Введение

ZkEVMs - это уникальный тип ролловера с нулевым знанием (zk), который функционирует в сети Ethereum. Они обрабатывают транзакции и обеспечивают эффективное взаимодействие в сети. Такие сворачивания предлагают пользователям ряд преимуществ, включая низкую стоимость транзакций. Итак, в этой статье мы рассмотрим инновацию zkEVM; как она работает; различные типы zkEVM; изучим экосистему, и более подробно рассмотрим проблемы, которые она решает.

Введение: Необходимость zkEVM

Критики Ethereum сетуют на его медлительность, которая с годами только увеличивается. Основной протокол может обрабатывать только 10-15 транзакций в секунду, что в периоды высокой активности пользователей приводило к перегрузке сети и высоким комиссиям за транзакции.

Сообщество Ethereum активно растет, и за последние месяцы несколько стратегий масштабирования приобрели популярность. Разработчиками были изучены различные решения, включая сайдчейны, которые перемещают транзакции на второй уровень (L2), где они быстро обрабатываются перед тем, как быть направленными обратно в основную цепь.

Исторически это было эффективно для отдельных приложений, но существует проблема, поскольку многие из этих боковых цепочек используют рулонирование, которое называют "оптимистичным".

Хотя существует множество методов, не исключая и побочные цепи разработчиков, решения уровня 2 (L2) уже давно находятся на переднем крае разговора о масштабировании. Решение Layer 2 такого почти совершенного характера постепенно появляется "вживую" на рынке с постоянными улучшениями. Роллапы с нулевым знанием, похоже, сейчас находятся в центре внимания.

Виртуальная машина Zero-Knowledge Ethereum Virtual Machine, также известная как zkEVM, является одной из наиболее перспективных технологий в экосистеме Ethereum. Этот проект направлен на расширение функциональности виртуальной машины Ethereum, а также на значительное технологическое усовершенствование, которое защитит нашу конфиденциальность при взаимодействии со смарт-контрактами, использующими эту новую EVM.

По крайней мере, по состоянию на 2014 год, zkEVM были первоначально с энтузиазмом изучены, и теперь технология практически пригодна для использования. Их строят такие крупные компании-разработчики Ethereum, как Polygon и Scroll, и другие спешат последовать их примеру.

Обратите внимание: Сайдчейны (например. Polygon, PoS) - это вторичные цепи, которые работают параллельно с родительской цепью со своим механизмом консенсуса; они соединены с родительской цепью двусторонним мостом.

Что такое ЗК?

ZK - это сокращение от zero-knowledge, которое мы можем назвать криптографическим словом, означающим, что одна сторона может доказать другой, что что-то является правдой, без утечки какой-либо другой информации. По сути, она позволяет обмениваться частными данными, сохраняя их секретность.

Доказательства с нулевым знанием дают пользователю возможность раскрыть свое знание секрета без фактического раскрытия этого секрета. В основном это делается для того, чтобы определить и показать, что Вы говорите правду. Доказатель и верификатор играют две основные роли в доказательствах с нулевым знанием. Проверяющий должен продемонстрировать знание секрета, а проверяющий подтвердить, что проверяемый говорит правду.

Что такое zkEVM?

В рамках рулонов нулевого знания (ZK) виртуальная машина Zero Knowledge Ethereum Virtual Machine (zkEVM) создает доказательства нулевого знания для подтверждения точности программ, а также надежности входов и выходов, используемых в работе. Это решения L2 масштабирования для Ethereum, которые увеличивают пропускную способность за счет отключения вычислений и хранения состояния. ZkEVM создаются с учетом технологии нулевого знания, что позволяет им выполнять смарт-контракты.

ZK-роли начинают включать в себя Ethereum DApps с появлением виртуальных машин с нулевым знанием, которые совместимы с EVM.

Это позволит разработчикам писать или переносить смарт-контракты, сохраняя децентрализацию и безопасность первого уровня (L1s), без необходимости изменять свой код или отказываться от своих инструментов EVM (и смарт-контрактов).

Узнав, что такое zkEVM, давайте углубимся и разберем сложность, стоящую за zkEVM, начиная с понимания EVM.

Виртуальная машина Ethereum (EVM)

Ethereum - это технология, которая известна тем, что позволяет выполнять открытые и распределенные виртуальные компьютеры. Развернутый смарт-контракт Ethereum не может быть обновлен и открыт для враждебной проверки.

Умные контракты используются в большинстве приложений (аукционы, рынки предсказаний, управление идентификацией/репутацией и т.д.) для работы с денежными средствами или аутентификации внешних субъектов. Код должен быть надежным в таких условиях.

Как работает EVM?

Виртуальная машина Ethereum работает как машина состояний, которая изменяет свое состояние в ответ на входные данные. Каждый раз, когда выполняется смарт-контракт, состояние EVM меняется, или происходит "переход состояния". В дополнение к смарт-контрактам, которые представляют собой все эти программы Solidity, которые мы можем видеть на блокчейне, у нас есть хранилища программного обеспечения для проектов DApps, с которыми мы знакомы.

Здесь мы рассмотрим, что происходит во время транзакций в смарт-контрактах:

1. Одноранговые узлы на EVM загружают и выполняют байткод контракта, который был сгенерирован из исходного кода.

2. Опкоды EVM взаимодействуют с различными компонентами состояния EVM через байткод (память, хранилище и стек).

3. Перед возвратом новых значений, опкоды EVM вычисляют значения, взятые из хранилища состояний.

NB: Опкод EVM - это аббревиатура для кода операции виртуальной машины Ethereum, который является частью инструкций машинного языка, дающих команды на выполнение операции.

Экосистема zkEVM

Хотя анонсы zkEVM, возможно, вызвали оживление среди разработчиков и заинтересованных сторон, которые стремятся к конфиденциальности и масштабируемости, большинство из этих проектов далеки от завершения.

В значительной степени эти проекты сталкиваются с рядом других проблем, помимо простого запуска. По мере того, как zkEVM будут использовать преимущества изменений в Ethereum, они будут расширять свой охват, а после запуска большинства этих проектов последуют постепенные улучшения.

Конечно, в ближайшее время появятся и другие проекты такого рода, но эти - самые крупные и наиболее проработанные. В конечном итоге, развитие блокчейна кажется неостановимым, что демонстрируют такие проекты, как zkEVM.

Важность zkEVM

Создание полностью рабочего zkEVM будет способствовать созданию ZK-ролевых проектов, совместимых с EVM. Это дает следующие преимущества:

1. Безопасное масштабирование: ZK-роллапы обеспечивают более надежные гарантии безопасности, чем другие попытки масштабирования; они используют доказательства достоверности для подтверждения точности вычислений вне цепочки.

2. Снижение затрат: Публикуя данные о транзакциях в Ethereum как CALL DATA, роллапы получают защиту от Mainnet. Количество данных, которые оптимистичные ролл-апы и ZK-ролл-апы должны транслировать в Ethereum, варьируется. Еще больше снижая потребность в CALL DATA, zkEVM может даже пропускать входы транзакций и публиковать только конечные изменения состояния.

3. У zkEVM нет проблем, которые есть у других, что ведет к более быстрому завершению и эффективности капитала. Опытные пользователи, которым требуется плавное переключение активов, такие как NFT-трейдеры, DeFi инвесторы или арбитражные трейдеры, выиграют от более быстрого завершения (особенно между L1 и L2).

4. Сетевые эффекты: Использование сетевых эффектов Ethereum является основным обоснованием для создания EVM-совместимых zkEVM. Ethereum, который является крупнейшей платформой смарт-контрактов, предлагает довольно большую экосистему, и это хорошо как для разработчиков, так и для криптопроектов. Следует также отметить, что если вновь созданный zkEVM не совместим с инфраструктурой Ethereum, его сетевые эффекты не могут быть использованы.

Совместимость zkEVM и EVM

То, что мы можем наблюдать в EVM и его производных, к которым относится и zkEVM, - это вышеупомянутая процедура. EVM и zkEVM наиболее существенно отличаются тем, что последний создает безопасную среду выполнения, которая защищена от внешних агентов, даже если они находятся в одной сети.

Среда выполнения, используемая для исполнения смарт-контрактов, установленных в сети Ethereum, известна как EVM (Ethereum Virtual Machine). На блокчейне Ethereum децентрализованные приложения (DApps) работают с помощью EVM, который служит своего рода "мировым компьютером".

Но с zkEVM ситуация радикально меняется. В среде ZKP входные данные видны, но они представляют собой последовательность данных, созданных криптографией ZKP, а не фактические данные. Следовательно, входные данные, по сути, состоят из последовательности статистических данных, которые zkEVM может использовать для подтверждения правильности наших утверждений, никогда не раскрывая фактическую информацию, которая привела к этим данным.

ZkEVM могут выполнять смарт-контракты Ethereum без внесения значительных изменений в базовую логику, что делает их EVM-совместимыми.

Как работает zkEVM?

За общей операцией сворачивания с нулевым знанием следуют zkEVM. Тем не менее, важно признать, что несколько теорий окружают оптимальный дизайн zkEVM и то, как он функционирует. В чистом виде zkEVM были бы эквивалентны Ethereum и не допускали бы никаких модификаций, даже если бы они помогали упростить производство доказательств.

zkEVM - это виртуальная машина, которая претерпевает изменения состояния в результате действий программы, подобно EVM. Однако zkEVM идет на шаг дальше, предлагая доказательства, подтверждающие точность каждого компонента расчета.

Мы должны принять разнообразие zkEVM, чтобы понять, как они работают, о чем свидетельствуют активные инициативы. Хотя все они преследуют одни и те же цели, их методы различны.

Какую проблему он решает?

Поскольку стандартные EVM могут понимать рулоны только по отдельности, универсального языка программирования не существует, и рулоны ZK должны создаваться с нуля.

Проекты, основанные на zkEVM

Различные проекты zkEVM, такие как Scroll, Polygon, Nethermind, The Privacy и Scaling Explorations, используют различные стратегии для объединения выполнения EVM с вычислением доказательств нулевого знания. Каждый подход имеет свои особые компромиссы. Каждый проект постоянно работает над разработкой масштабируемого решения второго уровня, которое является надежным, безопасным, защищенным, доступным и простым в использовании.

Все эти проекты преследуют одну и ту же фундаментальную цель: использование технологии ZK-SNARK для создания криптографических доказательств выполнения транзакций, аналогичных транзакциям Ethereum, либо для того, чтобы сделать саму цепочку Ethereum гораздо более простой для проверки, либо для создания ZK-роллапов, которые (почти) эквивалентны тому, что предлагает Ethereum, но гораздо более масштабируемы. Однако эти инициативы несколько отличаются друг от друга в плане компромиссов между целесообразностью и практичностью.

Последние разработки

В отличие от zkSync, большинство EVM с нулевым знанием все еще находятся в стадии разработки, и перспектива появления полностью функциональных zkEVM лучше, чем когда-либо, по мере развития технологии нулевого знания.

Тем временем, виртуальная машина StarkNet с нулевым знанием позволяет разработчикам использовать преимущества приложений с нулевым знанием. Что касается StarkNet, он не совместим с EVM, но может компилировать исходный код Solidity в байткод в формате, удобном для ZK. Кроме того, контракты могут быть написаны на каирском языке (язык StarkNet).

Заключение

zkEVM может обеспечить подобный опыт как для разработчиков, так и для пользователей. Для улучшения масштабируемости можно использовать несколько уровней активности, где zkEVM можно рассматривать как штопку на разрыв этих вопросов в криптопространстве. Можно сказать, что пользователи и строители ожидают большего уровня улучшения и продвижения благодаря прорыву в рулонах с нулевым знанием против снижения проблем масштабируемости, включая безопасность, а также поддержки развертывания контрактов и совместимости приложений.

Как и его аналог, zkSync, zkEVM все еще находится на стадии разработки и незавершенного производства, что делает его довольно неясным в решении вопроса о том, какое будущее ждет Ethereum.