Αυτό το άρθρο είναι μια υποβολή από την κοινότητα. Συγγραφέας είναι ο Kenny Li, συνιδρυτής του δικτύου Manta, ενός πρωτοκόλλου απορρήτου επιπέδου 1 με δυνατότητα προγραμματισμού, το οποίο υποστηρίζεται από την τεχνολογία απόδειξης μηδενικής γνώσης.
Οι απόψεις σε αυτό το άρθρο είναι του συντάκτη/συγγραφέα και δεν αντιπροσωπεύουν απαραίτητα εκείνες της Ακαδημίας Binance.
TL;DR
Μια εικονική μηχανή Ethereum μηδενικής γνώσης (zkEVM) είναι μια μηχανή κατάστασης Ethereum που μπορεί να εκτελεί έξυπνες συμβάσεις με τρόπο συμβατό με τεχνολογία απόδειξης μηδενικής γνώσης (ZKP).
Οι zkEVM επεκτείνουν τις δυνατότητες των rollup μηδενικής γνώσης (zk-rollups) στο Ethereum για να υποστηρίξουν αποκεντρωμένες εφαρμογές (dApp).
Οι zkEVM διευκολύνουν την ανάπτυξη τόσο υφιστάμενων όσο και νέων έργων Ethereum με τη χρήση ZKP για να ενισχύσουν το οικοσύστημα Ethereum.
Εισαγωγή
Οι αρχικοί προγραμματιστές του Ethereum δεν έλαβαν υπόψη την τεχνολογία ZKP όταν πρότειναν για πρώτη φορά το δίκτυο το 2014. Ωστόσο, τα τελευταία χρόνια, η ZKP έχει τραβήξει την προσοχή και αναμένεται να διαδραματίσει πολύ πιο σημαντικό ρόλο στον χώρο του blockchain. Συνεπώς, οι προσπάθειες να συνδυαστούν η τεχνολογία ZKP και η εικονική μηχανή του Ethereum έχουν εντατικοποιηθεί.
Για να κατανοήσετε τι είναι μια zkEVM, ας δούμε πρώτα εν συντομία τις δύο βασικές έννοιες: zk-rollup και EVM.
Τι είναι τα Zk-Rollup;
Ένα rollup είναι μια λύση κλιμάκωσης που συνδυάζει πολυάριθμες εκτελέσεις συναλλαγών εκτός της κύριας αλυσίδας και στέλνει τα δεδομένα στο βασικό δίκτυο ως μια ενιαία συναλλαγή. Αυτή η διαδικασία ενισχύει την απόδοση, μειώνοντας παράλληλα το κόστος εκτέλεσης αυτών των συναλλαγών.
Στο Ethereum, οι συναλλαγές εντός ενός rollup ομαδοποιούνται και υποβάλλονται στο mainnet του Ethereum με το κόστος επαλήθευσης μιας μεμονωμένης συναλλαγής. Το mainnet του Ethereum πραγματοποιεί τον διακανονισμό και επαληθεύει τα δεδομένα των συναλλαγών που περιέχονται στο rollup.
Ένα zk-rollup είναι ένας τύπος rollup που χρησιμοποιεί την τεχνολογία ZKP, μια κρυπτογραφική τεχνολογία που δίνει τη δυνατότητα επαλήθευσης της εγκυρότητας μιας πληροφορίας χωρίς να αποκαλύπτεται η ίδια η πληροφορία. Τα zk-rollup δεν χρειάζεται να δημοσιεύουν όλα τα δεδομένα συναλλαγών στο mainnet του Ethereum, αλλά χρειάζονται μόνο αλλαγές κατάστασης (όπως αλλαγές στην κατάσταση του λογαριασμού του χρήστη) και απόδειξη εγκυρότητας, μειώνοντας παράλληλα τις προμήθειες gas.
Η ασφάλεια των zk-rollup προκύπτει από την κρυπτογράφηση ZKP, όπου χρησιμοποιούνται κρυπτογραφικά μέσα για να επαληθευτεί η απόδειξη και να επιτευχθεί το μη εμπιστεύσιμο σύστημα. Αυτό διαφέρει από άλλα rollup όπως τα optimistic rollup, των οποίων η ασφάλεια προκύπτει από τη θεωρία των οικονομικών παιχνιδιών, όπου οι κακόβουλοι παράγοντες χάνουν το κίνητρο από πιθανές ζημίες και οι ανταγωνιστές κερδίζουν κίνητρα.
Τι είναι η EVM;
Η EVM είναι μια μηχανή κατάστασης στην οποία εκτελούνται το σύστημα λογαριασμού Ethereum και οι έξυπνες συμβάσεις. Κάθε εκτέλεση έξυπνης σύμβασης ενεργοποιεί τη μετάβαση της EVM από μια παλιά κατάσταση σε μια νέα κατάσταση. Η EVM ορίζει τον κανόνα για τον υπολογισμό νέων και έγκυρων καταστάσεων από το ένα block στο άλλο.
Η κατάσταση είναι μια σημαντική έννοια στο Ethereum. Πρόκειται για μια δομή δεδομένων Merkle Patricia Trie που αντιπροσωπεύει την τρέχουσα κατάσταση του Ethereum και παρέχει τη δυνατότητα σε οποιονδήποτε να εντοπίσει πληροφορίες συναλλαγών από το τρέχον block μέχρι το block γένεσης.
Όλοι οι κόμβοι που εμπλέκονται στη διατήρηση του Ethereum υπάρχουν για να διασφαλίζουν τη συνέχεια και τη συναίνεση, γεγονός που εξασφαλίζει σε κάθε κόμβο την ακριβή τρέχουσα κατάσταση. Η EVM συμβάλλει καθοριστικά στη διατήρηση αυτής της συνέπειας.
Πώς λειτουργεί μια ZkEVM;
Η EVM δεν υποστηρίζει ZKP από προεπιλογή. Η zkEVM έχει ως στόχο να διασφαλίσει τη συνέχεια της κατάστασης του Ethereum, παρέχοντας ταυτόχρονα απόδειξη ότι όλες οι πληροφορίες είναι σωστές. Με αυτόν τον τρόπο, οι διάφοροι παράγοντες που εμπλέκονται στον υπολογισμό αυτών των διαδικασιών επαληθεύονται, διατηρώντας παράλληλα την ασφάλεια και την ιδιωτικότητα.
Η zkEVM το πετυχαίνει αυτό αναπαράγοντας το περιβάλλον του Ethereum ως zk-rollup. Παίρνει την αρχική κατάσταση, υπολογίζει όλες τις συναλλαγές και στη συνέχεια παράγει μια νέα, ενημερωμένη κατάσταση μαζί με ένα αντίστοιχο ZKP. Αυτή η απόδειξη υποβάλλεται σε μια έξυπνη σύμβαση επαλήθευσης που ελέγχει την ορθότητα τόσο της αρχικής όσο και της νέας κατάστασης, χωρίς να χρειάζεται να επαληθεύσει όλες τις συναλλαγές ξεχωριστά.
Επειδή οι zkEVM βασίζονται στην EVM, οι προγραμματιστές μπορούν εύκολα να μεταφέρουν dApp και έξυπνες συμβάσεις του Ethereum σε zkEVM χωρίς να χρειάζεται να εκτελέσουν εργασίες ανάπτυξης ZKP. Με άλλα λόγια, οι zkEVM επιτρέπουν στα zk-rollup να εκτελούν έξυπνες συμβάσεις, εκτός από τις ανταλλαγές Token και τις πληρωμές που υποστηρίζονταν ήδη χωρίς zkEVM.
Χάρη στη λειτουργία συμβατότητας της EVM, οι προγραμματιστές μπορούν να αναπτύσσουν νέα προϊόντα χρησιμοποιώντας τα υπάρχοντα εργαλεία EVM και τη γλώσσα προγραμματισμού Solidity, ενώ παράλληλα απολαμβάνουν την ενισχυμένη ασφάλεια που προσφέρει η zkEVM. Τα ίδια πλεονεκτήματα ισχύουν και για τους χρήστες — μπορούν να συνεχίσουν να χρησιμοποιούν τις ίδιες dApp και τα ίδια γνωστά εργαλεία, αλλά με μεγαλύτερη ασφάλεια και προστασία του απορρήτου.
Συμβατότητα EVM και ισοδυναμία EVM
Όταν ένα blockchain χαρακτηρίζεται ως συμβατό με την EVM, σημαίνει ότι προσφέρει ένα περιβάλλον που μπορεί να αναπτύξει dApp που έχουν γραφτεί στη γλώσσα προγραμματισμού Solidity. Το Solidity έχει σχεδιαστεί για την ανάπτυξη έξυπνων συμβάσεων που εκτελούνται στο δίκτυο Ethereum.
Στην πραγματικότητα, οι προγραμματιστές του Ethereum μπορούν να αντιγράψουν και να επικολλήσουν τον κώδικα των υφιστάμενων dApp από το Ethereum και να τον αναπτύξουν σε άλλες αλυσίδες συμβατές με την EVM με ελάχιστες τροποποιήσεις. Για τους χρήστες, οποιαδήποτε διεύθυνση αλυσίδας συμβατή με EVM είναι η ίδια με τη διεύθυνσή τους Ethereum.
Αυτό σημαίνει ότι οι διευθύνσεις είναι συμβατές με δημοφιλή πορτοφόλια όπως το Metamask και το Trust Wallet. Προς το παρόν, οι κύριες αλυσίδες συμβατές με EVM περιλαμβάνουν τις BNB Chain, Avalanche C-Chain και Polygon.
Η συμβατότητα EVM δεν πρέπει να συγχέεται με την ισοδυναμία EVM, η οποία σημαίνει ότι από την πλευρά του προγραμματιστή dApp, τα rollup επιπέδου 2 είναι σχεδόν πανομοιότυπα με το Ethereum επιπέδου 1.
Για να χρησιμοποιήσουμε μια αναλογία λειτουργικού συστήματος, η ισοδυναμία EVM είναι παρόμοια με την αποκατάσταση αρχείων και ρυθμίσεων μέσω του Apple Cloud, εάν ο προηγούμενος και ο νέος υπολογιστής ενός χρήστη χρησιμοποιούν το λειτουργικό σύστημα της Apple.
Αντιθέτως, η συμβατότητα EVM σημαίνει ότι εάν ένας νέος υπολογιστής μεταβεί σε ένα σύστημα Windows, τα αρχικά αρχεία πρέπει να αποθηκευτούν μέσω αποθήκευσης στο cloud και να μετατραπούν για να ανακτηθούν οι προτιμώμενες ρυθμίσεις και τα παλιά αρχεία.
Διαφορετικοί τύποι ZkEVM
Η παραγωγή και επαλήθευση ZKP απευθείας με τη χρήση EVM είναι εξαιρετικά χρονοβόρα, επειδή το Ethereum δεν σχεδιάστηκε εξαρχής για να υποστηρίζει την τεχνολογία ZKP. Σε ορισμένες περιπτώσεις, μπορεί να χρειαστούν αρκετές ώρες. Ωστόσο, είναι απαραίτητο να βρεθεί μια ισορροπία μεταξύ της συμβατότητας της EVM και της αποτελεσματικότητας του ZKP.
Ο ιδρυτής του Ethereum, ο Vitalik Buterin, κατηγοριοποίησε τα zkEVM στους ακόλουθους τέσσερις τύπους. Όπως συμβαίνει και με το τριπλό δίλημμα του Blockchain, το καθένα έχει διαφορετικό συμβιβασμό μεταξύ της αποδοτικότητας των επιδόσεων ZKP και της συμβατότητας EVM.
Τύπος 1: Ισοδυναμία σε επίπεδο συναίνεσης — zkEVM που είναι απολύτως ισοδύναμο με το Ethereum
Σε επίπεδο συναίνεσης, ένα zkEVM τύπου 1 — γνωστό και ως enshrined rollup — είναι ισοδύναμο με το Ethereum και η κατάσταση και οι συναλλαγές της αλυσίδας zkEVM ταιριάζουν με αυτές του Ethereum. Μπορούν να επαληθεύουν από κοινού block και να χρησιμοποιούνται άμεσα με τους πελάτες εκτέλεσης του Ethereum.
Τα zkEVM τύπου 1 παρέχουν στο Ethereum μεγαλύτερη κλιμάκωση και μπορούν να εισαχθούν απευθείας στο mainnet του Ethereum. Το μειονέκτημα είναι ότι η απόδοση της ZKP είναι εξαιρετικά χαμηλή και απαιτεί μεγάλο όγκο υπολογισμών για την επαλήθευση. Η λύση είναι να χρησιμοποιούνται στο μέλλον παράλληλοι επικυρωτές μεγάλης κλίμακας ή εξειδικευμένα ολοκληρωμένα κυκλώματα για κυβικά γραφήματα μηδενικής γνώσης (zk-SNARK).
Οι zkEVM τύπου 1 με υψηλή απόδοση ZK θα ήταν η ιδανικότερη μορφή zkEVM. Προς το παρόν, υπάρχουν πολλά έργα που δημιουργούν ή διερευνούν αυτόν τον τύπο zkEVM.
Τύπος 2: Ισοδυναμία σε επίπεδο κώδικα byte — πλήρως ισοδύναμη με την EVM
Ο τύπος 2 είναι απολύτως ισοδύναμος με την EVM, αλλά όχι με το Ethereum. Διαφέρει από το Ethereum όσον αφορά τις δομές δεδομένων (όπως η δομή block και το δέντρο καταστάσεων) και διαγράφει ορισμένες λειτουργίες στοίβας που δεν ευνοούν το ZK.
Είναι πλήρως συμβατό με τις υπάρχουσες dApp του Ethereum, τα εργαλεία εντοπισμού σφαλμάτων και την υποδομή για προγραμματιστές. Η ισοδυναμία σε επίπεδο κώδικα byte μπορεί να επιταχύνει τους χρόνους του χρήστη που αποδεικνύει, αν και όχι σημαντικά. Ένα σαφές μειονέκτημα του Τύπου 2 είναι ότι είναι ακριβός, δεν συνεργάζεται με την ZK, έχει χαμηλή και ακριβή απόδοση.
Τύπος 2.5: Μοιάζει με τον τύπο 2 αλλά διαφέρει στις προμήθειες gas
Ο τύπος 2.5 έχει τα ίδια πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα με τον τύπο 2, αλλά οι προμήθειες gas είναι ελαφρώς χαμηλότερες.
Τύπος 3: Ισοδυναμία σε επίπεδο κώδικα byte — σχεδόν ισοδύναμη με την EVM
Με βάση τον τύπο 2, ο τύπος 3 θυσιάζει ακόμη περισσότερο τη συμβατότητα για βελτιωμένη απόδοση της ZK. Διαγράφει λειτουργίες που είναι δύσκολο να υλοποιηθούν στην zkEVM, όπως οι προεπιλογές, οπότε ένα επίπεδο κωδικοποίησης που χρησιμοποιείται σε dApp που απαιτούν αυτήν τη λειτουργία πρέπει να αναδιατυπωθεί.
Τύπος 4: Ισοδυναμία σε επίπεδο γλωσσικής ανάπτυξης — γλώσσα υψηλού επιπέδου ισοδύναμη με EVM
Τα EVM τύπου 4 έχουν τις υψηλότερες αποδόσεις ZK αλλά σχετικά υποβαθμισμένη συμβατότητα.
Συμπεράσματα
Ο βασικός σκοπός της εφαρμογής zkEVM είναι να επεκτείνει την υποστήριξη του υπολογισμού ZKP στην εκτέλεση έξυπνων συμβάσεων και με αυτόν τον τρόπο, να επεκτείνει τα dApp σε όλα τα πρωτόκολλα που είναι συμβατά με EVM. Όμως οι εφαρμογές των ZKP δεν σταματούν εδώ.
Η τεχνολογία ZKP μπορεί ενδεχομένως να είναι συμβατή με περιπτώσεις χρήσης Web2. Ο συνδυασμός διάφορων περιπτώσεων χρήσης του Web2 με το ZKP θα μπορούσε να κάνει τις εφαρμογές Web3 πιο εύχρηστες και φιλικές προς τον χρήστη. Επίσης, θα μπορούσε να παρέχει στους χρήστες που έχουν ήδη συνηθίσει τα παραδοσιακά προγράμματα περιήγησης στο διαδίκτυο πρόσβαση στο Web3 και, συνεπώς, να προωθήσει την υιοθέτηση του Web3.
Για περαιτέρω ανάγνωση
Τι είναι η απόδειξη μηδενικής γνώσης και πώς επηρεάζει το Blockchain;
Optimistic Rollup ή Rollup μηδενικής γνώσης: Ποια είναι η διαφορά;
Αποποίηση ευθυνών και Προειδοποίηση κινδύνου: Αυτό το περιεχόμενο παρουσιάζεται σε εσάς "ως έχει" μόνο για γενική ενημέρωση και εκπαιδευτικούς σκοπούς, χωρίς καμία δήλωση ή εγγύηση οποιουδήποτε είδους. Δεν θα πρέπει να ερμηνεύεται ως οικονομική, νομική ή άλλη επαγγελματική συμβουλή, ούτε σκοπεύει να προτείνει την αγορά οποιουδήποτε συγκεκριμένου προϊόντος ή υπηρεσίας. Θα πρέπει να αναζητήσετε μόνοι σας συμβουλές από κατάλληλους επαγγελματίες συμβούλους. Όταν το άρθρο αποτελεί συνεισφορά τρίτου, λάβετε υπόψη ότι οι απόψεις που εκφράζονται ανήκουν στον τρίτο συνεισφέροντα και δεν αντικατοπτρίζουν απαραίτητα εκείνες της Ακαδημίας Binance. Διαβάστε την πλήρη δήλωση αποποίησης ευθυνών εδώ για περισσότερες λεπτομέρειες. Οι τιμές των ψηφιακών περιουσιακών στοιχείων ενδέχεται να είναι ασταθείς. Η αξία της επένδυσής σας μπορεί να μειωθεί ή να αυξηθεί, καθώς είναι πιθανό και να μην σας επιστραφεί το ποσό που επενδύσατε. Έχετε την αποκλειστική ευθύνη για τις αποφάσεις σχετικά με τις επενδύσεις σας και η Ακαδημία Binance δεν φέρει καμία ευθύνη για οποιαδήποτε ζημία που μπορεί να προκύψει. Αυτό το υλικό δεν πρέπει να ερμηνεύεται ως οικονομική, νομική ή άλλη επαγγελματική συμβουλή. Για περισσότερες πληροφορίες, ανατρέξτε στους Όρους Χρήσης και την Προειδοποίηση κινδύνου.