O que é zkEVM? Importância do zkEVM para Ethereum Scaling 2022
O que é zkEVM? Importância do zkEVM para Ethereum Scaling
O computador do mundo. A máquina é imparável. O Coração de Ethereum. A Máquina Virtual Ethereum (EVM) tem vários nomes que destacam sua importância para a rede Ethereum. É a principal característica que o torna não apenas um “livro-razão distribuído” como o Bitcoin, mas também uma “máquina de estado distribuído”. EVM permite que desenvolvedores criem contratos inteligentes usando uma linguagem de programação chamada Solidity. Uma aplicação comum de contratos inteligentes é gerenciar a geração e troca de tokens. Muitos aplicativos e protocolos usam tokens para recompensar os usuários por ações que são importantes para seus objetivos. Sem EVM, isso não seria possível, então a máquina virtual EVM, tecnologia que tornou o Ethereum famoso, ajuda a executar contratos inteligentes na rede Ethereum. E quanto ao zkEVM? é tão importante quanto a máquina virtual EVM?
O que é zkEVM?
zkEVM (Máquina Virtual Ethereum de Conhecimento Zero) é uma máquina virtual que suporta provas de conhecimento zero ou ZKP para verificar a exatidão da execução de programas, incluindo a validade de entradas e saídas no programa.
Simplificando, o zkEVM foi projetado para executar contratos inteligentes que suportam a tecnologia de conhecimento zero (zk).
A importância do zkEVM
Primeiro, vamos revisar a importância da tecnologia zk. ZKP (provas de conhecimento zero) é uma forma de provar que um estado é verdadeiro sem ter que revelar mais informações para que os usuários mantenham a privacidade, como informações pessoais, segredos comerciais, dados proprietários… Especialmente no espaço Web3, a privacidade é indispensável. Por exemplo, graças ao zk você pode usar a web sem ter suas informações pessoais roubadas ou usar dados proprietários como entrada para ativar contratos inteligentes.
zkEVM aproveita os recursos do Ethereum, aproveitando a escalabilidade, validade, baixo custo, eficiência de capital da tecnologia zk-Rollup e os recursos de privacidade da tecnologia zk:
- Com a Camada 2, o zk-Rollup não poderia inicialmente executar contratos inteligentes, apenas capaz de executar swaps ou pagamentos simples. No entanto, com o advento do zkEVM, o zk-Rollup está oferecendo suporte a contratos inteligentes e facilitando aos desenvolvedores o desenvolvimento de dApps com a familiar linguagem Solidity.
- Com a Camada 1 usando tecnologia zk como Mina, zkEVM torna a prova de estado diretamente demonstrável no Ethereum, abrindo assim uma ponte entre Mina e zk e a tecnologia Ethereum.
O zkEVM é um fator determinante no desenvolvimento da tecnologia zk? a resposta é não. Por exemplo, alguns projetos não EVM como StarkNet usam Warp para compilar a linguagem Solidity para Cairo ou Polygon Miden usa a máquina virtual MidenVM.
Então, por que zkEVM e não outra máquina virtual? Conforme mencionado acima, é o zkEVM que ajuda a alavancar recursos do Ethereum, como:
- Ferramentas familiares para desenvolvedores como Truffle, Hardhat e Foundry
- Práticas recomendadas de segurança estabelecidas
- Implante contratos inteligentes modulares existentes via OpenZeppelin
- Muitas empresas de auditoria têm experiência em EVM
- A maior comunidade de desenvolvedores Web3
- Os usuários estão familiarizados com utilitários de blockchain baseados em EVM, como Etherscan, metamask wallet, etc.
zkEVM potencializa a solução de escalonamento Ethereum. Como sabemos, zk-Rollup é considerado a solução de escalabilidade de médio e longo prazo da Ethereum com muitas vantagens, como escalabilidade de até 2000TPS (4x Optimistic-Rollup), prova de validação, taxas baixas de custo, capital eficiente (só leva ~10 minutos para sacar dinheiro para L1, enquanto Optimistic leva 1 semana). zkEVM eleva a solução de escalonamento zk-Rollup por meio da compatibilidade EVM, tornando mais fácil para os desenvolvedores aproveitarem os recursos do Ethereum.
Como funciona o zkEVM
Para entender como o zkEVM funciona, vamos primeiro revisar como o EVM funciona hoje.
Como funciona a máquina virtual EVM
As máquinas virtuais funcionam de maneira semelhante às máquinas físicas com armazenamento, memória e CPU, mas operam inteiramente como código.
- O bytecode do contrato (compilado a partir do código-fonte) é carregado do armazenamento do EVM e executado pelos nós pares no EVM. Os nós usam as mesmas entradas, o que garante que cada nó chegue ao mesmo resultado (ou então não conseguirão chegar a um consenso).
- Os Opcodes EVM (incluídos no bytecode) realizam operações de leitura e gravação, ou seja, lêem valores do armazenamento de estado e gravam novos valores na memória do EVM.
- Os opcodes EVM realizam cálculos de valores obtidos do armazenamento de estado antes de retornar novos valores. Esta atualização resulta na transição do EVM para o novo estado (as transações são chamadas de “transições de estado” por este motivo). Este novo estado é copiado por outros nós e mantido até que outra transação seja confirmada.
Como funciona o zkEVM
Assim como o EVM, o zkEVM é uma máquina virtual que faz a transição entre estados após a execução do programa. Mas o zkEVM vai ainda mais longe ao gerar provas de conhecimento zero (ZKPs) que verificam os diferentes fatores em cada cálculo:
- Acesso ao Bytecode: O código do programa apropriado está carregado corretamente, a partir do endereço correto?
2. Operações de leitura e gravação:
- O programa busca os valores correspondentes da pilha/memória/armazenamento (pilha/memória/armazenamento) antes de calcular?
- O programa grava os valores de saída corretos na pilha/memória/armazenamento (pilha/memória/armazenamento) após concluir a execução?
3. Cálculo: Os opcodes são executados corretamente?
Arquitetura zkEVM
O ZkEVM é dividido em três partes: um ambiente de execução, um circuito de prova e um contrato de verificação. Cada componente contribui para a execução do programa, geração e verificação de provas do zkEVM.
Ambiente de execução
O ambiente de execução é onde os programas (contratos inteligentes) são executados no zkEVM. O ambiente de execução do zkEVM funciona como um EVM: leva o estado inicial e a transação atual para criar um novo estado (também conhecido como final).
À prova de circuito
O circuito de prova gera provas de conhecimento zero (ZKPs) que verificam a validade das transações computadas no ambiente de execução.
A geração de provas é concluída usando dados de entrada que consistem em (1) pré-estado, (2) entrada de transação e (3) informações pós-estado.
O verificador obtém então uma breve prova da validade daquela transição de estado específica.
Contrato de verificador
Os rollups ZK enviam provas válidas para um contrato inteligente implantado na cadeia L1 (Ethereum) para verificação.
A entrada (estado anterior e informações da transação) e a saída (estado final) também são submetidas ao contrato do verificador.
O verificador então executa cálculos na prova fornecida e confirma que as saídas enviadas foram calculadas corretamente a partir das entradas.
O que são códigos de operação zkEVM?
Os opcodes zkEVM são instruções de máquina de baixo nível usadas para executar programas em um zk-Rollup compatível com EVM.
Precisamos de opcodes zkEVM porque os opcodes EVM convencionais não são eficientes para uso em circuitos à prova de conhecimento zero. Em geral, existem duas abordagens para gerar opcodes zkEVM:
Construindo circuitos ZK para opcodes EVM originais
Esta abordagem torna o zkEVM compatível no nível de bytecode equivalente ao EVM. Isso significa que os desenvolvedores podem criar contratos inteligentes usando uma ferramenta de desenvolvedor de blockchain existente ou migrar contratos Ethereum existentes para rollups ZK sem muitas modificações. No entanto, é um empreendimento técnico bastante complicado e demorado.
Crie uma nova linguagem para cálculo de prova ZK
Essa abordagem exigiu a construção de uma nova linguagem — projetada para dar suporte a validadores — e o desenvolvimento de opcodes personalizados. Os desenvolvedores precisarão escrever contratos diretamente na nova linguagem ou compilar o código-fonte do Solidity em opcodes zkEVM personalizados.
Embora este método seja muitas vezes mais simples de implementar do que a primeira abordagem, ele tem limitações. Por exemplo, os desenvolvedores podem não conseguir acessar a infraestrutura e os recursos Ethereum existentes.
Veredito
zkEVM é um dos fatores mais importantes que ajudam os desenvolvedores a construir/integrar seus dApps na plataforma de tecnologia zk usando a familiar linguagem de solidez.
Especialmente com zk-Rollup, zkEVM ajuda os desenvolvedores a aproveitar ao máximo os recursos do Ethereum, aproveitando a escalabilidade, validade, baixo custo e eficiência de capital da tecnologia zk-Rollup e a capacidade de carga De volta à privacidade da tecnologia zk. Se o esforço para construir o zkEVM for bem-sucedido, o ecossistema Ethereum certamente continuará a manter uma vantagem competitiva sobre outras L1s alternativas.
O espaço zkEVM provavelmente esquentará nos próximos meses, à medida que zkSync chega à mainnet, Scroll, Polygon zkEVM executa testnet.
ISENÇÃO DE RESPONSABILIDADE: As informações neste site são fornecidas como comentários gerais do mercado e não constituem aconselhamento de investimento. Recomendamos que você faça sua própria pesquisa antes de investir.
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Lucian
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O que é zkEVM? Importância do zkEVM para Ethereum Scaling 2022
O que é zkEVM? Importância do zkEVM para Ethereum Scaling
O computador do mundo. A máquina é imparável. O Coração de Ethereum. A Máquina Virtual Ethereum (EVM) tem vários nomes que destacam sua importância para a rede Ethereum. É a principal característica que o torna não apenas um “livro-razão distribuído” como o Bitcoin, mas também uma “máquina de estado distribuído”. EVM permite que desenvolvedores criem contratos inteligentes usando uma linguagem de programação chamada Solidity. Uma aplicação comum de contratos inteligentes é gerenciar a geração e troca de tokens. Muitos aplicativos e protocolos usam tokens para recompensar os usuários por ações que são importantes para seus objetivos. Sem EVM, isso não seria possível, então a máquina virtual EVM, tecnologia que tornou o Ethereum famoso, ajuda a executar contratos inteligentes na rede Ethereum. E quanto ao zkEVM? é tão importante quanto a máquina virtual EVM?
O que é zkEVM?
zkEVM (Máquina Virtual Ethereum de Conhecimento Zero) é uma máquina virtual que suporta provas de conhecimento zero ou ZKP para verificar a exatidão da execução de programas, incluindo a validade de entradas e saídas no programa.
Simplificando, o zkEVM foi projetado para executar contratos inteligentes que suportam a tecnologia de conhecimento zero (zk).
A importância do zkEVM
Primeiro, vamos revisar a importância da tecnologia zk. ZKP (provas de conhecimento zero) é uma forma de provar que um estado é verdadeiro sem ter que revelar mais informações para que os usuários mantenham a privacidade, como informações pessoais, segredos comerciais, dados proprietários… Especialmente no espaço Web3, a privacidade é indispensável. Por exemplo, graças ao zk você pode usar a web sem ter suas informações pessoais roubadas ou usar dados proprietários como entrada para ativar contratos inteligentes.
zkEVM aproveita os recursos do Ethereum, aproveitando a escalabilidade, validade, baixo custo, eficiência de capital da tecnologia zk-Rollup e os recursos de privacidade da tecnologia zk:
- Com a Camada 2, o zk-Rollup não poderia inicialmente executar contratos inteligentes, apenas capaz de executar swaps ou pagamentos simples. No entanto, com o advento do zkEVM, o zk-Rollup está oferecendo suporte a contratos inteligentes e facilitando aos desenvolvedores o desenvolvimento de dApps com a familiar linguagem Solidity.
- Com a Camada 1 usando tecnologia zk como Mina, zkEVM torna a prova de estado diretamente demonstrável no Ethereum, abrindo assim uma ponte entre Mina e zk e a tecnologia Ethereum.
O zkEVM é um fator determinante no desenvolvimento da tecnologia zk? a resposta é não. Por exemplo, alguns projetos não EVM como StarkNet usam Warp para compilar a linguagem Solidity para Cairo ou Polygon Miden usa a máquina virtual MidenVM.
Então, por que zkEVM e não outra máquina virtual? Conforme mencionado acima, é o zkEVM que ajuda a alavancar recursos do Ethereum, como:
- Ferramentas familiares para desenvolvedores como Truffle, Hardhat e Foundry
- Práticas recomendadas de segurança estabelecidas
- Implante contratos inteligentes modulares existentes via OpenZeppelin
- Muitas empresas de auditoria têm experiência em EVM
- A maior comunidade de desenvolvedores Web3
- Os usuários estão familiarizados com utilitários de blockchain baseados em EVM, como Etherscan, metamask wallet, etc.
zkEVM potencializa a solução de escalonamento Ethereum. Como sabemos, zk-Rollup é considerado a solução de escalabilidade de médio e longo prazo da Ethereum com muitas vantagens, como escalabilidade de até 2000TPS (4x Optimistic-Rollup), prova de validação, taxas baixas de custo, capital eficiente (só leva ~10 minutos para sacar dinheiro para L1, enquanto Optimistic leva 1 semana). zkEVM eleva a solução de escalonamento zk-Rollup por meio da compatibilidade EVM, tornando mais fácil para os desenvolvedores aproveitarem os recursos do Ethereum.
Como funciona o zkEVM
Para entender como o zkEVM funciona, vamos primeiro revisar como o EVM funciona hoje.
Como funciona a máquina virtual EVM
As máquinas virtuais funcionam de maneira semelhante às máquinas físicas com armazenamento, memória e CPU, mas operam inteiramente como código.
- O bytecode do contrato (compilado a partir do código-fonte) é carregado do armazenamento do EVM e executado pelos nós pares no EVM. Os nós usam as mesmas entradas, o que garante que cada nó chegue ao mesmo resultado (ou então não conseguirão chegar a um consenso).
- Os Opcodes EVM (incluídos no bytecode) realizam operações de leitura e gravação, ou seja, lêem valores do armazenamento de estado e gravam novos valores na memória do EVM.
- Os opcodes EVM realizam cálculos de valores obtidos do armazenamento de estado antes de retornar novos valores. Esta atualização resulta na transição do EVM para o novo estado (as transações são chamadas de “transições de estado” por este motivo). Este novo estado é copiado por outros nós e mantido até que outra transação seja confirmada.
Como funciona o zkEVM
Assim como o EVM, o zkEVM é uma máquina virtual que faz a transição entre estados após a execução do programa. Mas o zkEVM vai ainda mais longe ao gerar provas de conhecimento zero (ZKPs) que verificam os diferentes fatores em cada cálculo:
- Acesso ao Bytecode: O código do programa apropriado está carregado corretamente, a partir do endereço correto?
2. Operações de leitura e gravação:
- O programa busca os valores correspondentes da pilha/memória/armazenamento (pilha/memória/armazenamento) antes de calcular?
- O programa grava os valores de saída corretos na pilha/memória/armazenamento (pilha/memória/armazenamento) após concluir a execução?
3. Cálculo: Os opcodes são executados corretamente?
Arquitetura zkEVM
O ZkEVM é dividido em três partes: um ambiente de execução, um circuito de prova e um contrato de verificação. Cada componente contribui para a execução do programa, geração e verificação de provas do zkEVM.
Ambiente de execução
O ambiente de execução é onde os programas (contratos inteligentes) são executados no zkEVM. O ambiente de execução do zkEVM funciona como um EVM: leva o estado inicial e a transação atual para criar um novo estado (também conhecido como final).
À prova de circuito
O circuito de prova gera provas de conhecimento zero (ZKPs) que verificam a validade das transações computadas no ambiente de execução.
A geração de provas é concluída usando dados de entrada que consistem em (1) pré-estado, (2) entrada de transação e (3) informações pós-estado.
O verificador obtém então uma breve prova da validade daquela transição de estado específica.
Contrato de verificador
Os rollups ZK enviam provas válidas para um contrato inteligente implantado na cadeia L1 (Ethereum) para verificação.
A entrada (estado anterior e informações da transação) e a saída (estado final) também são submetidas ao contrato do verificador.
O verificador então executa cálculos na prova fornecida e confirma que as saídas enviadas foram calculadas corretamente a partir das entradas.
O que são códigos de operação zkEVM?
Os opcodes zkEVM são instruções de máquina de baixo nível usadas para executar programas em um zk-Rollup compatível com EVM.
Precisamos de opcodes zkEVM porque os opcodes EVM convencionais não são eficientes para uso em circuitos à prova de conhecimento zero. Em geral, existem duas abordagens para gerar opcodes zkEVM:
Construindo circuitos ZK para opcodes EVM originais
Esta abordagem torna o zkEVM compatível no nível de bytecode equivalente ao EVM. Isso significa que os desenvolvedores podem criar contratos inteligentes usando uma ferramenta de desenvolvedor de blockchain existente ou migrar contratos Ethereum existentes para rollups ZK sem muitas modificações. No entanto, é um empreendimento técnico bastante complicado e demorado.
Crie uma nova linguagem para cálculo de prova ZK
Essa abordagem exigiu a construção de uma nova linguagem — projetada para dar suporte a validadores — e o desenvolvimento de opcodes personalizados. Os desenvolvedores precisarão escrever contratos diretamente na nova linguagem ou compilar o código-fonte do Solidity em opcodes zkEVM personalizados.
Embora este método seja muitas vezes mais simples de implementar do que a primeira abordagem, ele tem limitações. Por exemplo, os desenvolvedores podem não conseguir acessar a infraestrutura e os recursos Ethereum existentes.
Veredito
zkEVM é um dos fatores mais importantes que ajudam os desenvolvedores a construir/integrar seus dApps na plataforma de tecnologia zk usando a familiar linguagem de solidez.
Especialmente com zk-Rollup, zkEVM ajuda os desenvolvedores a aproveitar ao máximo os recursos do Ethereum, aproveitando a escalabilidade, validade, baixo custo e eficiência de capital da tecnologia zk-Rollup e a capacidade de carga De volta à privacidade da tecnologia zk. Se o esforço para construir o zkEVM for bem-sucedido, o ecossistema Ethereum certamente continuará a manter uma vantagem competitiva sobre outras L1s alternativas.
O espaço zkEVM provavelmente esquentará nos próximos meses, à medida que zkSync chega à mainnet, Scroll, Polygon zkEVM executa testnet.
ISENÇÃO DE RESPONSABILIDADE: As informações neste site são fornecidas como comentários gerais do mercado e não constituem aconselhamento de investimento. Recomendamos que você faça sua própria pesquisa antes de investir.
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