zkEVM significa "Máquina Virtual Ethereum de Conhecimento Zero". É um protocolo que permite a execução de contratos inteligentes em blockchains públicos como #Ethereum, BNB Chain, Polygon, Avalanche C Chain, etc.

zkEVM é uma tecnologia parcialmente desenvolvida baseada em Provas de Conhecimento Zero (ZKP). Vitalik, o fundador do Ethereum, dividiu-os em 4 tipos diferentes com base na sua compatibilidade com o EVM. O zkEVM tem muitas vantagens para os desenvolvedores e para o ecossistema zk, mas ainda existem muitas limitações que precisam ser abordadas.

Visão geral do zkEVM

Antes de compreender o zkEVM, primeiro entendemos o conceito de prova de conhecimento zero (ZKP). Isso faz parte da base do zkEVM.

O que é Prova de Conhecimento Zero (ZKP)?

A tecnologia de prova ZK (conhecimento zero) é uma tecnologia de criptografia usada para proteger a privacidade e a autenticação na Internet e em plataformas blockchain. Em vez de compartilhar informações completas, a tecnologia ZKP permite que as partes troquem informações sem revelar os detalhes umas das outras.

Exemplo simples: suponha que A queira provar a uma agência que tem 18 anos para solicitar um serviço, mas não queira revelar a sua data de nascimento.

A pode usar a atividade ZKP para provar que tem idade suficiente, fornecendo mais informações com significado semelhante. Por exemplo:

  • A se formou na universidade (certificando que A tem aproximadamente 22 anos).

  • A é titular de carta de condução B1 emitida pela autoridade competente (certificando que A tem mais de 18 anos).

  • A já possui uma empresa registrada em seu nome (comprove que A tem 18 anos).

Neste exemplo, o ZKP permite que Alice verifique sua idade sem revelar sua data de nascimento, o que ajuda a proteger a privacidade de Alice, mas ainda ajuda a organização a garantir que a Pessoa A tenha idade suficiente para se inscrever no serviço.

De acordo com a classificação técnica do ZKP, existem dois tipos principais conhecidos no mercado, zk-SNARKs e zk-STARKs.

  • zk-SNARKs (argumentos de conhecimento não interativos, sucintos e de conhecimento zero).

  • zk-STARKs (argumentos de conhecimento transparente escalável de conhecimento zero).

O que é zkEVM?

zkEVM significa "Máquina Virtual Ethereum de Conhecimento Zero". Este é um protocolo que permite que contratos inteligentes sejam executados em blockchains públicos como Ethereum, BNB Chain, Polygon, Avalanche C Chain, etc.

Por que o zkEVM nasceu?

Embora existam algumas linguagens de programação ZK no mercado, como Cairo (StarkWare) ou Zinc (zkSync), a linguagem de programação ZK ainda tem limitações. Um dos maiores obstáculos é a heterogeneidade entre essas linguagens de programação, o que dificulta aos desenvolvedores programarem em linguagens diferentes.

Para desenvolvedores ou projetos novos no mercado, focar em um idioma Cairo ou Zinc irá limitá-los a um ecossistema em comparação com os vários ecossistemas executados nesse idioma EVM.

Portanto, o zkEVM nasceu para resolver este problema. Aqui estão algumas das razões pelas quais o zkEVM nasceu:

  • zkEVM foi projetado para ser compatível com Ethereum. Portanto, fica mais fácil implantar contratos inteligentes no Ethereum usando a tecnologia ZK Proof.

  • zkEVM fornece aos desenvolvedores uma camada de abstração que facilita a implantação de aplicativos ZK. Os desenvolvedores não precisam se preocupar com os detalhes do algoritmo ZK de nível mais baixo.

  • zkEVM oferece suporte a vários tipos de ZK Proof, incluindo zk-SNARKs e zk-STARKs, ajudando os desenvolvedores a escolher o método que melhor se adapta à sua aplicação.

Resumindo, o zkEVM nasceu para facilitar a implantação de contratos inteligentes usando a tecnologia ZK Proof nas cadeias Ethereum e EVM, ao mesmo tempo que fornece um novo caminho para os desenvolvedores.

Como funciona o zkEVM

Comparado aos rollups ZK, o zkEVM não é diferente e segue o padrão geral de funcionamento. No entanto, deve-se notar que existem muitas ideias em torno da estrutura ideal do zkEVM e do seu funcionamento. A versão mais pura do zkEVM será completamente equivalente ao Ethereum, e nenhuma alteração será permitida, mesmo que facilite a prova de conceito.

Os rollups de conhecimento zero realizam e completam transações em lote fora da cadeia e enviam um relatório criptográfico para#Ethereumatestando a precisão dessas interações. Uma prova de conhecimento zero não revela os detalhes de todas as transações em um lote, mas apenas confirma que elas são precisas o suficiente para desencadear uma transição para o estado Ethereum.

Em seguida, fornece prova de validade para contratos inteligentes construídos na cadeia L1. Uma vez recebido e confirmado, valida a entrada.

Categorizando zkEVM por compatibilidade com EVM

No artigo de Vitalik sobre como classificar zkEVMs, ele mencionou 4 tipos principais baseados na compatibilidade do zkEVM. No nível mais baixo (compatibilidade EVM), eles fornecem apenas uma certa porcentagem de compatibilidade e, para alguns contratos inteligentes complexos, exigem que os desenvolvedores personalizem o código-fonte (copiar, colar e reescrever algumas coisas)).

Em um nível superior (equivalência EVM), eles fornecem maior compatibilidade, permitindo que os desenvolvedores migrem de forma fácil e rápida contratos inteligentes no Ethereum para seus rollups de protocolo com modificações mínimas. (copiar, colar e editar).

Tipo 1: zkEVM é totalmente compatível com Ethereum (equivalente totalmente a Ethereum)

Espera-se que o zkEVM Tipo 1 seja totalmente compatível com Ethereum no nível de consenso. Não há alterações em seu status, códigos hash ou qualquer lógica de consenso.

Eles também são totalmente compatíveis com todos os aplicativos Ethereum subjacentes, mas exigem tempos de prova mais longos, pois nenhuma melhoria foi feita para acelerar a geração de provas.

Tipo 2: zkEVM totalmente compatível com EVM (totalmente equivalente a EVM)

O tipo dois zkEVM é um padrão ligeiramente inferior e pretende ser equivalente, em vez de compatível com, EVM. Eles se parecem com EVMs por fora, mas apresentam algumas pequenas modificações por dentro para facilitar o desenvolvimento e acelerar a prova. Nesta categoria, alguns aplicativos podem não ser compatíveis.

No entanto, o tempo de preparação do zkEVM Tipo 2 ainda é mais lento. Portanto, o zkEVM classe 2.5 pode reduzir o tempo de preparação aumentando o custo do gás.

Projetos em destaque: Polygon zkEVM, Scroll.

Tipo 3: zkEVM compatível com EVM

O zkEVM tipo 3 não será completamente equivalente ao EVM, pois esse tipo prioriza a conveniência de colocar sistemas do tipo EVM na compilação ZK. Isto envolve mudanças específicas para facilitar a construção e melhorar a prova de conceito. Embora o zkEVM tipo três seja compatível com a maioria dos aplicativos, alguns aplicativos podem exigir reescrita para serem executados.

Projeto em destaque: Polígono zkEVM.

Tipo 4: zkEVM é aproximadamente compatível com EVM

O tipo quatro zkEVM será equivalente apenas a uma linguagem de alto nível, não ao próprio EVM. Portanto, ignorar o processo de fornecimento de provas de conhecimento zero para cada etapa da execução do EVM pode reduzir custos e incentivar a descentralização, bem como reduzir o tempo de prova de conceito.

No entanto, isso torna o zkEVM tipo quatro menos compatível com alguns aplicativos. Quando um aplicativo é movido para o EVM, o endereço do contrato provavelmente mudará e ficará indisponível por meio de alguma infraestrutura de depuração.

Projeto em destaque: zkSync 2.0.

Vantagens e desvantagens do zkEVM

Vantagens do zkEVM

Capacidade de extensão

O zkEVM pode melhorar a escalabilidade de blockchains públicos como o Ethereum, reduzindo a quantidade de recursos computacionais necessários para executar contratos inteligentes. Isto é conseguido permitindo que a computação seja transferida para redes privadas e para blockchains públicos.

Diversidade

O zkEVM pode ser aplicado a diversos setores que exigem a execução de contratos inteligentes privados. Por exemplo, os prestadores de cuidados de saúde podem usar o zkEVM para garantir que os dados dos pacientes permaneçam confidenciais, ao mesmo tempo que permitem aos investigadores aceder e analisar os dados.

Compatibilidade com EVM

A compatibilidade EVM é a maior vantagem do zkEVM, que pode ajudar os desenvolvedores que desenvolvem EVM blockchain a implementar facilmente seu protocolo DeFi na plataforma zk. Pelo contrário, isto também ajuda a plataforma zk a atrair mais desenvolvedores, criando assim um ecossistema mais diversificado.

Desvantagens do zkEVM

complexo

A implantação do zkEVM pode ser um processo complexo que requer conhecimentos e recursos significativos. Isso ocorre porque o zkEVM inclui a integração de muitas tecnologias diferentes.

Funcionalidade limitada

Como o zkEVM é centrado na privacidade, sua capacidade de executar funções complexas de contratos inteligentes pode ser limitada. Por exemplo, o zkEVM pode não ser capaz de executar funções regulares relacionadas à conta, como votar ou depositar, e se concentrar apenas na verificação da validade de cálculos privados.

eficiência

O uso do zkEVM pode afetar o desempenho da rede. Os cálculos de prova de aposta podem exigir recursos de computação e largura de banda de rede significativos, o que pode retardar o processamento das transações. Isso pode ser melhorado usando técnicas mais eficientes de desenvolvimento e otimização de software, mas ainda é uma preocupação digna de nota.

Consumo de energia

Semelhante ao desempenho, o uso do zkEVM incorre em consumo de energia e custos associados ao realizar cálculos. Isto pode ser um problema particular para blockchains públicos, onde as operações computacionais são pagas em criptomoedas.

Projetos zkEVM em destaque

Atualmente, existem 6 excelentes projetos zkEVM no mercado:

  • PolygonzkEVM é um dos projetos mais recentes da Polygon no campo zkEVM, um projeto renomeado depois que Polygon Hermez gastou US$ 250 milhões para adquiri-lo.

  • O zkSync Era é um produto do zkSync (Matter Labs) no array zkEVM. Este não é o primeiro produto, mas sim um produto promovido para desenvolvimento posterior.

  • StarkWare é a empresa-mãe de muitos produtos relacionados ao zk, como StarkEx, SatrkNet... É também pioneira na tecnologia zkSTARK e tem seu próprio idioma Cairo. No entanto, eles também desenvolveram o zkEVM para tornar sua linguagem mais fácil de usar.

  • Scroll é um projeto descentralizado de código aberto construído na plataforma zkEVM, com o objetivo de fornecer melhor segurança para aplicações blockchain.

  • Taiko é um projeto de código aberto totalmente descentralizado que visa evoluir para uma solução totalmente compatível com #Ethereum.

  • ConsenSys zkEVM é um produto da ConsenSys (empresa controladora da Metamask). Seu objetivo é ser uma solução totalmente compatível com EVM).

Consumo de energia

Semelhante ao desempenho, o uso do zkEVM incorre em consumo de energia e custos associados ao realizar cálculos. Isto pode ser um problema particular para blockchains públicos, onde as operações computacionais são pagas em criptomoedas.

Algumas perguntas frequentes sobre zkEVM

Qual é a relação entre zkEVM e zk-SNARKs, zk-STARKs, zk-SHARKs e PLONKs?

zkEVM foi projetado para suportar a implantação de aplicativos na plataforma Ethereum usando tecnologias de prova de conhecimento zero, como zk-SNARKs, zk-STARKs, zk-SHARKs e PLONK.

Especificamente, zkEVM utiliza essas arquiteturas técnicas para fornecer segurança e anonimato em transações e aplicações construídas na plataforma Ethereum. Por exemplo, zk-SNARKs são usados ​​para anonimizar informações confidenciais em transações Ethereum sem revelar os detalhes dessas informações, aumentando assim a privacidade e a segurança do usuário.

Compatibilidade EVM vs. equivalência EVM: qual é melhor?

Em termos de compatibilidade, a equivalência EVM é completamente superior, mas a sua implementação também é muito difícil. Atualmente não há zkEVM (equivalência EVM) no mercado que esteja ativo na rede principal.

Em segundo lugar, todos os protocolos zkEVM visam alcançar a equivalência EVM no futuro. A diferença está na abordagem.

Construa zkEVM (equivalente a EVM) do zero (requer mais tempo e esforço):

  • Polígono zkEVM、Consenso zkEVM、Rolagem...

  • Comece com compatibilidade EVM e construa lentamente até a equivalência EVM (o que leva menos tempo): zkSync 2.0.

para concluir

zkEVM é uma nova tecnologia que integra provas de conhecimento zero em sistemas blockchain. Tem o potencial de ajudar a acelerar e reduzir os custos de transação no Ethereum, ao mesmo tempo que aumenta a privacidade e a segurança do usuário. No entanto, a implementação do zkEVM ainda está nos estágios iniciais de desenvolvimento e requer a interação do desenvolvedor e da comunidade para torná-lo um uso mais amplo.

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