en Ethereum para mejorar su sistema de prueba ha sido un proceso técnico desafiante y lento. Frente a estos desafíos, el proyecto Aligned Layer tiene como objetivo transformar Ethereum en una plataforma de verificación SNARK de alto rendimiento y rentable.

Aligned Layer se compromete a expandir las capacidades de Prueba de Conocimiento Cero de Ethereum, integrando diversas e innovadoras características en el ecosistema de Ethereum. El proyecto aprovecha métodos de computación verificables y las características de seguridad de Ethereum para proporcionar la infraestructura para futuras aplicaciones sin confianza.

Con Aligned Layer, el proceso de verificación de prueba de Ethereum se volverá más rápido y rentable, con una reducción estimada del 90% en los costos de verificación. Esta reducción significativa en los costos mejora la eficiencia del procesamiento y reduce las barreras económicas para la participación de los usuarios, lo que permite que más desarrolladores y usuarios se beneficien.

Aligned Layer es una capa de verificación eficiente construida sobre EigenLayer. Utiliza el mecanismo de participación de EigenLayer para proporcionar seguridad económica y confianza. Esto permite que Aligned Layer logre una verificación de bajo costo y alta eficiencia mediante la agregación y validación de múltiples sistemas de prueba sin alterar el protocolo central de Ethereum. Al mismo tiempo, EigenLayer facilita la innovación abierta en Ethereum, lo que permite a los desarrolladores introducir nuevas tecnologías de prueba para mejorar la escalabilidad y flexibilidad del sistema.

Introducción a los Miembros Fundadores

El equipo está compuesto por los siguientes cuatro miembros: El primero a la izquierda es el fundador Roberto José Catalán, quien se graduó del Instituto de Tecnología de Buenos Aires. Él es un Desarrollador Senior de Software en LambdaClass y fundó Yet Another Company. El segundo a la izquierda es Federico Carrone, quien se dedica a impulsar la innovación y el desarrollo dentro del ecosistema Ethereum. El tercero a la izquierda es Diego Kingston, fundador y director de investigación de Aligned Layer. El cuarto a la izquierda es Mauro Toscano, el fundador y director de ingeniería, quien avanza con éxito la dirección técnica del proyecto y las estrategias de implementación.

Origen: Capa alineada

Introducción a las pruebas de conocimiento cero

Introducción a las pruebas de conocimiento cero

Las pruebas de conocimiento cero (ZKP) son algoritmos matemáticos introducidos en 1985 en el artículo "La complejidad del conocimiento de los sistemas de prueba interactiva" de Shafi Goldwasser y otros. En una prueba de conocimiento cero, el demostrador proporciona una prueba matemática que solo ellos pueden generar, mientras que el verificador puede utilizar esta prueba para validar la veracidad de la afirmación. Sin embargo, el verificador no puede utilizar la prueba para reconstruir la información original.

Por lo tanto, las pruebas de conocimiento cero son útiles cuando se trata de información sensible o cuando el demostrador no quiere que el verificador tenga acceso a los detalles. Por ejemplo, muchos proyectos DeFi utilizan ZKP para ofrecer una mayor privacidad y seguridad a los usuarios, aplicándolo en áreas como préstamos, endeudamiento y transacciones.

Además, es importante tener en cuenta que las pruebas de conocimiento cero son probabilísticas en lugar de pruebas determinísticas, pero ciertas técnicas pueden reducir el margen de error a un nivel insignificante.

Características de las Pruebas de Conocimiento Cero

Completitud: Si la afirmación es verdadera, un probador honesto siempre podrá convencer a un verificador honesto. En otras palabras, "las afirmaciones verdaderas no pueden ser falsas". Una afirmación correcta debería convencer al verificador.

Solidez: si la afirmación es falsa, en la mayoría de los casos, un demostrador que intenta engañar no puede hacer que un verificador honesto crea la afirmación falsa. En otras palabras, "las afirmaciones falsas no pueden ser verdaderas".

Conocimiento Cero: Si la afirmación es verdadera, después de confirmar la veracidad de la afirmación, el verificador no puede obtener información adicional más allá del hecho de que la afirmación es verdadera. Este enfoque protege la privacidad del probador y evita cualquier posible fuga de información.

Ejemplos de Pruebas de Conocimiento Cero

Verificación de Identidad

En Internet, demostrar la identidad a menudo requiere información sensible como el nombre y la fecha de nacimiento, lo que puede llevar a filtraciones de datos personales. Podemos crear un identificador digital criptográfico único para cada usuario a través de la tecnología blockchain, estableciendo un sistema descentralizado de verificación de identidad. Este sistema garantiza que la prueba de identidad no se pueda manipular o utilizar de manera incorrecta sin el conocimiento del usuario. Las pruebas de conocimiento cero permiten a los usuarios demostrar eficazmente su identidad sin revelar información personal, simplificando significativamente el proceso de verificación y reduciendo el riesgo de almacenamiento de datos centralizado. Además, las pruebas de conocimiento cero se pueden utilizar para establecer sistemas privados de reputación, lo que permite a los usuarios aprovechar las pruebas de reputación de plataformas como Facebook, Twitter y GitHub sin revelar cuentas específicas de redes sociales.

Pagos Anónimos

En los sistemas de pago tradicionales, los detalles de las transacciones a menudo se exponen a múltiples partes, incluidos los proveedores de servicios de pago, los bancos y las agencias gubernamentales, lo que puede comprometer la privacidad del usuario. Si bien las criptomonedas utilizan transacciones peer-to-peer para evitar el monitoreo de terceros, la mayoría de las blockchains públicas muestran las transacciones públicamente. Esto significa que incluso con direcciones anónimas, las personas pueden rastrear transacciones específicas a través de la correlación de direcciones o los procedimientos de KYC de intercambio. Una vez que se conoce una dirección de billetera, su saldo de cuenta e historial de transacciones se vuelven visibles.

La tecnología de prueba de conocimiento cero ofrece soluciones de pago anónimas en tres niveles: monedas de privacidad, aplicaciones de privacidad y blockchains centrados en la privacidad. Por ejemplo, las monedas de privacidad como Zcash utilizan la tecnología de prueba de conocimiento cero para ocultar los detalles de la transacción, incluidas las direcciones del remitente y del receptor, los montos de la transacción y los sellos de tiempo. De manera similar, Tornado Cash, una aplicación descentralizada construida en Ethereum, utiliza pruebas de conocimiento cero para oscurecer los detalles de la transacción, mejorando así la privacidad de la transacción.

Desarrollos importantes en ZK (Conocimiento Cero)

zk-SNARKs

ZK-SNARKs es una tecnología especializada de prueba de conocimiento cero que permite la verificación sin revelar ninguna información adicional sobre la declaración. Esta tecnología se ha aplicado en sistemas de pago basados en blockchain como Zcash y JPMorgan.

Además, ZK-SNARKs mejoran la eficiencia y escalabilidad de las redes blockchain. En las blockchains tradicionales, garantizar la corrección de las transacciones requiere que cada nodo verifique cada transacción repetidamente, lo cual es lento y limita la escalabilidad de la red. ZK-SNARKs evita la necesidad de que los nodos reproduzcan el paso a paso de la computación al verificar la corrección de las computaciones fuera de la cadena. Esto reduce la necesidad de almacenamiento de datos de transacciones y mejora significativamente la velocidad de procesamiento de la red.

El uso de ZK-SNARKs requiere un proceso de configuración confiable de una sola vez, donde un generador de claves utiliza algoritmos y parámetros secretos para producir dos claves públicas cruciales: una para crear pruebas y otra para verificación. Este proceso conlleva riesgos potenciales, como la filtración de parámetros secretos, que podrían usarse para generar pruebas falsas. Por lo tanto, la comunidad académica está investigando activamente formas de eliminar la dependencia de configuraciones confiables en ZK-SNARKs para mejorar la seguridad.

zk-Rollups

Zero-Knowledge Rollup se refiere al uso de tecnología de prueba de conocimiento cero para trasladar la computación fuera de la cadena, reduciendo así la carga en la red. Como una "solución de escalado" de capa 2 para Ethereum, puede aumentar significativamente el rendimiento de las transacciones mientras mantiene bajas las tarifas de transacción. Por ejemplo, en 2022, BNB Chain lanzó la red de prueba zkBNB basada en la arquitectura zkRollup. zkBNB agrupa cientos de transacciones fuera de la cadena en un solo lote y genera una prueba criptográfica para confirmar la exactitud de todas las transacciones. Esta tecnología equilibra la escalabilidad y la seguridad, lo que la hace adecuada para entornos que requieren transacciones a gran escala y de baja latencia.

La Máquina Virtual Ethereum (EVM) originalmente diseñada no consideró el uso de la tecnología de prueba de conocimiento cero. El fundador de Ethereum, Vitalik Buterin, cree que la implementación técnica de zk-Rollup es relativamente compleja a corto plazo.

Desafíos de zk-Rollup y Aligned Layer

zk-RollUp todavía enfrenta varios desafíos, incluyendo la liquidez y la dispersión de usuarios, mayores costos de verificación debido a las limitaciones de EVM, y dificultades para mantenerse al día con las innovaciones del sistema de prueba. En otras palabras, la infraestructura actual no está diseñada para ser un verificador universal. EigenLayer permite a los desarrolladores crear nuevos protocolos en la capa de confianza de Ethereum, rompiendo las limitaciones de EVM y promoviendo la innovación abierta. Se puede introducir nueva infraestructura para acelerar el desarrollo de Ethereum sin modificar el protocolo subyacente.

Aligned Layer, como una capa de verificación universal, tiene como objetivo convertirse en la infraestructura principal para la red al crear una capa diseñada específicamente para zk-proofs. Esto permite a los desarrolladores acceder a una red de verificación descentralizada rápida, rentable y escalable. Con la funcionalidad de restake de EigenLayer, se dará soporte a Ethereum. Este enfoque reduce la dependencia de los precios volátiles y mejora la interconexión y la experiencia general del usuario. Además, Aligned Layer impulsa la innovación de Ethereum a través de la computación verificable, integrando nuevos sistemas de prueba personalizados, reduciendo los costos de verificación y mejorando la amigabilidad para los desarrolladores, fomentando así la innovación en nuevas aplicaciones sin confianza.

Dificultades de las tecnologías existentes

Desventajas de las cadenas de bloques originales

Una desventaja de las blockchains diseñadas originalmente es que agregar más hardware no hace que el sistema sea más rápido. Esto se debe a que cada nodo debe volver a ejecutar los cálculos. Las pruebas de conocimiento cero (ZK-proofs) abordan este problema al permitir que los cálculos complejos se verifiquen rápidamente con hardware adicional. La idea principal de las pruebas de conocimiento cero es verificar una cadena corta (generalmente del orden de kB, mucho más pequeña que toda la información necesaria para la declaración de prueba), lo que hace que el tiempo de verificación sea logarítmico en relación con la escala de cálculo, 𝑂 (log 𝑛), donde (n) es el número de pasos computacionales.

Aunque teóricamente se entendió durante mucho tiempo, la viabilidad práctica solo surgió después de 2014. Desde entonces, ha habido un crecimiento explosivo en la criptografía y la teoría de la prueba, con avances como diferentes campos finitos, curvas elípticas, funciones hash y esquemas de compromiso polinómico. Estos desarrollos han dado lugar a concesiones en los tiempos de prueba y verificación y en el tamaño de las pruebas.

Capa de conocimiento cero 2 (zk-rollups)

Las soluciones de capa 2 de conocimiento cero (como zkSync, Starknet y Polygon) amplían las capacidades de Ethereum, haciéndolo más rápido y más barato mientras mantiene sus garantías de seguridad.

• Los ZK-rollups utilizan de manera más eficiente el espacio del bloque, reduciendo costos.
• Los rollups externalizan la ejecución a uno o a un grupo de nodos, prueban cálculos a Ethereum a través de contratos EVM, y confían en garantías criptoeconómicas y criptográficas para confiar en Ethereum.

Sin embargo, también crean problemas de liquidez y fragmentación de usuarios, como la necesidad de puentes, lo que aumenta los costos y complica la experiencia del usuario. Con las soluciones actuales, si construye aplicaciones sobre la computación verificable, solo puede construir aplicaciones confiables por la capa de computación verificable. EigenLayer permite la creación de aplicaciones que heredan la confianza de Ethereum sin tener que construir aplicaciones sobre la propia cadena de bloques. Puede utilizar diferentes mecanismos de consenso para crear nuevas cadenas de bloques.

Además, EigenLayer admite la construcción de sistemas descentralizados como puentes, disponibilidad de datos, MEV e incluso capas de verificación ZK (como su Capa Alineada). En resumen, EigenLayer utiliza soluciones diferentes a las de otras soluciones de Capa 2 para ampliar la funcionalidad de Ethereum.

Innovaciones de EigenLayer

Mecanismo de reinversión

EigenLayer introduce un nuevo mecanismo de restaking que permite a los validadores de Ethereum utilizar los mismos activos apostados para participar en múltiples aplicaciones, conocidas como Servicios de Validación Activa (AVS). Los validadores pueden ganar recompensas adicionales de múltiples aplicaciones sin incurrir en costos adicionales significativos, mejorando así su participación y la seguridad general de la red.

Diversos escenarios de aplicación: EigenLayer admite la construcción de diversas aplicaciones, incluidas las capas de disponibilidad de datos, los secuenciadores descentralizados, los oráculos, la gestión de MEV opcional y los puentes de modo rápido para Rollups. Esta diversidad no solo amplía la funcionalidad del ecosistema Ethereum, sino que también proporciona a los desarrolladores una plataforma de innovación más flexible, lo que permite el diseño de soluciones más eficientes adaptadas a diferentes necesidades.

Ampliando las capacidades de Ethereum

EigenLayer permite a los desarrolladores construir nuevos protocolos y aplicaciones en la capa de confianza de Ethereum sin ejecutarse directamente en la cadena de bloques de Ethereum. Esto permite a los desarrolladores aprovechar la seguridad y la base de confianza de Ethereum mientras eligen libremente diferentes mecanismos de consenso y parámetros de diseño, logrando así soluciones de cadena de bloques más eficientes. Por ejemplo, los desarrolladores pueden crear nuevas cadenas de bloques que se beneficien de la confianza de Ethereum, al tiempo que ofrecen una mayor flexibilidad en rendimiento y coste.

Mejorar la eficiencia de verificación

El mecanismo de restaking de EigenLayer mejora significativamente la eficiencia de verificación, lo que hace que el proceso de verificación sea más rápido y rentable. Este mecanismo permite que múltiples resultados de verificación se agreguen en una sola prueba, lo que reduce en gran medida los recursos computacionales y los costos necesarios para las verificaciones individuales. Este enfoque de verificación agregada no solo mejora la escalabilidad del sistema sino que también aumenta la eficiencia general del proceso de verificación, lo que hace que las aplicaciones de blockchain funcionen de manera más fluida.

Explicación de la Arquitectura de Capa Alineada

Componentes principales de la capa alineada

• Capa alineada: recibe pruebas de diferentes sistemas de prueba, las verifica, envía los resultados finales a Ethereum y publica datos en la Capa de Disponibilidad de Datos (DA).
• Capa de Disponibilidad de Datos (DA Layer): Proporciona almacenamiento para diversas pruebas, asegurando la accesibilidad y persistencia de los datos.
• Verificadores generales de pruebas: extrae periódicamente pruebas de la Capa DA y genera pruebas para todas las verificaciones de pruebas. Estos verificadores generales pueden basarse en máquinas virtuales como SP1, Risc0 o Nexus, que pueden verificar la ejecución de código Rust general. Las pruebas de verificación finales se almacenan en un árbol recursivo para agregar y comprimir los tamaños de prueba.
• Ethereum: Proporciona la fuente de confianza y liquidez, recibiendo resultados de verificación de la Capa Alineada.

Fuente: Aligned Layer White Paper

Origen: Libro blanco de Aligned Layer

Proceso de verificación

El administrador de tareas publica las pruebas en la capa DA y crea una nueva tarea en Ethereum, enviando el valor hash de la prueba y los metadatos requeridos. Los operadores recuperan la tarea de Ethereum, obtienen la prueba de la capa DA y luego envían los resultados de verificación al agregador. El agregador verifica los resultados y los publica en la cadena de bloques de Ethereum.

Fuente: White paper de Aligned Layer

Mecanismo de Penalización

Para asegurar que los participantes en una red descentralizada tengan incentivos apropiados, el proyecto introduce un mecanismo de reducción para penalizar a los participantes cuando se detectan actividades maliciosas. Este mecanismo todavía está en desarrollo en la mayoría de los servicios de validación activa (AVS) de EigenLayer. La solución a corto plazo requiere consenso de dos tercios de los operadores en la red y los resultados deben publicarse en Ethereum. Los operadores que no logren consenso serán penalizados por oponerse a los resultados acordados por la mayoría de la red. Aunque este mecanismo es imperfecto, considerando que el software del cliente de Aligned Layer será ligero y tendrá requisitos de hardware más bajos, la red puede acomodar a más participantes para lograr la descentralización. Cuanto más descentralizada sea la red, mayor será la probabilidad de que la mayoría de los miembros actúen honestamente.

Modelo de Apuesta Dual

El equipo del proyecto ha propuesto un modelo de doble staking. En primer lugar, requiere el uso de Ethereum (ETH) y el re-staking desde EigenLayer para lanzar la red de Prueba de Participación (PoS). Esta fase tiene como objetivo aprovechar los recursos y la base de confianza existentes de Ethereum para establecer la operación inicial y la seguridad de la red. En la segunda fase, se introducen tokens nativos como parte de cualquier infraestructura crítica para habilitar los derechos de gobernanza, lo que hace que el costo de interrumpir la actividad y la seguridad de la red sea muy alto. El modelo de doble staking garantiza una alta seguridad y actividad de la red. Al introducir tokens nativos para la gobernanza descentralizada, el modelo mejora la transparencia y la participación en decisiones sobre cambios estructurales significativos, garantizando la operación estable y la sostenibilidad a largo plazo de la red.

Conclusión

El objetivo de la Capa Alineada es abordar los desafíos de no estar diseñada inicialmente para pruebas de conocimiento cero (ZK-Proofs) y transformar Ethereum en una plataforma de verificación SNARK eficiente y rentable. La Capa Alineada utiliza el mecanismo de reestaca de EigenLayer para proporcionar seguridad económica y una fuente de confianza, lo que le permite lograr procesos de verificación eficientes y de bajo costo mediante la agregación y verificación de múltiples sistemas de prueba sin cambiar el protocolo subyacente de Ethereum. EigenLayer permite a los desarrolladores construir nuevos protocolos y aplicaciones en la capa de confianza de Ethereum, fomentando la innovación abierta e introduciendo nuevas tecnologías de prueba, mejorando la escalabilidad y flexibilidad del sistema.