Тази статия е предоставена от общността. Авторът е Кени Ли, съосновател на Manta Network, програмируем протокол за ниво 1 на поверителност, захранван от технология за доказателства за нулеви знания.
Мненията в тази статия са на сътрудника/автора и не отразяват непременно тези на Binance Academy.
Резюме
Виртуална машина Ethereum с нулеви знания (zkEVM) е машина на състоянието на Ethereum, която може да изпълнява смарт договори по начин, съвместим с технологията за доказателства за нулеви знания (ZKP).
zkEVM разширяват възможностите на сборните пакети с нулево знание (zk-rollup-и) на Ethereum за поддръжка на децентрализирани приложения (DApp-ове).
zkEVM улесняват внедряването както на съществуващи, така и на нови проекти на Ethereum с помощта на ZKP за подобряване на екосистемата на Ethereum.
Въведение
Първоначалните разработчици на Ethereum не вземат предвид ZKP технологията, когато за първи път предлагат мрежата през 2014 г. През последните години обаче ZKP привлече вниманието и се очаква да играе много по-видна роля в блокчейн пространството. Като такива, усилията за комбиниране на ZKP технологията и виртуалната машина на Ethereum се засилиха.
За да разберем какво представлява zkEVM, нека първо прегледаме накратко двете му основни концепции: zk-rollup-и и EVM.
Какво представляват Zk-rollup-ите?
Rollup-ът е решение за мащабиране, което компилира множество изпълнения на трансакции извън основния блокчейн и изпраща данните обратно към основната мрежа като една трансакция. Този процес увеличава пропускателната способност, като същевременно намалява разходите за изпълнение на тези трансакции.
В Ethereum трансакциите в rollup-а се компресират и изпращат към основната мрежа на Ethereum за цената на проверка на една трансакция. Основната мрежа на Ethereum осигурява сетълмент и проверява данните за трансакциите, съдържащи се в rollup-а.
Zk-rollup е вид rollup, който използва ZKP технология, криптографска технология, която позволява валидността на част от информацията да бъде проверена, без да се разкрива самата информация. Zk-rollup-ите не е необходимо да публикуват всички данни за трансакциите в основната мрежа на Ethereum; те се нуждаят само от разлики в състоянието (като промени в състоянието на потребителския акаунт) и доказателство за валидност, намалявайки таксите за газ в процеса.
Сигурността на zk-rollup-ите идва от ZKP криптографията, където криптографските средства се използват за проверка на доказателство и постигане на надеждност. Това е различно от други rollup-и, като например оптимистичните rollup-и, чиято сигурност идва от икономическата теория на игрите, където злонамерените участници са демотивирани от потенциални загуби, а претендентите са мотивирани от стимули.
Какво е EVM?
EVM е машина на състоянието, в която работят системата за акаунти в Ethereum и смарт договорите. Всяко изпълнение на смарт договор задейства EVM да премине от старо състояние към ново състояние. EVM дефинира правилото за изчисляване на нови и валидни състояния от един блок към друг.
Състоянието е важна концепция в Ethereum. Това е структура от данни на Merkle Patricia Trie, която представя текущото състояние на Ethereum и позволява на всеки да проследи информацията за трансакцията от текущия блок чак до блока генезис.
Всички възли, участващи в поддържането на Ethereum, съществуват, за да осигурят непрекъснатост и консенсус, което позволява на всеки възел да вижда точното текущо състояние. EVM играе критична роля за поддържането на тази последователност.
Как работи ZkEVM?
EVM не поддържа ZKP по подразбиране. zkEVM има за цел да осигури непрекъснатост на състоянието на Ethereum, като същевременно предоставя доказателство, че цялата информация е правилна. По този начин различните фактори, участващи в изчисляването на тези процеси, се проверяват, като същевременно се запазва сигурността и поверителността.
zkEVM прави това, като репликира средата на Ethereum като zk-rollup-и. То взема първоначалното състояние, изчислява всички трансакции, след което извежда ново, актуализирано състояние заедно със съпътстващ ZKP. Това доказателство се предава на смарт договор за проверка, който проверява коректността на изхода както на първоначалното, така и на новото състояние, без да се налага да проверява всички трансакции поотделно.
Тъй като zkEVM са базирани на EVM, разработчиците могат лесно да пренасят Ethereum DApp-ове и смарт договори към zkEVM, без да се налага да извършват работа по разработка на ZKP. С други думи, zkEVM позволяват на zk-rollup-ите да изпълняват смарт договори, в допълнение към суапове на токени и плащания, поддържани преди без zkEVM.
Благодарение на функцията за съвместимост на EVM, разработчиците могат да създават нови продукти, използвайки съществуващи EVM инструменти и език за програмиране, Solidity, докато се наслаждават на подобрената сигурност, която идва със zkEVM. Същите предимства важат и за потребителите — те могат да продължат да използват същите DApp-ове и познати инструменти, но с допълнителна сигурност и поверителност.
EVM съвместимост срещу EVM еквивалентност
Когато блокчейн се нарича EVM-съвместим, това означава, че той предлага среда, която може да внедри DApp-ове, написани на езика за програмиране Solidity. Solidity е предназначен за разработване на смарт договори, които работят в мрежата Ethereum.
Всъщност разработчиците на Ethereum могат да копират и поставят кода на съществуващи DApp-ове от Ethereum и да го разположат на други съвместими с EVM блокчейни с минимални модификации. За потребителите всеки блокчейн адрес, съвместим с EVM, е същият като техния Ethereum адрес.
Това означава, че адресите са съвместими с основните портфейли като Metamask и Trust Wallet. Понастоящем основните блокчейни, съвместими с EVM, включват BNB Chain, Avalanche C-Chain и Polygon.
Съвместимостта на EVM не трябва да се бърка с еквивалентността на EVM, което означава, че от гледна точка на разработчиците на DApp-ове, rollup-ите от слой 2 са почти идентични с тези от слой 1 на Ethereum.
Ако използваме аналогия с операционната система, еквивалентността на EVM е подобна на възстановяване на файлове и настройки чрез Apple Cloud, ако предишният и новият компютър на потребителя работят на операционната система на Apple.
За разлика от това, EVM съвместимостта означава, че ако нов компютър премине към система Windows, оригиналните файлове трябва да бъдат изтеглени чрез облачно хранилище и конвертирани, за да възстановят предпочитаните настройки и старите файлове.
Различни видове ZkEVM
Генерирането и потвърждаването на ZKP директно с помощта на EVM е изключително бавно, тъй като Ethereum първоначално не е проектиран да поддържа ZKP технологията. В някои случаи може да отнеме няколко часа. Наложително е обаче да се постигне баланс между съвместимостта с EVM и ефективността на ZKP.
Основателят на Ethereum Виталик Бутерин категоризира zkEVM в следните четири типа. Подобно на трилемата на блокчейн, всеки от тях има различни компромиси между ефективността на производителността на ZKP и съвместимостта с EVM.
Тип 1: Еквивалентност на ниво консенсус — zkEVM, който е напълно еквивалентен на Ethereum
На ниво консенсус zkEVM тип 1 — известен също като закрепен rollup — е еквивалентен на Ethereum, а състоянието на блокчейна zkEVM и трансакциите са идентични с тези на Ethereum. Те могат взаимно да проверяват блокове и да се използват директно с клиенти за изпълнение на Ethereum.
ZkEVM от тип 1 правят самия Ethereum по-мащабируем и могат да бъдат въведени директно в основната мрежа на Ethereum. Недостатъкът е, че ефективността на ZKP е изключително ниска и изисква голямо количество изчисления за проверка. Решението е в бъдеще да се използват широкомащабни паралелни валидатори или специализирани интегрални схеми за zk-SNARK.
ZkEVM от тип 1 с висока ZK ефективност биха били най-идеалната форма на zkEVM. В момента има много проекти за изграждане или проучване на този тип zkEVM.
Тип 2: Еквивалентност на ниво байткод — напълно еквивалентни на EVM
Тип 2 е напълно еквивалентен на EVM, но не и на Ethereum. Той се различава от Ethereum по отношение на структурите на данните (като структура на блокове и дърво на състоянието) и изтрива някои операции на стека, които не са удобни за ZK.
Той е напълно съвместим със съществуващите DApp-ове на Ethereum, инструменти за отстраняване на грешки и инфраструктура за разработчици. Еквивалентността на ниво байткод може да ускори времето за доказване, макар и не значително. Ясен недостатък на тип 2 е, че е скъп, не е синергичен със ZK, с ниска и скъпа ефективност.
Тип 2.5: Подобно на Тип 2, но с промени в таксите за газ
Тип 2.5 споделя предимствата и недостатъците на Тип 2, но има малко по-ниски такси за газ.
Тип 3: Еквивалентност на ниво байткод — почти еквивалентни на EVM
Базиран на Тип 2, Тип 3 допълнително жертва съвместимостта за подобрена ZK ефективност. Той изтрива функции, които са трудни за изпълнение на zkEVM, като прекомпилиране, така че някои кодове, използвани в DApp-ове, които изискват тази функция, трябва да бъдат пренаписани.
Тип 4: Еквивалентност на ниво език за разработка — език на високо ниво, еквивалентен на EVM
EVM от тип 4 имат най-висока ZK производителност, но относително по-ниска съвместимост.
Заключителни мисли
Основната цел на внедряването на zkEVM е да разшири поддръжката на изчислението на ZKP до изпълнение на смарт договори и по този начин да разшири DApp-овете до всички съвместими с EVM протоколи. Но приложенията на ZKP не спират до тук.
ZKP технологията потенциално може да бъде съвместима със случаи на използване на Web2. Комбинирането на различни случаи на използване на Web2 със ZKP може да направи Web3 приложенията по-гладки и лесни за използване. Освен това ще предостави на потребителите, които вече са свикнали с традиционните интернет браузъри, достъп до Web3 и на свой ред ще стимулира приемането на Web3.
Допълнителни статии
Какво е доказателство за нулеви знания и как то влияе на блокчейна?
Сборни пакети - оптимистични срещу нулеви знания: Каква е разликата?
Подобряване на крипто прозрачността с доказателства за нулеви знания
Отказ от отговорност и предупреждение за риск: Това съдържание ви се представя на база „както е“ само за обща информация и образователни цели, без твърдения или гаранция от какъвто и да е вид. Не трябва да се тълкува като финансов, правен или друг професионален съвет, нито има за цел да препоръча покупката на конкретен продукт или услуга. Трябва да потърсите личен съвет от подходящи професионални съветници. Когато статията е предоставена от сътрудник трета страна, имайте предвид, че тези изразени мнения принадлежат на сътрудника трета страна и не отразяват непременно тези на Binance Academy. Моля, прочетете нашия пълен отказ от отговорност тук за повече подробности. Цените на цифровите активи могат да бъдат нестабилни. Стойността на вашата инвестиция може да намалее или да се повиши и може да не си върнете инвестираната сума. Вие носите цялата отговорност за вашите инвестиционни решения и Binance Academy не носи отговорност за каквито и да било загуби, които може да понесете. Този материал не трябва да се тълкува като финансов, правен или друг професионален съвет. За повече информация вижте нашите Условия за ползване и Предупреждението за риск.