Por 0xC&D, a tecnologia de prova de conhecimento zero @Pepperinvestmentfund se posicionou como uma das principais pioneiras no dimensionamento do blockchain. Um tópico importante recentemente são as soluções de escalonamento e rollups da camada 2 do blockchain, especialmente no blockchain Ethereum. Nos últimos anos, vimos vários protocolos à prova de conhecimento zero emergirem como soluções escalonáveis. Neste artigo gostaríamos de apresentar como funciona a solução ZK Rollup e o estado atual de seu investimento nesta linha.
O que é a Camada 2 (L2)?
Mencionamos que a tecnologia à prova de conhecimento zero pode ser usada para soluções de escalonamento da camada 2, mas o que é a camada 2? A camada 2 é a rede conectada responsável pelas transações fora da cadeia. Ele é usado para soluções que ajudam a dimensionar aplicativos processando transações para a rede principal Ethereum (camada 1), mantendo as mesmas medidas de segurança e descentralização da rede principal Ethereum. Ou seja, não precisa competir por espaço precioso em bloco no Nível 1. As soluções da camada 2 aumentam o rendimento (ou seja, a velocidade da transação) e reduzem as taxas de gás.
As soluções da camada 2 são importantes porque permitem escalabilidade e maior rendimento, ao mesmo tempo que mantêm a integridade da blockchain Ethereum, permitindo total descentralização, transparência e segurança, ao mesmo tempo que reduzem a pegada de carbono (menos menos gás significa menos energia usada, o que equivale a menos emissões de carbono).
O que é acúmulo L2?
Rollup é uma solução de escalonamento de camada 2 que opera fora da cadeia a partir de L 1, mas ainda publica dados de transação na camada 1 após a execução dessas transações. Considerando que os dados da transação residem na Camada 1, o Rollup é protegido pelas mesmas medidas de segurança da Camada 1. Na verdade, este é o recurso definidor que o Rollup oferece aos seus usuários.
O Rollup da Camada 2 tem três propriedades:
• Redução da taxa de gás: as transações são executadas fora da camada 1, portanto, nenhuma taxa de gás adicional é necessária.
• Manutenção de segurança: os dados e provas de transação residem na Camada 1, para que a segurança do blockchain possa ser mantida.
• Delegação de transações: os contratos inteligentes rollup na camada 1 podem impor transações corretas na camada 2 usando dados de transação armazenados na camada 1.
Os rollups exigem que os usuários façam um depósito no contrato inteligente de rollup, o que incentiva os usuários a validar e executar transações adequadamente. Os rollups são úteis porque podem reduzir taxas, aumentar o rendimento das transações e expandir a participação.
Conjunto de conhecimento zero (ZK):
Rollups ZK são uma solução que usa provas de validade para dimensionar a computação. Ele executa cálculos fora da cadeia e envia provas de validade para a cadeia principal. Os rollups ZK agrupam milhares de transações na rede principal Ethereum e criam provas criptográficas chamadas SNARKs (Succinct Non-Interactive Arguments of Knowledge) que são verificadas por contratos inteligentes Ethereum. Portanto, cada transação é totalmente verificada por todos os nós completos do Ethereum antes que o bloco seja finalizado.
Os contratos inteligentes do ZK rollup mantêm todos os dados transferidos na Camada 2 e os dados só podem ser editados usando prova de validade. Isso significa que o ZK Rollup exige apenas prova de validade, e não todos os dados da transação. Este recurso reduz os custos de transação, pois menos dados são incluídos. Com o rollup ZK, há pouca hesitação ao mover ativos da camada 2 para a camada 1 porque a prova de validade foi aprovada pelo rollup ZK e autorizou a transação.
Alguns benefícios notáveis dos rollups ZK incluem:
• A transferência de ativos é quase instantânea.
• Oferece forte privacidade e segurança porque são usadas provas de conhecimento zero.
• Mantenha a segurança e ao mesmo tempo esteja seguro e descentralizado.
O que é zkEVM?
zkEVM é uma máquina virtual que executa contratos inteligentes EVM de maneira compatível com a computação ZK Proof. Existem muitos tipos de zkEVM, por isso temos que diferenciar entre esses tipos de soluções.
• Compatibilidade EVM = compatibilidade de nível Solidity/Vyper
• Equivalência EVM = compatibilidade de nível de bytecode EVM + cliente de execução Ethereum (Geth, etc.)
• ZkEVM em tamanho real = compatibilidade em nível de especificação EVM
Uma coisa que todos eles têm em comum é que adicionam suporte “in-circuit” para EVM à sua maneira, com várias compensações. Observe que o código do contrato inteligente escrito em uma linguagem de alto nível (como Solidity/Vyper) precisa ser compilado em bytecode EVM para ser implantado no blockchain Ethereum.
A forma como essas soluções funcionam é relativamente simples:
• Para compatibilidade com EVM, você transcompila seu código Solidity/Vyper em bytecode para a VM e depois prova a validade do rastreamento de execução em seu circuito.
• Para equivalência EVM, você descompila ou interpreta o bytecode EVM no bytecode da VM e depois prova a validade do rastreamento de execução online.
• Para um zkEVM completo, você demonstrou a validade online dos rastreamentos de execução do EVM.
Para a maioria dos zkEVMs existentes, como Polygon Hermez e zkSync (abordaremos brevemente esses projetos na próxima seção), eles executam bytecodes diferentes por meio de um interpretador/compilador que espelha o EVM Todos os recursos do bytecode, mas não o equivalente EVM completo bytecódigo. Portanto, o ZK Rollup compatível com EVM compila Solidity/Vyper em bytecode direcionado à VM personalizada em vez do EVM.
A compatibilidade da ferramenta EVM é importante no nível de compensação de segurança, pois adicionar camadas adicionais de complexidade pode adicionar novas vulnerabilidades.
Introdução a alguns projetos de pista ZK
Existem muitos aplicativos para rollups ZK que você pode integrar em seu próprio dapp. Apresentamos brevemente alguns deles e seu status recente neste artigo. Observe que cobrimos suas versões mais recentes, pois algumas delas ainda estão em desenvolvimento e fase de testes.
asteca
Aztec é uma solução L2 Rollup privada com foco na privacidade. Ele permite interações privadas eficientes com contratos inteligentes L1 e liquidez por meio de um processo chamado agregação DeFi. Ele usa Plonk como esquema zk-SNARK subjacente, adicionando privacidade e economia significativa de gás a qualquer protocolo L1 por meio de sua ponte Aztec Connect.
A ponte Aztec Connect é um contrato de confiabilidade L1 implantado na rede principal que permite que os protocolos DeFi estejam em conformidade com a interface rollup Aztec. Isso permite que o contrato Aztec Rollup interaja com protocolos DeFi por meio da ponte. Os contratos de ponte modelam qualquer protocolo L1 DeFi como uma troca assíncrona de ativos. Você pode especificar até dois ativos de entrada e dois ativos de saída para cada ponte.
Como funciona o Rollup asteca?
Os usuários do Aztec com ativos protegidos no Aztec podem criar uma prova de conhecimento zero instruindo o contrato cumulativo do Aztec a fazer chamadas externas de contrato L1. Ele fornece lotes de múltiplas intenções de transação L2 na rede Aztec na forma de rollup. O contrato Rollup então agrega as transações do contrato DeFi L1 e devolve fundos aos usuários em L2.
A fonte de financiamento para qualquer transação Aztec Connect é Aztec Protected Assets. Quando os usuários interagem com o contrato Aztec Connect Bridge, suas identidades ficam ocultas, mas os saldos enviados para a ponte são públicos. A Aztec utiliza o conceito de ativos virtuais para representar a parcela dos ativos detidos pelo contrato Bridge. Isso é muito mais eficiente do que minerar tokens ERC20. Eles são usados quando a ponte possui ativos que não são suportados pela Aztec.
Após o lançamento do Aztec 2.0 em junho de 2021, seu pico de TVL atingiu US$ 14 milhões e agora está estável em cerca de US$ 4 milhões. Comparado a outros projetos como o Tornado Cash, o Aztec não tem muitos usuários, provavelmente porque possui uma barreira de entrada maior. Além disso, devido ao incidente do Tornado Cash, os produtos que interagem com a rede principal Ethereum e focam na privacidade são afetados e preocupados com sua segurança.
zkSync
zkSync é o mecanismo de escalonamento e privacidade do Ethereum. Sua gama atual de recursos inclui transferências de baixo gás de tokens ETH e ERC20 na rede Ethereum, swaps atômicos e pedidos de limite e suporte nativo L2 NFT.
O projeto arquitetônico do zkSync combina os dois avanços tecnológicos a seguir:
1) zk EVM: O mecanismo que impulsiona o zkRollup compatível com EVM, a única solução que suporta segurança L1 e contratos inteligentes confiáveis.
2) zkPorter: um sistema de disponibilidade de dados fora da cadeia que é 2 ordens de magnitude mais escalável do que rollups.
Como o zkEVM e o zkPorter são interoperáveis e combináveis, o zkSync supera significativamente todas as outras soluções de escalonamento.
O consenso atualmente usado pelo zkSync é a fragmentação de dados Eth2, que fornece uma camada de disponibilidade de dados exponencialmente maior sem sacrificar a taxa de transferência e a descentralização de mais de 100.000 TPS. zkSync usa PLONK como zk-SNARK subjacente em sua estratégia Rollup.
Na fase zkSync 1.0, resultou na linguagem de programação Zinc e no SyncVM correspondente, uma máquina virtual zk. Agora na fase zkSync 2.0, a equipe está se movendo para oferecer suporte ao novo zkEVM programado com Solidity/Vyper.
Em fevereiro de 2022, a testnet zkSync 2.0 já está online (a rede principal também estará online no quarto trimestre), que contém contratos inteligentes em Solidity ou reutiliza código Solidity existente.
A partir do momento em que zkSync anunciou sua compatibilidade com bytecode EVM, atraiu a atenção e o suporte de vários projetos dApp, como 1inch, Yearn Finance, Aave, Chainlink e The Graph, entre outros.
Quanto ao ecossistema zkSync, inclui diversos tipos de produtos, como carteiras, Defi, infraestrutura, pontes, etc. Explorador de blocos da testnet zkSync, mais de 100.000 blocos foram enviados e verificados e mais de 11 milhões de transações foram publicadas na cadeia. Acreditamos que assim que o teste da rede principal zkSync estiver online, mais usuários serão atraídos para usar soluções L2 para desenvolver novos produtos.
Polígono Hermez
Hermez é uma solução ZK Rollup de código aberto otimizada para transferências de tokens de baixo custo na blockchain Ethereum. Recentemente, a Hermez se fundiu com a Polygon, tornando-se a Polygon Hermez e expandindo o conjunto de soluções de escalonamento Ethereum da Polygon. A versão mais recente é Polygon Hermez 2.0, uma solução descentralizada de escalabilidade Ethereum camada 2 que aproveita a tecnologia criptográfica de conhecimento zero para fornecer verificação e finalização rápida de cálculos de transações fora da cadeia.
Hermez 1.0, lançado em março de 2021, é descentralizado, sem permissão e escalonável até 2.000 TPS. Como tal, alcança com sucesso o que foi concebido para fazer, que é dimensionar pagamentos e transferências de tokens ERC-20. A equipe tem trabalhado no desenvolvimento do Hermez 2.0 usando seu próprio zkEVM, uma máquina virtual que executa transações Ethereum de forma transparente, incluindo contratos inteligentes com verificação de prova de conhecimento zero. Embora a adoção dessa abordagem de design revolucionária tenha sido uma decisão difícil, o objetivo era minimizar o atrito do usuário e do dApp ao usar a solução.
O Hermez 1.0 usa o mecanismo de consenso descentralizado de Prova de Doação, enquanto o Hermez 2.0 usa atualmente o mecanismo de consenso de Prova de Eficiência. O núcleo do Hermez zkEVM é seu zkProver, que contém o executor da máquina de estado principal, a máquina de estado auxiliar (o componente recursivo STARK), o construtor STARK e o construtor SNARK (um provador zk-SNARK). O executor principal da máquina de estado converte o bytecode EVM em restrições polinomiais por meio de linguagem assembly de conhecimento zero e codifica as restrições polinomiais correspondentes usando uma linguagem de notação polinomial. A máquina de estado secundária divide as transições de estado correspondentes às transações zkEVM e, em seguida, usa várias máquinas de estado para calcular e verificar a exatidão dessas transações. O gerador de provas STARK é usado para gerar provas STARK com eficiência, enquanto o gerador de provas SNARK é usado para calcular provas SNARK (muito pequenas). O protocolo SNARK pode ser PLONK ou Groth16.
Resumindo, Hermez é uma solução de expansão L2 que combina o protocolo de pesquisa Plonkup e o protocolo STARK da Starkware e usa o consenso de Prova de Eficiência. Eles quase lançarão testnet no terceiro trimestre de 2022 e mainnet no quarto trimestre de 2022.
Status de investimento do ZK Rollups
Apresentamos brevemente os projetos Aztec, zkSync e Polygon Hermez acima de uma perspectiva técnica, porque são representantes da faixa de investimento ZK Rollup e estão todos em boas condições. Também notamos que existem muitos outros excelentes projetos cumulativos de ZK. Criamos uma tabela com o perfil de investimento atual (com base nos dados divulgados, e observe que alguns dados não são divulgados).
Além dos projetos mencionados acima, existem muitos projetos em construção para melhorar a solução L2 ZK Rollup. Alguns deles estão sendo construídos com base nos projetos acima para explorar mais aplicações, como dYdX, Sorare, Immutable X, etc.
Além disso, podemos notar que Starkware tem a maior avaliação no rollup ZK em comparação com outros projetos devido às suas vantagens no protocolo STARK, linguagem de circuito e desenvolvimento zkVM. Foi considerado a base para muitos aplicativos baseados em StarkNet.
Do ponto de vista do mercado secundário, atualmente não há projetos de rollup ZK que listem tokens/criptomoedas, mas notamos que há um projeto Optimistic Rollup que lista tokens com um FDV entre US$ 20 bilhões e US$ 95 bilhões.
Embora a tecnologia de conhecimento zero tenha altos limites e limites para desenvolvedores de software (porque os desenvolvedores de software devem ter experiência em criptografia e blockchain), muitos avanços foram feitos tanto na academia quanto na indústria nos últimos anos. Portanto, os investidores estão entusiasmados com esta pista e confiantes quanto ao seu futuro. Além disso, a tecnologia de conhecimento zero, especialmente zk-SNARKs, além da trilha de rollup ZK, também tem muitas aplicações em outros cenários, como blockchains leves, como o protocolo Mina, identidade descentralizada em aplicativos Web3 e blockchains que preservam a privacidade. Portanto, esta pista tem um grande potencial no futuro e estamos otimistas quanto ao futuro do projeto ZK rollup.
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