【Foreword】

L'ensemble de la blockchain repose sur la cryptographie, car la cryptographie a créé l'écologie de la première couche de l'ensemble du grand livre distribué ; et grâce à la cryptographie, un plan d'expansion hors chaîne de la deuxième couche a vu le jour. En août 2022, Vitalik a publié "L'article "Les différents types de ZK-EVM" fournit une comparaison globale des solutions d'expansion courantes actuelles, comme le montre la figure ci-dessous :

图1：Les différents types de ZK-EVM Vue d'ensemble

Par conséquent, les solutions actuelles d'expansion de zkVM tournent essentiellement autour de la solution zkEVM, car les autres solutions zkVM ne sont pas compatibles avec la poursuite et le soutien de l'écologie existante, mais elles seront problématiques pour l'avenir. La mise à niveau du Web2 est une partie importante du Web3, en particulier après l'émergence de solutions représentées par zkWasm qui sont compatibles avec de nombreux langages C++, Rust, Go, AssemblyScript, C# et autres, il est devenu possible de mettre à niveau le système de compte des applications Web2 ; le zkEVM attendu De la gauche vers le passé, zkWasm se déplace de la droite vers l'arrière pour construire conjointement une grande écologie des mises à niveau des applications Web3, au lieu de poursuivre le différend sur la chaîne publique qui a été confuse pendant de nombreuses années.

【TL ; DR】

1. La fonction principale d'Ethereum est un grand livre distribué qui fonctionne selon le principe DA + Settlement + Consensus. La solution zkWasm d'eWASM est plus adaptée à la construction d'un écosystème Web3.0.

2. zkEVM hérite du passé et optimise l'écologie de la blockchain, et zkWasm démarre le futur et crée l'avenir du Web3.0 !

3. Construisez des rollups avec zkWasm, et pas seulement des blockchains

【zkEVM hérite du passé, zkWasm commence le futur】

Comme indiqué dans la préface, l'ère écologique qui relie véritablement le Web2.0 et le Web3.0 est l'ère AppRollup. Par rapport à l'écologie encore silencieuse sur l'idée de chaîne, l'ère du rollup n'a pas besoin de créer trop de chaînes, parce que la chaîne joue le rôle de grand livre, c'est-à-dire que la couche des comptes est séparée d'une application distincte et retourne à la couche générale, la propriété revenant à l'utilisateur ; la chaîne est naturellement un tel support, assumant les fonctions essentielles de disponibilité des données (DA), de règlement et de consensus.

figure 2:AppRollup est beaucoup plus flexible qu'Appchain

【ZKP，Zero-Knowledge Proof】

En cryptographie, la preuve à zéro connaissance (anglais : zero-knowledge proof) ou le protocole à zéro connaissance (zero-knowledge protocol) est une méthode permettant à une partie (le prouveur) de prouver une certaine proposition à l'autre partie (le testeur). La caractéristique est qu'au cours du processus, " aucune information ne sera révélée, si ce n'est que la proposition est vraie. Il peut donc être considéré comme "à l'épreuve de toute fuite". Elle a été proposée pour la première fois par Shafi Goldwasser, Silvio Micali et Charles Rackoff du MIT dans un article de 1985 intitulé "Knowledge Complexity of Interactive Proof Systems" ([GMR85]). L'auteur mentionne dans son article qu'il est possible pour le prouveur de convaincre le vérificateur de l'authenticité des données sans révéler les données spécifiques. La preuve à connaissance nulle peut être interactive, c'est-à-dire que le prouveur doit prouver l'authenticité des données une fois pour chaque vérificateur ; elle peut également être non interactive, c'est-à-dire que le prouveur crée une preuve et que toute personne qui utilise cette preuve peut être vérifiée.

image 3 : Historique du développement des preuves à zéro connaissance

zk-SNARK (Succinct Non-Interactive Arguments of Knowledge) est probablement la forme la plus populaire de preuve à connaissance nulle, apparue pour la première fois dans l'article Bit+11 de 2011. En 2013, les preuves à connaissance nulle ont pu être utilisées dans des applications réelles grâce à l'article Pinocchio PHGR13, qui a permis à zk-SNARKS de se prêter à des calculs généraux, bien que plus lents. L'algorithme de Groth16 proposé en 2016 a considérablement réduit la complexité de calcul, rendant zk-SNARKS si efficace qu'il reste la norme aujourd'hui.

Cependant, une configuration de confiance est essentielle pour la sécurité de ces protocoles à connaissance nulle. Un processus d'initialisation doit être utilisé pour générer des paramètres de cryptage afin de pouvoir exécuter un protocole à connaissance nulle. Un tiers effectue cette opération pour s'assurer que les paramètres de cryptage sont aléatoires, imprévisibles et sûrs.

Ils ont été suivis par l'introduction des Bulletproofs (BBBPWM17) en 2017 et des zk-STARKs (BBHR18) en 2018. Contrairement à leurs prédécesseurs, ils constituent un type de preuve de portée qui ne nécessite pas la mise en place d'une confiance initiale. L'article PlonK de 2019 a mis en œuvre un algorithme universel de preuve à zéro connaissance, ce qui signifie qu'une seule configuration de confiance doit être initiée, contrairement à Groth16, qui nécessite une configuration de confiance distincte pour chaque circuit.

Avec l'évolution du domaine, les preuves à connaissance nulle sont passées de la théorie pure à des applications pratiques utiles dans la blockchain, les communications sécurisées, le vote électronique, le contrôle d'accès et les jeux. Au fur et à mesure que les applications commerciales se développent, de nouveaux développements passionnants viendront faire progresser la technologie.

Par conséquent, zk-SNARKS, zk-STARKS, PLONK et Bulletproofs constituent les principales méthodes actuelles de mise en œuvre de la preuve à connaissance nulle. Chaque méthode présente ses propres avantages et inconvénients en termes de taille de la preuve, de temps d'exécution et de temps de vérification. La solution d'expansion de la blockchain s'articule essentiellement autour de la méthode de mise en œuvre ZK-SNARK-friendly.

【 WASM, WebAssembly】

WebAssembly (WASM en abrégé) est un membre relativement nouveau de la famille des technologies Web (JavaScript, HTML, CSS) et est devenu une norme officiellement reconnue par le W3C en décembre 2019. WebAssembly introduit un nouveau moteur d'exécution dans le navigateur qui fonctionne avec le moteur d'exécution JavaScript. En comparaison, il est plus léger, possède un petit jeu d'instructions et un modèle d'isolation strict (WebAssembly n'a pas d'E/S par défaut). L'une des principales motivations du développement de WebAssembly était de fournir des cibles de compilation pour davantage de langages de programmation (C++, Rust, Go, etc.), permettant aux développeurs de développer de nouvelles applications web ou de porter des applications existantes à l'aide d'un ensemble d'outils plus large.

Figure 4:Territoire Wasm

Qu'il s'agisse du Web2 ou du Web3, le support et le champ d'utilisation de Wasm sont de plus en plus étendus :

Figure 5 : Principales entreprises et organisations de l'écosystème WebAssembly

【zkWasm = zkp + WASM 】

En tant que nouveau membre de zkVM, zkWasm résout essentiellement des opérations complexes par le biais d'une preuve de stockage hors chaîne et sur chaîne, est compatible avec les idées du langage principal Web2, réalise la mise à niveau de la connexion de Web2 et Web3, effectue des calculs complexes de logique d'entreprise hors chaîne, et fournit des résultats précieux et Le certificat est stocké sur la chaîne pour la traçabilité, la vérification de l'authenticité et la liquidation. Le système de compte est composé du système de portefeuille existant. L'ensemble de l'écosystème peut être représenté par la figure suivante :

Figure 6 : écologie du zkWasm

La tendance logique globale des données peut être représentée par la figure suivante :

图7：On-Chain Contracts + Off-Chain Virtual Machine (VM) + WASM Composability

Le passage de l'EVM à l'eWASM constituait également un élément essentiel de la mise à jour initiale d'Ethereum 2.0. Toutefois, l'avancement de la version 2.0 n'ayant pas été à la hauteur des attentes, l'eWASM n'a pas été trop mentionné dans le dernier plan de planification.

Figure 8 : Plan général de l'EPF 2.0

Bien que l'eWASM ne soit pas mentionné dans la planification récente, les avantages que l'eWASM peut apporter sont également reconnus. Dès le départ, l'EVM a été conçu pour privilégier l'exactitude plutôt que l'efficacité. Cela se traduit par le fait que tous les nœuds du réseau doivent faire fonctionner le MVE avec une précision totale. Wasm, bien que similaire à EVM, a été inventé pour le web. Contrairement à la correction, Wasm met l'accent sur l'efficacité et la rapidité de chargement. Lane Rettig, développeur d'Ethereum, a déclaré que l'EVM avait été créé sans "beaucoup de réflexion sur la conception". Il estime que l'EVM a été conçu d'un point de vue théorique plutôt que pratique, de sorte que, bien qu'il soit solide sur le plan interne, il ne peut pas donner le meilleur de lui-même dans le monde réel. Excellente fonction. Nick Johnson est d'accord. En revanche, Wasm est écrit plus près des instructions matérielles réelles, ce qui le rend plus efficace pour traduire la logique de codage réelle. En effet, les instructions Wasm correspondent directement aux instructions utilisées par la machine, ce qui améliore considérablement les performances. Dans le même temps, Ewasm peut réduire, voire éliminer, la nécessité d'une précompilation, supportera davantage de langages pour l'interopérabilité et bénéficiera d'un ensemble d'outils plus large que l'EVM.

Les principaux avantages de l'utilisation de l'eWASM par rapport à l'EVM sont reconnus par le courant dominant comme suit :

1. Performance : Comparé à EVM, eWASM offre de meilleures performances car il utilise WebAssembly, qui est conçu pour être plus rapide et plus efficace que le bytecode d'EVM. WebAssembly offre des performances quasi-natives, ce qui permet d'augmenter considérablement la vitesse et l'évolutivité du réseau Ethereum.

2. Interopérabilité : eWASM offre une meilleure interopérabilité que l'EVM car il prend en charge plusieurs langages de programmation, notamment C++, Rust et AssemblyScript. Les développeurs peuvent ainsi rédiger des contrats intelligents dans leur langage préféré, ce qui améliore la qualité du code et la productivité des développeurs.

3. Sécurité : L'eWASM offre une meilleure sécurité que l'EVM car il comprend de nombreuses fonctions de sécurité, telles que le bac à sable de la mémoire, qui peut isoler les contrats intelligents les uns des autres et les empêcher d'accéder à la mémoire de chacun d'entre eux. En outre, eWASM offre une meilleure protection contre les vulnérabilités courantes des contrats intelligents, telles que les attaques par réentrance et les débordements d'entiers.

4. Flexibilité : eWASM offre une meilleure flexibilité que EVM car il prend en charge la liaison dynamique, ce qui permet aux contrats intelligents d'être composés de plusieurs modules qui peuvent être mis à jour indépendamment. Cela peut conduire à une meilleure organisation du code et à une maintenance plus facile des contrats intelligents.

5. Soutien de la communauté : eWASM a reçu un fort soutien de la part de la communauté Ethereum, et plusieurs clients Ethereum importants, y compris Geth et Parity, ont mis en œuvre le soutien d'eWASM. Cela signifie que les développeurs ont accès à un large éventail d'outils et de ressources lorsqu'ils construisent des contrats intelligents à l'aide d'eWASM.

Cependant, le réseau Ethereum sous-jacent a-t-il vraiment besoin de remplacer l'EVM par l'eWasm ? Les différents risques de sécurité pendant le processus de remplacement et l'impact sur l'écosystème existant ne doivent pas être sous-estimés. C'est peut-être la raison pour laquelle l'eWASM n'a pas été trop mentionné dans le dernier plan.

Figure 9 : Vitalik Buterin propose la dernière feuille de route d'Ethereum

La feuille de route répartit les mises à niveau en plusieurs catégories en fonction de leur impact sur l'architecture Ethereum. Il s'agit notamment de

Fusion : implique une mise à niveau de la preuve de travail vers la preuve d'enjeu.

Surge : Une mise à niveau impliquant une mise à l'échelle par l'empilement de volumes et le partage de données.

Fléau : Une mise à niveau impliquant des risques protocolaires pour la résistance à la censure, la décentralisation et la valeur maximale extractible.

Verge : Des mises à jour facilitant la vérification des blocs

Purge : il s'agit de réduire les coûts de calcul des nœuds opérationnels et de simplifier les mises à jour des protocoles.

Dépenses imprévues : Autres améliorations n'entrant pas dans les catégories ci-dessus

Tout le monde sait que la fonction principale d'Ethereum est un grand livre distribué qui fonctionne selon le principe DA + Settlement + Consensus. De cette manière, de nombreuses exigences en matière d'évolutivité ne nécessitent pas trop de modifications de l'Ethereum lui-même et n'entraînent pas d'autres risques inconnus. Poissons et ours. Le moyen d'avoir les deux en même temps est de diviser le travail en plusieurs couches. Placer eWASM sur la deuxième couche devrait être une solution plus raisonnable et plus efficace. En particulier après la combinaison avec zk, la solution technique de zkWasm peut parfaitement hériter de l'effet que l'eWASM souhaite obtenir. En même temps, il peut fournir des services à la fois au Web2 et au Web3 et se connecter les uns aux autres. zkEVM hérite du passé et optimise l'écologie de la blockchain, zkWasm démarre le futur et crée l'avenir du Web3.0 !

Figure 10:zkWasm = zkp + WASM

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