zkEVM significa "Máquina virtual Ethereum de conocimiento cero". Es un protocolo que permite ejecutar contratos inteligentes en blockchains públicas como #Ethereum, BNB Chain, Polygon, Avalanche C Chain, etc.

zkEVM es una tecnología parcialmente desarrollada basada en Zero-Knowledge Proofs (ZKP). Vitalik, el fundador de Ethereum, los dividió en 4 tipos diferentes según su compatibilidad con el EVM. zkEVM tiene muchas ventajas para los desarrolladores y el ecosistema zk, pero aún quedan muchas limitaciones que deben abordarse.

descripción general de zkEVM

Antes de comprender zkEVM, primero comprendamos el concepto de prueba de conocimiento cero (ZKP). Esto es parte de la base de zkEVM.

¿Qué es la prueba de conocimiento cero (ZKP)?

La tecnología de prueba ZK (conocimiento cero) es una tecnología de cifrado que se utiliza para proteger la privacidad y la autenticación en Internet y las plataformas blockchain. En lugar de compartir información completa, la tecnología ZKP permite a las partes intercambiar información sin revelar los detalles de cada uno.

Ejemplo simple: supongamos que A quiere demostrarle a una agencia que tiene 18 años para solicitar un servicio, pero no quiere revelar su fecha de nacimiento.

A puede utilizar la actividad ZKP para demostrar que tiene edad suficiente proporcionando más información con un significado similar. Por ejemplo:

  • A egresado universitario (que acredite que A tiene 22 años aproximadamente).

  • A está en posesión del permiso de conducir B1 expedido por la autoridad competente (que acredita que A es mayor de 18 años).

  • A ya posee un negocio registrado a su nombre (demuestre que A tiene 18 años).

En este ejemplo, ZKP permite a Alice verificar su edad sin revelar su fecha de nacimiento, lo que ayuda a proteger la privacidad de Alice pero aún ayuda a la organización a garantizar que la Persona A tenga la edad suficiente para registrarse en el servicio.

Según la clasificación técnica de ZKP, existen dos tipos principales conocidos en el mercado: zk-SNARK y zk-STARK.

  • zk-SNARK (argumentos de conocimiento no interactivos, sucintos y de conocimiento cero).

  • zk-STARKs (Argumentos de conocimiento transparentes escalables y de conocimiento cero).

¿Qué es zkEVM?

zkEVM significa "Máquina virtual Ethereum de conocimiento cero". Este es un protocolo que permite ejecutar contratos inteligentes en blockchains públicas como Ethereum, BNB Chain, Polygon, Avalanche C Chain, etc.

¿Por qué nació zkEVM?

Aunque existen algunos lenguajes de programación ZK en el mercado como Cairo (StarkWare) o Zinc (zkSync), el lenguaje de programación ZK todavía tiene limitaciones. Uno de los mayores obstáculos es la heterogeneidad entre estos lenguajes de programación, lo que dificulta que los desarrolladores programen en diferentes lenguajes.

Para los desarrolladores o proyectos nuevos en el mercado, centrarse en un idioma, Cairo o Zinc, los limitará a un ecosistema en comparación con los diversos ecosistemas que se ejecutan en ese idioma, EVM.

Por tanto, zkEVM nació para solucionar este problema. Estas son algunas de las razones por las que nació zkEVM:

  • zkEVM está diseñado para ser compatible con Ethereum. Por lo tanto, resulta más fácil implementar contratos inteligentes en Ethereum utilizando la tecnología ZK Proof.

  • zkEVM proporciona a los desarrolladores una capa de abstracción que facilita la implementación de aplicaciones ZK. Los desarrolladores no necesitan preocuparse por los detalles del algoritmo ZK de nivel más bajo.

  • zkEVM admite varios tipos de ZK Proof, incluidos zk-SNARK y zk-STARK, lo que ayuda a los desarrolladores a elegir el método que mejor se adapte a su aplicación.

En resumen, zkEVM nació para facilitar la implementación de contratos inteligentes utilizando la tecnología ZK Proof en cadenas Ethereum y EVM, al tiempo que proporciona una nueva forma para los desarrolladores.

Cómo funciona zkEVM

En comparación con los paquetes acumulativos de ZK, zkEVM no es diferente y sigue el patrón de trabajo general. Sin embargo, cabe señalar que existen muchas ideas en torno a la estructura ideal de zkEVM y su funcionamiento. La versión más pura de zkEVM será completamente equivalente a Ethereum y no se permitirán cambios, incluso si facilitan la prueba de concepto.

Los paquetes acumulativos de conocimiento cero toman y completan transacciones por lotes fuera de la cadena y envían un informe criptográfico a#Ethereumque certifica la precisión de estas interacciones. Una prueba de conocimiento cero no revela los detalles de todas las transacciones en un lote, solo confirma que son lo suficientemente precisas como para desencadenar una transición al estado Ethereum.

Luego proporciona prueba de validez para los contratos inteligentes creados en la cadena L1. Una vez recibido y confirmado, valida la entrada.

Categorización de zkEVM por compatibilidad con EVM

En el artículo de Vitalik sobre cómo clasificar zkEVM, mencionó 4 tipos principales según la compatibilidad de zkEVM. El nivel más bajo (compatibilidad EVM), solo brindan un cierto porcentaje de compatibilidad y, para algunos contratos inteligentes complejos, requieren que los desarrolladores personalicen el código fuente (copiar, pegar y reescribir algunas cosas)).

En un nivel superior (equivalencia EVM), proporcionan una mayor compatibilidad, lo que permite a los desarrolladores migrar fácil y rápidamente contratos inteligentes en Ethereum a sus paquetes acumulativos de protocolos con modificaciones mínimas. (copiar, pegar y editar).

Tipo 1: zkEVM es totalmente compatible con Ethereum (equivalente totalmente a Ethereum)

Se espera que el zkEVM tipo 1 sea totalmente compatible con Ethereum a nivel de consenso. No hay cambios en su estado, códigos hash ni ninguna lógica de consenso.

También son totalmente compatibles con todas las aplicaciones subyacentes de Ethereum, pero requieren tiempos de prueba más prolongados ya que no se han realizado mejoras para acelerar la generación de pruebas.

Tipo 2: zkEVM totalmente compatible con EVM (completamente equivalente a EVM)

El tipo dos zkEVM es un estándar ligeramente inferior y pretende ser equivalente, en lugar de compatible, con EVM. Parecen EVM por fuera, pero tienen algunas modificaciones menores por dentro para facilitar el desarrollo y acelerar las pruebas. En esta categoría, algunas aplicaciones pueden no ser compatibles.

Sin embargo, el tiempo de preparación del zkEVM tipo 2 es aún más lento. Por lo tanto, zkEVM clase 2.5 puede reducir el tiempo de preparación al aumentar el costo del gas.

Proyectos destacados: Polygon zkEVM, Scroll.

Tipo 3: zkEVM compatible con EVM

El zkEVM tipo 3 no será completamente equivalente a EVM, porque este tipo prioriza la conveniencia de colocar sistemas similares a EVM en la compilación ZK. Esto implica cambios específicos para facilitar la construcción y mejorar la prueba de concepto. Aunque zkEVM tipo tres es compatible con la mayoría de las aplicaciones, es posible que sea necesario reescribir algunas aplicaciones para ejecutarse.

Proyecto destacado: Polygon zkEVM.

Tipo 4: zkEVM es más o menos compatible con EVM

El tipo cuatro zkEVM solo será equivalente a un lenguaje de alto nivel, no al EVM en sí. Por lo tanto, evitar el proceso de proporcionar pruebas de conocimiento cero para cada etapa de ejecución de EVM puede reducir los costos y fomentar la descentralización, así como acortar el tiempo de prueba de concepto.

Sin embargo, esto hace que zkEVM tipo cuatro sea menos compatible con algunas aplicaciones. Cuando una aplicación se mueve al EVM, lo más probable es que la dirección del contrato cambie y deje de estar disponible a través de alguna infraestructura de depuración.

Proyecto destacado: zkSync 2.0.

Ventajas y desventajas de zkEVM

Ventajas de zkEVM

Capacidad de extensión

zkEVM puede mejorar la escalabilidad de cadenas de bloques públicas como Ethereum al reducir la cantidad de recursos informáticos necesarios para ejecutar contratos inteligentes. Esto se logra permitiendo que la computación se descargue a redes privadas y a cadenas de bloques públicas.

Diversidad

zkEVM se puede aplicar a diversas industrias que requieren la ejecución de contratos inteligentes privados. Por ejemplo, los proveedores de atención médica pueden usar zkEVM para garantizar que los datos de los pacientes permanezcan confidenciales y al mismo tiempo permitir que los investigadores accedan a los datos y los analicen.

Compatibilidad EVM

La compatibilidad con EVM es la mayor ventaja de zkEVM, que puede ayudar a los desarrolladores que desarrollan en blockchain EVM a implementar fácilmente su protocolo DeFi en la plataforma zk. Por el contrario, esto también ayuda a que la plataforma zk atraiga a más desarrolladores, creando así un ecosistema más diverso.

Desventajas de zkEVM

complejo

La implementación de zkEVM puede ser un proceso complejo que requiere importantes conocimientos y recursos. Esto se debe a que zkEVM incluye la integración de muchas tecnologías diferentes.

Funcionalidad limitada

Debido a que zkEVM se centra en la privacidad, su capacidad para realizar funciones complejas de contratos inteligentes puede estar limitada. Por ejemplo, es posible que zkEVM no pueda realizar funciones habituales relacionadas con la cuenta, como votar o depositar, y solo centrarse en verificar la validez de los cálculos privados.

eficiencia

El uso de zkEVM puede afectar el rendimiento de la red. Los cálculos de prueba de participación pueden requerir importantes recursos informáticos y ancho de banda de red, lo que puede ralentizar el procesamiento de las transacciones. Esto se puede mejorar mediante el uso de técnicas de optimización y desarrollo de software más eficientes, pero sigue siendo una preocupación que vale la pena señalar.

Consumo de energía

De manera similar al rendimiento, el uso de zkEVM genera consumo de energía y costos asociados al realizar cálculos. Esto puede ser un problema particular para las cadenas de bloques públicas, donde las operaciones computacionales se pagan en criptomonedas.

Proyectos zkEVM destacados

Actualmente, existen 6 excelentes proyectos zkEVM en el mercado:

  • PolygonzkEVM es uno de los últimos proyectos de Polygon en el campo zkEVM, un proyecto rebautizado después de que Polygon Hermez gastara 250 millones de dólares para adquirirlo.

  • zkSync Era es un producto de zkSync (Matter Labs) en la matriz zkEVM. Este no es el primer producto, pero sí uno promocionado para un desarrollo posterior.

  • StarkWare es la empresa matriz de muchos productos relacionados con zk, como StarkEx, SatrkNet... También es pionera en la tecnología zkSTARK y tiene su propio lenguaje Cairo. Sin embargo, también desarrollaron zkEVM para que su lenguaje fuera más fácil de usar.

  • Scroll es un proyecto descentralizado de código abierto construido sobre la plataforma zkEVM, cuyo objetivo es proporcionar una mejor seguridad para las aplicaciones blockchain.

  • Taiko es un proyecto de código abierto y totalmente descentralizado que pretende evolucionar hasta convertirse en una solución totalmente compatible para #Ethereum.

  • ConsenSys zkEVM es un producto de ConsenSys (la empresa matriz de Metamask). Su objetivo es ser una solución totalmente compatible con EVM).

Consumo de energía

De manera similar al rendimiento, el uso de zkEVM genera consumo de energía y costos asociados al realizar cálculos. Esto puede ser un problema particular para las cadenas de bloques públicas, donde las operaciones computacionales se pagan en criptomonedas.

Algunas preguntas frecuentes sobre zkEVM

¿Cuál es la relación entre zkEVM y zk-SNARK, zk-STARK, zk-SHARK y PLONK?

zkEVM está diseñado para respaldar la implementación de aplicaciones en la plataforma Ethereum utilizando tecnologías a prueba de conocimiento cero como zk-SNARK, zk-STARK, zk-SHARK y PLONK.

Específicamente, zkEVM utiliza estas arquitecturas técnicas para brindar seguridad y anonimato en transacciones y aplicaciones creadas en la plataforma Ethereum. Por ejemplo, los zk-SNARK se utilizan para anonimizar información confidencial en transacciones de Ethereum sin revelar los detalles de esa información, aumentando así la privacidad y seguridad del usuario.

Compatibilidad EVM versus equivalencia EVM: ¿cuál es mejor?

En términos de compatibilidad, la equivalencia de EVM es completamente superior, pero su implementación también es muy difícil. Actualmente no existe ningún zkEVM (equivalencia de EVM) en el mercado que esté activo en la red principal.

En segundo lugar, todos los protocolos zkEVM tienen como objetivo lograr la equivalencia EVM en el futuro. La diferencia está en el enfoque.

Cree zkEVM (equivalente a EVM) desde cero (requiere más tiempo y esfuerzo):

  • Polígono zkEVM、Consenso zkEVM、Desplazamiento...

  • Comience con la compatibilidad con EVM y avance lentamente hasta alcanzar la equivalencia de EVM (lo que lleva menos tiempo): zkSync 2.0.

en conclusión

zkEVM es una nueva tecnología que integra pruebas de conocimiento cero en sistemas blockchain. Tiene el potencial de ayudar a acelerar y reducir los costos de transacción en Ethereum al tiempo que aumenta la privacidad y seguridad del usuario. Sin embargo, la implementación de zkEVM aún se encuentra en las primeras etapas de desarrollo y requiere la interacción del desarrollador y la comunidad para darle un uso más amplio.

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