zkEVM sta per "Macchina virtuale Ethereum a conoscenza zero". Si tratta di un protocollo che consente di eseguire contratti intelligenti su blockchain pubbliche come #Ethereum, BNB Chain, Polygon, Avalanche C Chain, ecc.

zkEVM è una tecnologia parzialmente sviluppata basata su Zero-Knowledge Proofs (ZKP). Vitalik, il fondatore di Ethereum, li ha divisi in 4 diverse tipologie in base alla loro compatibilità con l'EVM. zkEVM presenta molti vantaggi per gli sviluppatori e per l'ecosistema zk, ma ci sono ancora molte limitazioni che devono essere affrontate.

Panoramica di zkEVM

Prima di comprendere zkEVM, comprendiamo innanzitutto il concetto di prova a conoscenza zero (ZKP). Questo fa parte delle fondamenta di zkEVM.

Che cos'è la prova della conoscenza zero (ZKP)?

La tecnologia di prova ZK (zero-knowledge) è una tecnologia di crittografia utilizzata per proteggere la privacy e l'autenticazione su Internet e sulle piattaforme blockchain. Invece di condividere informazioni complete, la tecnologia ZKP consente alle parti di scambiarsi informazioni senza rivelare i dettagli reciproci.

Esempio semplice: Supponiamo che A voglia dimostrare ad un'agenzia di avere 18 anni per richiedere un servizio, ma non voglia rivelare la sua data di nascita.

A può utilizzare l'attività ZKP per dimostrare di essere abbastanza grande fornendo più informazioni con significato simile. Per esempio:

  • A laureato all'università (certificando che A ha circa 22 anni).

  • A è titolare di patente di guida B1 rilasciata dall'autorità competente (attestante che A ha più di 18 anni).

  • A possiede già un'attività registrata a suo nome (dimostrare che A ha 18 anni).

In questo esempio, ZKP consente ad Alice di verificare la propria età senza rivelare la data di nascita, il che aiuta a proteggere la privacy di Alice ma aiuta comunque l'organizzazione a garantire che la persona A sia abbastanza grande per iscriversi al servizio.

Secondo la classificazione tecnica di ZKP, ci sono due tipi principali ben noti sul mercato, zk-SNARK e zk-STARK.

  • zk-SNARKs (argomenti di conoscenza succinta non interattiva a conoscenza zero).

  • zk-STARK (Argomenti di conoscenza trasparente scalabile a conoscenza zero).

Cos'è zkEVM?

zkEVM sta per "Macchina virtuale Ethereum a conoscenza zero". Si tratta di un protocollo che consente l'esecuzione di contratti intelligenti su blockchain pubbliche come Ethereum, BNB Chain, Polygon, Avalanche C Chain, ecc.

Perché è nato zkEVM?

Sebbene sul mercato siano presenti alcuni linguaggi di programmazione ZK come Cairo (StarkWare) o Zinc (zkSync), il linguaggio di programmazione ZK presenta ancora dei limiti. Uno dei maggiori ostacoli è l’eterogeneità tra questi linguaggi di programmazione, che rende difficile per gli sviluppatori programmare in linguaggi diversi.

Per gli sviluppatori o i progetti nuovi sul mercato, concentrarsi su una lingua Cairo o Zinc li limiterà a un ecosistema rispetto ai vari ecosistemi in esecuzione su quella lingua EVM.

Pertanto, zkEVM è nato per risolvere questo problema. Ecco alcuni dei motivi per cui è nato zkEVM:

  • zkEVM è progettato per essere compatibile con Ethereum. Pertanto, diventa più semplice implementare contratti intelligenti su Ethereum utilizzando la tecnologia ZK Proof.

  • zkEVM fornisce agli sviluppatori un livello di astrazione che semplifica la distribuzione delle applicazioni ZK. Gli sviluppatori non devono preoccuparsi dei dettagli dell'algoritmo ZK di livello più basso.

  • zkEVM supporta vari tipi di ZK Proof, inclusi zk-SNARK e zk-STARK, aiutando gli sviluppatori a scegliere il metodo più adatto alla loro applicazione.

In breve, zkEVM è nato per rendere più semplice l'implementazione di contratti intelligenti utilizzando la tecnologia ZK Proof su catene Ethereum ed EVM, fornendo allo stesso tempo una nuova modalità per gli sviluppatori.

Come funziona zkEVM

Rispetto ai rollup ZK, zkEVM non è diverso e segue il modello di funzionamento generale. Tuttavia, va notato che ci sono molte idee riguardo alla struttura ideale di zkEVM e al suo funzionamento. La versione più pura di zkEVM sarà completamente equivalente a Ethereum e non sarà consentita alcuna modifica, anche se renderà più semplice la prova di concetto.

I rollup a conoscenza zero accettano e completano transazioni batch fuori catena e inviano un rapporto crittografico a#Ethereumche attesta l'accuratezza di queste interazioni. Una prova a conoscenza zero non rivela i dettagli di tutte le transazioni in un batch, ma conferma solo che sono sufficientemente accurate da innescare una transizione allo stato di Ethereum.

Fornisce quindi prova di validità per i contratti intelligenti costruiti sulla catena L1. Una volta ricevuto e confermato, convalida l'input.

Classificazione di zkEVM in base alla compatibilità con EVM

Nell'articolo di Vitalik su come classificare zkEVM, ha menzionato 4 tipi principali basati sulla compatibilità zkEVM. Il livello più basso (compatibilità EVM), forniscono solo una certa percentuale di compatibilità e, per alcuni contratti intelligenti complessi, richiedono agli sviluppatori di personalizzare il codice sorgente (copiare, incollare e riscrivere alcune cose)).

A un livello superiore (equivalenza EVM), forniscono una maggiore compatibilità, consentendo agli sviluppatori di migrare facilmente e rapidamente i contratti intelligenti su Ethereum ai loro rollup di protocollo con modifiche minime. (copia, incolla e modifica).

Tipo 1: zkEVM è completamente compatibile con Ethereum (equivalente completamente a Ethereum)

Si prevede che zkEVM di tipo 1 sia pienamente compatibile con Ethereum a livello di consenso. Non ci sono modifiche al loro stato, ai codici hash o ad alcuna logica di consenso.

Sono inoltre pienamente compatibili con tutte le applicazioni Ethereum sottostanti, ma richiedono tempi di prova più lunghi poiché non sono stati apportati miglioramenti per accelerare la generazione delle prove.

Tipo 2: zkEVM completamente compatibile con EVM (equivalente completamente EVM)

Il tipo due zkEVM è uno standard leggermente inferiore ed è concepito per essere equivalente, piuttosto che compatibile con, EVM. Sembrano EVM all'esterno, ma presentano alcune piccole modifiche all'interno per facilitare lo sviluppo e accelerare le prove. In questa categoria alcune applicazioni potrebbero non essere compatibili.

Tuttavia, zkEVM di tipo 2 ha ancora tempi di preparazione più lenti. Pertanto, zkEVM classe 2.5 può ridurre i tempi di preparazione aumentando il costo del gas.

Progetti in primo piano: Polygon zkEVM, Scroll.

Tipo 3: zkEVM compatibile con EVM

Il tipo 3 zkEVM non sarà completamente equivalente a EVM, poiché questo tipo dà priorità alla comodità di posizionare sistemi simili a EVM nella compilazione ZK. Ciò comporta modifiche specifiche per semplificare la costruzione e migliorare la prova di concetto. Sebbene zkEVM tipo tre sia compatibile con la maggior parte delle applicazioni, alcune applicazioni potrebbero richiedere la riscrittura per essere eseguite.

Progetto in primo piano: Polygon zkEVM.

Tipo 4: zkEVM è approssimativamente compatibile con EVM

Il tipo quattro zkEVM sarà equivalente solo a un linguaggio di alto livello, non all'EVM stesso. Pertanto, aggirare il processo di fornitura di prove a conoscenza zero per ciascuna fase di esecuzione dell’EVM può ridurre i costi e incoraggiare la decentralizzazione, nonché abbreviare i tempi di realizzazione della prova di concetto.

Tuttavia, ciò rende zkEVM tipo quattro meno compatibile con alcune applicazioni. Quando un'applicazione viene spostata nell'EVM, molto probabilmente l'indirizzo del contratto cambierà e non sarà più disponibile tramite alcune infrastrutture di debug.

Progetto in primo piano: zkSync 2.0.

Vantaggi e svantaggi di zkEVM

Vantaggi di zkEVM

Capacità di estensione

zkEVM può migliorare la scalabilità delle blockchain pubbliche come Ethereum riducendo la quantità di risorse informatiche necessarie per eseguire contratti intelligenti. Ciò si ottiene consentendo di scaricare i calcoli su reti private e su blockchain pubbliche.

Diversità

zkEVM può essere applicato a vari settori che richiedono l'esecuzione di contratti intelligenti privati. Ad esempio, gli operatori sanitari possono utilizzare zkEVM per garantire che i dati dei pazienti rimangano riservati pur consentendo ai ricercatori di accedere e analizzare i dati.

Compatibilità EVM

La compatibilità EVM è il più grande vantaggio di zkEVM, che può aiutare gli sviluppatori che sviluppano su blockchain EVM a implementare facilmente il loro protocollo DeFi sulla piattaforma zk. Al contrario, ciò aiuta anche la piattaforma zk ad attrarre più sviluppatori, creando così un ecosistema più diversificato.

Svantaggi di zkEVM

complesso

L'implementazione di zkEVM può essere un processo complesso che richiede competenze e risorse significative. Questo perché zkEVM include l'integrazione di molte tecnologie diverse.

Funzionalità limitata

Poiché zkEVM è incentrato sulla privacy, potrebbe essere limitato nella sua capacità di eseguire funzioni complesse di contratti intelligenti. Ad esempio, zkEVM potrebbe non essere in grado di eseguire normali funzioni relative all'account, come votare o depositare, e concentrarsi solo sulla verifica della validità dei calcoli privati.

efficienza

L'utilizzo di zkEVM può influire sulle prestazioni della rete. I calcoli della prova di partecipazione possono richiedere notevoli risorse di calcolo e larghezza di banda della rete, che possono rallentare l’elaborazione delle transazioni. Ciò può essere migliorato utilizzando tecniche di sviluppo e ottimizzazione del software più efficienti, ma rimane comunque una preoccupazione degna di nota.

Consumo di energia

Analogamente alle prestazioni, l'utilizzo di zkEVM comporta un consumo energetico e costi associati durante l'esecuzione dei calcoli. Questo può essere un problema particolare per le blockchain pubbliche, dove le operazioni computazionali vengono pagate in criptovalute.

Progetti zkEVM in primo piano

Attualmente ci sono 6 eccellenti progetti zkEVM sul mercato:

  • PolygonzkEVM è uno degli ultimi progetti di Polygon nel campo zkEVM, un progetto ribattezzato dopo che Polygon Hermez ha speso 250 milioni di dollari per acquisirlo.

  • zkSync Era è un prodotto di zkSync (Matter Labs) nell'array zkEVM. Questo non è il primo prodotto, ma uno promosso per uno sviluppo successivo.

  • StarkWare è la società madre di molti prodotti correlati a zk come StarkEx, SatrkNet... È anche il pioniere della tecnologia zkSTARK e ha la propria lingua Cairo. Tuttavia, hanno anche sviluppato zkEVM per rendere il loro linguaggio più facile da usare.

  • Scroll è un progetto decentralizzato open source costruito sulla piattaforma zkEVM, con l'obiettivo di fornire una migliore sicurezza per le applicazioni blockchain.

  • Taiko è un progetto open source completamente decentralizzato che mira a evolversi in una soluzione completamente compatibile per #Ethereum.

  • ConsenSys zkEVM è un prodotto di ConsenSys (la società madre di Metamask). Il loro obiettivo è quello di essere una soluzione completamente conforme a EVM).

Consumo di energia

Analogamente alle prestazioni, l'utilizzo di zkEVM comporta un consumo energetico e costi associati durante l'esecuzione dei calcoli. Questo può essere un problema particolare per le blockchain pubbliche, dove le operazioni computazionali vengono pagate in criptovalute.

Alcune domande frequenti su zkEVM

Qual è la relazione tra zkEVM e zk-SNARKs, zk-STARKs, zk-SHARKs e PLONKs?

zkEVM è progettato per supportare l'implementazione di applicazioni sulla piattaforma Ethereum utilizzando tecnologie a prova di conoscenza zero come zk-SNARKs, zk-STARKs, zk-SHARKs e PLONK.

Nello specifico, zkEVM utilizza queste architetture tecniche per fornire sicurezza e anonimato nelle transazioni e nelle applicazioni costruite sulla piattaforma Ethereum. Ad esempio, zk-SNARK viene utilizzato per rendere anonime le informazioni sensibili nelle transazioni Ethereum senza rivelare i dettagli di tali informazioni, aumentando così la privacy e la sicurezza dell'utente.

Compatibilità EVM ed equivalenza EVM: qual è la migliore?

In termini di compatibilità, l’equivalenza EVM è completamente superiore, ma anche la sua implementazione è molto difficile. Attualmente sul mercato non esiste zkEVM (equivalente EVM) attivo sulla rete principale.

In secondo luogo, i protocolli zkEVM mirano tutti a raggiungere l’equivalenza EVM in futuro. La differenza sta nel metodo.

Costruisci zkEVM (equivalente EVM) da zero (richiede più tempo e impegno):

  • Poligono zkEVM、Consenso zkEVM、Scorri...

  • Inizia con la compatibilità EVM e costruisci lentamente l'equivalenza EVM (che richiede meno tempo): zkSync 2.0.

Insomma

zkEVM è una nuova tecnologia che integra prove a conoscenza zero nei sistemi blockchain. Ha il potenziale per contribuire ad accelerare e ridurre i costi di transazione su Ethereum, aumentando al tempo stesso la privacy e la sicurezza degli utenti. Tuttavia, l'implementazione di zkEVM è ancora nelle prime fasi di sviluppo e richiede l'interazione tra sviluppatori e comunità per farne un uso più ampio.

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