Mit 6 ZkEVM-Projekten das wahre Potenzial von Ethereum für Skalierbarkeit und Datenschutz freisetzen

Die Layer-2-Skalierung ist eines der kritischsten Probleme in der Blockchain-Branche und wir müssen vor dem nächsten Krypto-Bullenlauf robuste Lösungen entwickeln! Anfang 2022 gab es viele Probleme, da Ethereum L1 mit Tausenden von Transaktionen verstopft war, was bei NFT-Käufern und Defi-Händlern für große Frustration sorgte. zkEVMs sind eine der innovativsten und beliebtesten Lösungen!

Was ist zkEVM?

zkEVM (Zero-Knowledge Ethereum Virtual Machine) ist eine Variante der Ethereum Virtual Machine (EVM), die die Erstellung und Ausführung von Smart Contracts in einer Zero-Knowledge-Umgebung ermöglicht.

zkEVM ermöglicht die Ausführung intelligenter Verträge auf eine Weise, die die Vertragsbedingungen und die Privatsphäre der am Vertrag beteiligten Daten schützt. Dies wird durch wissensfreie Beweise erreicht, bei denen es sich um kryptografische Beweise handelt, die es einer Partei ermöglichen, einer anderen Partei zu beweisen, dass eine bestimmte Aussage wahr ist, ohne weitere Informationen über die Aussage preiszugeben.

Es gibt viele verschiedene Arten von zkEVMs und es ist wichtig, zwischen ihnen zu unterscheiden. Während jeder dieser Typen bestrebt ist, das bestmögliche zkEVM zu erstellen, versuchen sie alle, dieses Ziel auf unterschiedliche Weise zu erreichen.

1. Typ 1 (Vollständiges Ethereum – Äquivalent) – Diese zkEVMs verändern keinen Teil des Ethereum-Systems und streben eine vollständige Äquivalenz an. Beispiele hierfür sind Taiko und PSE.

2. Typ 2 (Full EVM – Äquivalent) – Diese zkEVMs sehen genauso aus wie Ethereum, unterscheiden sich jedoch in Aspekten wie Datenstrukturen und Zustandsbäumen. Beispiele hierfür sind Scroll und Polygon Hermez.

3. Typ 2.5 (EVM – entspricht den Gaskosten, außer) – Diese zkEVMs erhöhen die Gaskosten erheblich, um bestimmte Vorgänge im EVM zu berücksichtigen, die sehr schwer zk-nachweisbar sind. Dadurch können einige Entwicklertools kaputt gehen, daher müssen Entwickler hier bei der Bereitstellung von dApps vorsichtig sein.

4. Typ 3 (fast äquivalent zu EVM) – Diese zkEVMs sind fast äquivalent zu EVM, müssen jedoch einige Abstriche machen und Funktionen entfernen, die in einem zkEVM-System schwer zu implementieren sind. Nur sehr wenige Projekte möchten Typ 3 werden und sollten als Übergangszustand betrachtet werden, bevor sie auf Typ 2.5 oder Typ 2 migrieren

5. Typ 4 (Hochsprachenäquivalent) – Diese zkEVMs sind auf Sprachebene kompatibel (Solidity, Vyper). Sie nehmen intelligente Verträge, die in diesen Sprachen geschrieben sind, und ermöglichen es, sie in einer anderen Sprache zu kompilieren, die zum Aufbau von zkEVM-Systemen verwendet wird. Derzeit ist zkSync eine solche zkEVM-Implementierung.

Eine ausführlichere technische Erklärung sowie die Vor- und Nachteile der einzelnen zkEVM-Typen finden Sie im Blog von Vitalik.

Was ist ZK-Rollup?

zk-rollup ist eine Layer-2-Skalierungslösung für Blockchain-Netzwerke. Es ermöglicht die Verarbeitung von Transaktionen außerhalb der Kette und die anschließende „Aggregation“ zu einer einzigen On-Chain-Transaktion, wodurch die Belastung der Hauptblockchain verringert und der Transaktionsdurchsatz erhöht wird.

Bei zk-rollup werden Transaktionen von einer Reihe von Validatoren verarbeitet, die für die Sicherstellung der Korrektheit der Transaktionen verantwortlich sind. Diese Validatoren erstellen einen wissensfreien Beweis, einen kryptografischen Beweis, der beweist, dass eine Aussage wahr ist, ohne zusätzliche Informationen über die Aussage preiszugeben. Anschließend werden wissensfreie Beweise zu On-Chain-Transaktionen hinzugefügt, sodass Transaktionen überprüft werden können, ohne dass jede Transaktion auf der Hauptblockchain verarbeitet werden muss.

zkEVM und zk-Rollups

Ein wesentlicher Unterschied zwischen zk-rollups und zkEVMs besteht darin, dass zk-rollups den Schwerpunkt auf Skalierbarkeit legen, während sich zkEVMs auf den Datenschutz konzentrieren. Mit zk-rollup können große Mengen an Transaktionen außerhalb der Kette verarbeitet werden, während gleichzeitig die Sicherheit und Integrität der Ethereum-Hauptkette gewahrt bleibt. zkEVM hingegen ermöglicht die Ausführung von Smart Contracts unter Wahrung der Privatsphäre und ermöglicht so die Erstellung privater, vertraulicher Transaktionen auf der Ethereum-Plattform.

Sowohl zk-rollup als auch zkEVM sind bedeutende Innovationen, die dazu beitragen, die Skalierbarkeit und den Datenschutz von Ethereum zu verbessern. Sie alle haben das Potenzial, die Fähigkeiten der Ethereum-Plattform erheblich zu verbessern und sie für eine Vielzahl von Anwendungen nützlicher zu machen.

Nachdem wir nun die Grundlagen von zkEVM und zk-Rollups verstanden haben, werfen wir einen genaueren Blick auf die verschiedenen Projekte, die zkEVM implementieren.

Keine Synchronisation

zkSync ist die Layer-2-Skalierungslösung von Ethereum, die darauf ausgelegt ist, die Skalierbarkeit und Geschwindigkeit des Ethereum-Netzwerks zu erhöhen. Es basiert auf wissensfreien Beweisen und ermöglicht die Überprüfung von Transaktionen, ohne dass zugrunde liegende Daten preisgegeben werden. Dies ermöglicht es zkSync, Off-Chain-Transaktionen abzuwickeln, was bedeutet, dass diese nicht in der Ethereum-Blockchain selbst aufgezeichnet werden. Stattdessen werden sie in einer separaten Off-Chain-Datenstruktur namens „Merkle-Baum“ aufgezeichnet.

Ein Hauptmerkmal von zkSync besteht darin, dass es einen „optimistischen“ Transport verwendet, der es Benutzern ermöglicht, Transaktionen zu senden und zu empfangen, ohne auf deren Bestätigung in der Ethereum-Blockchain warten zu müssen. Dies verkürzt die Transaktionszeiten erheblich und ermöglicht einen höheren Transaktionsdurchsatz.

Neben der Verwendung von Zero-Knowledge-Proofs und optimistischen Übertragungen nutzt zkSync mehrere andere Techniken, um die Skalierbarkeit und Sicherheit zu verbessern. Dazu gehören die Signaturaggregation, die es ermöglicht, mehrere Signaturen zu einer einzigen Signatur zu komprimieren, und die Multi-Chain-Unterstützung, die zkSync bei der Interaktion mit anderen Blockchain-Netzwerken unterstützt.

Insgesamt zielt zkSync darauf ab, eine skalierbare und sichere Plattform für dezentrale Anwendungen (dApps) und andere Ethereum-basierte Projekte bereitzustellen. Durch die Ermöglichung schnellerer und effizienterer Transaktionen soll es für Entwickler einfacher werden, dApps zu erstellen und bereitzustellen, sowie für Benutzer, mit ihnen zu interagieren.

Eine der größten Herausforderungen bei zkSync ist die Notwendigkeit, Skalierbarkeit und Sicherheit in Einklang zu bringen. Der Einsatz von Zero-Knowledge-Proofs und anderen Techniken ermöglicht zwar schnellere und effizientere Transaktionen, bringt aber auch zusätzliche Komplexität und potenzielle Schwachstellen mit sich. Daher arbeitet zkSync ständig daran, seine Technologie zu verbessern und zu verfeinern, um sicherzustellen, dass sie so sicher und robust wie möglich ist.

Trotz dieser Herausforderungen hat zkSync seit seiner Einführung im Jahr 2020 erhebliche Fortschritte gemacht und eine starke Anhängerschaft bei Entwicklern und Benutzern gewonnen. Sein einzigartiger Ansatz zur Skalierung von Ethereum hat erhebliche Aufmerksamkeit und Investitionen auf sich gezogen und hat das Potenzial, eine wichtige Rolle bei der zukünftigen Entwicklung des Ethereum-Ökosystems zu spielen.

Starkware-Produkte

Starkware ist ein Projekt, das ein Protokoll namens StarkNet entwickelt hat. StarkNet ist eine Layer-2-Skalierungslösung, die darauf ausgelegt ist, die Effizienz und Skalierbarkeit von Blockchains zu steigern, insbesondere von solchen, die Smart Contracts verwenden.

Ein Hauptmerkmal von StarkNet ist die Verwendung von STARKs, einem wissensfreien Beweissystem, das es Benutzern ermöglicht, die Richtigkeit von Berechnungen nachzuweisen, ohne die zugrunde liegenden Daten preiszugeben. Dies ermöglicht mehr Privatsphäre und Sicherheit im Netzwerk sowie die Möglichkeit, komplexe Berechnungen durchzuführen, ohne dass ein vertrauenswürdiger Dritter erforderlich ist.

StarkNet nutzt außerdem die Sharding-Technologie, die es ermöglicht, die Blockchain in mehrere kleinere Ketten oder „Shards“ aufzuteilen, die parallel verarbeitet werden können. Dies ermöglicht einen höheren Durchsatz und schnellere Transaktionszeiten, da jeder Shard unabhängig von den anderen Shards verarbeitet werden kann.

Eines der Hauptziele von StarkNet besteht darin, die Entwicklung dezentraler Finanzanwendungen (DeFi) in großem Maßstab zu ermöglichen. DeFi-Anwendungen basieren häufig auf intelligenten Verträgen und anderen komplexen Berechnungen, was die zugrunde liegende Blockchain belasten und ihre Skalierbarkeit einschränken kann. Durch die Verwendung von StarkNet können DeFi-Entwickler effizientere und skalierbarere Anwendungen erstellen, die größere Transaktionsvolumina verarbeiten können.

StarkNet lässt sich bereits in mehrere beliebte Blockchains integrieren, darunter Ethereum, Binance Smart Chain und Polkadot. Dadurch können Entwickler StarkNet verwenden, um DeFi-Anwendungen auf diesen Plattformen zu erstellen, ohne sich um Skalierbarkeitsprobleme kümmern zu müssen.

Zusätzlich zu seinem Fokus auf DeFi wird StarkNet in einer Vielzahl anderer Anwendungen eingesetzt, darunter Lieferkettenmanagement, Abstimmungssysteme und sogar medizinische Forschung. Die Vielseitigkeit und Skalierbarkeit des Protokolls machen es zu einer attraktiven Option für eine Vielzahl von Anwendungsfällen.

Insgesamt stellt das StarkNet-Protokoll von Starkware einen bedeutenden Fortschritt in der Blockchain-Technologie dar. Der Einsatz von STARKs und Sharding verbessert die Effizienz, den Datenschutz und die Skalierbarkeit und macht es zu einer idealen Lösung für eine Vielzahl von Anwendungen, insbesondere im DeFi-Bereich.

Polygon Hermes

Das Polygon-Blockchain-Projekt hat kürzlich eine neue Technologie namens Hermez zkEVM eingeführt. Die Technologie soll die Skalierbarkeit und den Datenschutz der Ethereum-Blockchain verbessern.

Hermez zkEVM zielt darauf ab, die Skalierbarkeitsprobleme der Ethereum-Blockchain zu lösen, indem es wissensfreie Beweise verwendet, um schnellere und kostengünstigere Transaktionen im Ethereum-Netzwerk zu ermöglichen. Im Rahmen des Hermez zkEVM können wissensfreie Beweise verwendet werden, um die Korrektheit von Transaktionen zu überprüfen, ohne spezifische Details preiszugeben. Dies ermöglicht eine schnellere Transaktionsverarbeitung und geringere Gebühren, da nicht das gesamte Netzwerk jede Transaktion überprüfen muss.

Neben der Verbesserung der Skalierbarkeit verbessert Hermez zkEVM auch die Privatsphäre des Ethereum-Netzwerks. Durch die Verwendung von Zero-Knowledge-Beweisen ermöglicht Hermez zkEVM vertrauliche Transaktionen und verbirgt die spezifischen Details der Transaktion vor allen Parteien außer dem Absender und dem Empfänger. Dies ist für eine Vielzahl von Anwendungen nützlich, beispielsweise um es Einzelpersonen zu ermöglichen, Finanztransaktionen durchzuführen, ohne ihre Identität preiszugeben, oder um es Unternehmen zu ermöglichen, Geschäfte abzuwickeln, ohne vertrauliche Finanzinformationen preiszugeben. Wie bereits erwähnt, ist diese Implementierung von Polygon bei den verschiedenen zkEVM-Typen eher auf Bytecode-Ebene als auf Sprachebene kompatibel.

Hermez zkEVM ist eine vielversprechende Entwicklung für das Ethereum-Netzwerk und die breitere Blockchain-Community. Durch die Verbesserung der Skalierbarkeit und des Datenschutzes besteht das Potenzial, das Ethereum-Netzwerk für eine Vielzahl von dApps und Anwendungsfällen attraktiver zu machen. Es wird interessant sein zu sehen, wie diese Technologie übernommen wird und wie sie sich auf die zukünftige Entwicklung des Ethereum-Netzwerks und anderer Blockchain-Plattformen auswirkt.

Scrollen

Scroll ist ein dezentrales Protokoll, das Skalierbarkeit und mehr Sicherheit in die Ethereum-Blockchain bringen soll. Ein Hauptmerkmal von Scroll ist die Verwendung von zk-rollups, einer Layer-2-Skalierungslösung, die schnellere und kostengünstigere Transaktionen ermöglicht und gleichzeitig die Sicherheit der Hauptblockchain aufrechterhält.

Bei zk-rollup werden Transaktionen gebündelt und durch Smart Contracts auf der Hauptblockchain verifiziert. Dies ermöglicht einen höheren Transaktionsdurchsatz, da die Last der Validierung jeder einzelnen Transaktion von der Hauptkette entfernt und auf den Gesamtvertrag verlagert wird.

Scroll konzentriert sich speziell auf die Erstellung eines EVM-kompatiblen ZK-Rollups, was bedeutet, dass es dieselben Programmiersprachen und Smart Contracts wie Ethereum unterstützen kann. Dies ist wichtig, da Entwickler so ihre vorhandenen Anwendungen problemlos in das Scroll-Netzwerk migrieren können, ohne Änderungen an ihrem Code vorzunehmen.

Insgesamt ist Scroll ein vielversprechendes Projekt, das darauf abzielt, die Vorteile von ZK-Rollups in das Ethereum-Ökosystem zu integrieren. Durch die Entwicklung EVM-kompatibler Lösungen kann Scroll Entwicklern eine einfache Möglichkeit bieten, ihre Anwendungen zu skalieren und von der erhöhten Sicherheit und Effizienz von zk-Rollups zu profitieren. Da sich das Ethereum-Netzwerk weiterentwickelt und der Bedarf an skalierbaren Lösungen steigt, werden Projekte wie Scroll eine entscheidende Rolle für das Wachstum der Blockchain-Industrie spielen.

Consensys Wa Infura

ConsenSys und Infura, zwei der bekanntesten Namen im Ethereum-Ökosystem, entwickeln eine neue Version der Ethereum Virtual Machine (EVM) namens zkEVM. Das Projekt zielt darauf ab, die Skalierbarkeit von Ethereum zu verbessern, was eine große Herausforderung für die Plattform darstellt.

ConsenSys und Infura arbeiten daran, zkEVM in das Ethereum-Mainnet zu integrieren und es für jeden im Netzwerk verfügbar zu machen. Dies ist eine aufregende Entwicklung für die Ethereum-Community, da sie das Potenzial hat, einige der Skalierbarkeitsherausforderungen zu lösen, die das Wachstum der Plattform in der Vergangenheit behindert haben.

Obwohl das Unternehmen nicht viele Details über das Projekt, seinen Implementierungsansatz und andere Dinge veröffentlicht hat, handelt es sich dennoch um eines der aufregendsten Projekte, auf die sich Entwickler konzentrieren. Consensys hat einen Teil der Kerninfrastruktur aufgebaut, die dem Ethereum-Ökosystem zugrunde liegt, und es wäre nicht verwunderlich, wenn diese zkEVM-Implementierung zu einer der beliebtesten in der Masse wird.

Taiko

Taiko bezeichnet sich selbst auf seiner Website als „Typ-1-zkEVM – ein vollständig dezentralisiertes ZK-Rollup-Äquivalent von Ethereum“. Sie behaupten, dass die Tatsache, dass es sich um ein zkEVM vom Typ 1 handelt, einer der Hauptunterschiede zu anderen Projekten auf dieser Liste ist. Sie haben fast keine Änderungen an der Ethereum-Architektur vorgenommen, einschließlich Hash-Funktionen, Zustandsbäumen oder Gaskosten. Auf diese Weise können sie die Implementierung des Ausführungsclients mit möglichst wenigen Änderungen wiederverwenden. Einer der Hauptvorteile der Verwendung einer zkEVM vom Typ 1 wie Taiko ist die einfache Migration, ohne dass zu viele Änderungen am Code vorgenommen werden müssen. Sie könnten beispielsweise auf Ethereum L1 bereitstellen und dann zu Taiko migrieren. Andererseits können Sie auch zuerst auf Taiko bereitstellen und dann zu einer anderen EVM-kompatiblen Kette migrieren.

Daniel Wang ist der Gründer von Taiko und war zuvor der Gründer von Loopring, bis er 2021 von dieser Rolle zurücktrat. Dies geschah vor Looprings Deal mit Gamestop. Obwohl es einige Spekulationen darüber gab, warum dies geschah, gab es nie Feindseligkeiten zwischen den beiden.