Die Blockchain-Technologie hat unser Verständnis von Vertrauen, Sicherheit und dezentralen Systemen revolutioniert. Eine der größten Herausforderungen bei der Einführung von Blockchain ist jedoch die Skalierbarkeit. Mit zunehmender Anzahl von Nutzern und Transaktionen in Blockchain-Netzwerken kann die zur Verifizierung und Validierung von Transaktionen erforderliche Rechenleistung zum Engpass werden. Dies führt zu langen Transaktionszeiten, hohen Gebühren und reduzierter Effizienz. In den letzten Jahren sind viele innovative Lösungen entstanden, um diese Skalierbarkeitsprobleme zu lösen, darunter ZK-Rollups, Optimistic-Rollups, Validium und mehr. Unter den verschiedenen Skalierungslösungen ist zkEVM eine der angesagtesten Lösungen in diesem Bereich. Lassen Sie uns herausfinden, ob zkEVM wirklich der heilige Gral der Skalierung ist!

Was ist zkEVM?

Die Zero-Knowledge Ethereum Virtual Machine (zkEVM) ist eine virtuelle Maschine, die Smart Contracts mit Zero-Knowledge-Funktionen entwickeln und ausführen kann. Alle zkEVMs verfolgen dasselbe Ziel: das gleiche ZK-Rollup-Erlebnis wie die Ethereum Layer 1 (L1) Blockchain zu bieten. In der Anfangsphase des Ethereum-Skalierungsrennens hatten optimistische Rollups wie Arbitrum und Optimism einen deutlichen Vorteil, da diese Art von Rollups zunächst relativ einfacher, mit der EVM kompatibel oder sogar vollständig gleichwertig war. Dank dieser technischen Affinität können Entwickler Codeänderungen oder den Verzicht auf EVM-Tools und Smart Contracts vermeiden, während sie Smart Contracts auf skalierbarere Lösungen migrieren oder erstellen, um die Sicherheit und Dezentralisierung von L1 für ein hervorragendes Benutzererlebnis zu gewährleisten.

Arten von zkEVM

Vitalik Buterin unterteilt zkEVM basierend auf Kompatibilität und Leistung in vier verschiedene Typen. Typ-1-zkEVM ist vollständig mit EVM kompatibel und kann sogar für Ethereum-Upgrades verwendet werden, während Typ-4-zkEVM nur für bestimmte Ethereum-Anwendungen geeignet ist. Eine technischere Erklärung der Vor- und Nachteile der einzelnen Typen finden Sie in Vitaliks Blog. Hier ist seine Aufschlüsselung der verschiedenen zkEVM-Typen:

Bild aus Vitaliks Blog

Typ-1 und Typ-2 zkEVM

zkEVM gehört zu den ZK-Rollups Typ 1 und Typ 2, die die höchste Kompatibilität mit Ethereum aufweisen. Sie sind vollständig kompatibel mit den meisten Ethereum-Anwendungen, da sie die Anwendungsschicht nicht berühren. Daher ist zkEVM die erste Wahl für Entwickler, die Anwendungen auf Ethereum erstellen.

Der Wettlauf um die Skalierung verschärft sich, um zu sehen, welches Team die ersten zkEVMs vom Typ 1 und Typ 2 entwickeln kann, um Ethereum-Entwicklern hochkompatible Skalierungslösungen zu bieten, die ohne größere Änderungen an ihrer Codebasis erstellt werden können. Trotz ähnlicher Ziele verfolgen alle Teams unterschiedliche Ansätze.

Im März dieses Jahres veröffentlichten mehrere ZK-Rollup-Projekte ihre eigenen zkEVM-Implementierungen. Die öffentliche Veröffentlichung von zkEVM stellt den wichtigsten Schritt zur Verwirklichung von Vitaliks Prognose für 2021 dar: „Mittel- bis langfristig werden sich ZK-Rollups mit der Weiterentwicklung der Technologie in allen Anwendungsfällen durchsetzen.“

Obwohl zkEVM Typ 1 die höchste Kompatibilität mit Ethereum bietet, sind die Proof-Zeiten dennoch sehr langsam, da zkEVM Typ 1 auch die Ineffizienzen von Ethereum repliziert. Derzeit dauert die Generierung von Proofs für Ethereum-Blöcke Stunden. zkEVM Typ 2 bietet ein besseres Gleichgewicht zwischen Kompatibilität und Leistung und bietet Entwicklern ausreichende Kompatibilität bei gleichzeitig deutlich reduzierten Proof-Zeiten. Viele Initiativen priorisieren derzeit die Entwicklung von zkEVM Typ 2.

Der zkEVM-Spitzenreiter

Bild von msfew.eth

  • Scroll: Aufbau eines zkEVM Typ 2. Das Team arbeitete mit der Privacy & Scaling Exploration Group zusammen, um sein zkEVM zu entwickeln. Der letzte Schritt vor dem Mainnet, der Scroll Alpha-Test, wurde im August 2022 veröffentlicht.

  • Polygon zkEVM: Open Source und verwendet zkEVM Typ 2. Es nutzt ZK-Proofs, um Transaktionsgebühren zu senken und den Durchsatz zu erhöhen, während die Sicherheit von Ethereum L1 gewährleistet bleibt. Die Betaversion des Polygon zkEVM-Mainnets wurde am 27. März 2023 offiziell gestartet.

  • zkSync Era: Verwendet das von Matters Lab entwickelte zkEVM Typ 4. Das zkEVM Typ 4 verfügt über einzigartige Funktionen und die beeindruckende Leistungsfähigkeit von zkPorter. Damit ist zkSync Era das erste EVM, das im Mainnet eingeführt wird und für die Öffentlichkeit uneingeschränkt zugänglich ist, um Gelder in das System zu transferieren oder Code im Netzwerk bereitzustellen.

  • StarkNet: Verwendet zkEVM Typ 4. EVM ist kein natives Feature von Starknet. Starknet verwendet den Warp-Konverter (bereitgestellt von Nethermind), um Solidity-Code in Cairo zu konvertieren und so die Bereitstellung von Smart Contracts zu unterstützen. Kakarot ist ein Community-Projekt, das die Kompatibilität von StarkNet mit EVM unterstützt.

Andere zkEVM

  • Taiko: Wie auf der Website angegeben, präsentiert sich Taiko als „vollständig dezentrales, Ethereum-äquivalentes zk-Rollup“ mit einem zkEVM Typ 1. Laut Taiko unterscheidet sich die Eigenschaft als zkEVM Typ 1 von den anderen Initiativen auf der Liste. Einer seiner Hauptvorteile ist die vereinfachte Migration mit minimalen Codeänderungen.

  • Linea: Typ-2 zkEVM von Consensys. Durch die Integration von ZKP mit voller EVM-Kompatibilität können Entwickler skalierbare DApps erstellen oder bestehende DApps auf neue Plattformen verschieben, ohne Code ändern oder Smart Contracts neu schreiben zu müssen. Das öffentliche Testnetz wurde am 28. März dieses Jahres veröffentlicht und zu den Standardnetzwerkoptionen der Metamask-Erweiterung hinzugefügt.

abschließend

Der Start von Polygon zkEVM und zkSync Era im Ethereum-Mainnet ist der wichtigste erste Schritt beim Testen des zkEVM mit echten Nutzern und DApp-Aktivitäten. Die Zugänglichkeit und Skalierbarkeit eines produktionsreifen zkEVM hat das Potenzial, nicht nur den Wettbewerb zwischen den verschiedenen Skalierungslösungen von Ethereum, sondern auch den Wettbewerb zwischen Ethereum und anderen Layer-1-Chains zu stören. Eine erfolgreiche Implementierung des Typ-2-zkEVM ermöglicht es bestehenden Ethereum-Entwicklern, ihre DApps auf vertrautem Code zu skalieren und so die Stabilität des Ethereum-Ökosystems weiter zu erhöhen.

Das zkEVM ist ein Schritt hin zu einem nachhaltigeren Ethereum, das die Entwickler-Community berücksichtigt. Durch die Bereitstellung einer skalierbaren Plattform mit höherer Kompatibilität können mehr Entwickler darauf aufbauen und wir eröffnen einen größeren Gestaltungsspielraum für das gesamte Ökosystem. Zukünftig könnten mehr Entwickler auf leistungsstärkere ZK-Rollups vom Typ 3 und 4 umsteigen, die Ethereum besser skalieren und mehr Anwendungsfälle ermöglichen. Mit zkEVM vom Typ 1 und 2 können Entwickler nun jedoch einfacher auf Rollups umsteigen.