【Prefácio】

Todo o blockchain é baseado em criptografia, porque a criptografia criou a ecologia de primeira camada de todo o livro-razão distribuído; e por causa da criptografia, surgiu um plano de expansão fora da cadeia de segunda camada. Em agosto de 2022, Vitalik lançou “O artigo “Os diferentes tipos de ZK-EVMs” fornece uma comparação geral das soluções de expansão convencionais atuais, conforme mostrado na figura abaixo:

Capítulo 1: Visão geral dos diferentes tipos de ZK-EVMs

Portanto, as atuais soluções de expansão zkVM giram basicamente em torno da solução zkEVM, porque outras soluções zkVM não são compatíveis com a continuação e suporte da ecologia existente, mas serão problemáticas em termos do futuro. A atualização do Web2 é uma parte importante do Web3, especialmente após o surgimento de soluções representadas pelo zkWasm que são compatíveis com diversas linguagens C++, Rust, Go, AssemblyScript, C# e outras linguagens, tornou-se possível atualizar o sistema de contas de aplicativos Web2; o esperado zkEVM Da esquerda para o passado, o zkWasm se move da direita para a retaguarda para construir conjuntamente uma grande ecologia de atualizações de aplicativos Web3, em vez de continuar a disputa pela cadeia pública que tem sido confusa por muitos anos.

【TL; DR】

1. A função central final do Ethereum é um posicionamento de razão distribuída de DA + Liquidação + Consenso. A solução zkWasm da eWASM é mais adequada para construir um ecossistema Web3.0.

2. zkEVM herda o passado e otimiza a ecologia do blockchain, e zkWasm inicia o futuro e cria o futuro da Web3.0!

3. Crie Rollups com zkWasm, não apenas Blockchains

【zkEVM herda o passado, zkWasm inicia o futuro】

Conforme mencionado no prefácio, a era ecológica que realmente conecta Web2.0 e Web3.0 é a era AppRollup. Comparada com a ecologia que ainda não fala sobre a ideia da cadeia, a era Rollup não precisa criar muitas cadeias, porque a cadeia desempenha o papel de The ledger, ou seja, a camada de conta é separada de um aplicativo separado e retorna para a camada geral, com propriedade devolvida ao usuário; a cadeia é naturalmente tal transportadora, assumindo as funções essenciais de Disponibilidade de Dados (DA), Liquidação e Consenso.

figura 2:AppRollup é muito mais flexível que Appchain

【ZKP, Prova de Conhecimento Zero】

Em criptografia, prova de conhecimento zero (inglês: prova de conhecimento zero) ou protocolo de conhecimento zero (protocolo de conhecimento zero) é um método para uma parte (o provador) provar uma determinada proposição para a outra parte (o testador). A característica é que no processo, “Nenhuma informação será revelada além de que a proposição é verdadeira. Portanto, pode ser entendido como “à prova de vazamento zero”. Foi proposto pela primeira vez por Shafi Goldwasser, Silvio Micali e Charles Rackoff do MIT em um artigo de 1985 intitulado “Knowledge Complexity of Interactive Proof Systems” ([GMR85]). O autor mencionou no artigo que é possível ao provador convencer o verificador da autenticidade dos dados sem revelar os dados específicos. A prova de conhecimento zero pode ser interativa, ou seja, o provador deve comprovar a autenticidade dos dados uma vez para cada verificador; também pode ser não interativo, ou seja, o provador cria uma prova, e qualquer pessoa que utilize essa prova pode ser verificada.

imagem 3: História do Desenvolvimento de Provas de Conhecimento Zero

zk-SNARK (Argumentos de Conhecimento Sucintos Não Interativos) é provavelmente a forma mais popular de prova de conhecimento zero, aparecendo pela primeira vez no artigo Bit+11 de 2011. Em 2013, as provas de conhecimento zero poderiam ser usadas em aplicações do mundo real graças ao artigo Pinóquio PHGR13, que tornou o zk-SNARKS adequado para computação geral, embora mais lento. O algoritmo Groth16 proposto em 2016 reduziu bastante a complexidade computacional, tornando o zk-SNARKS tão eficiente que continua sendo o padrão até hoje.

No entanto, uma configuração confiável é crítica para a segurança desses protocolos de conhecimento zero. Um processo de inicialização deve ser usado para gerar parâmetros de criptografia para poder executar um protocolo de conhecimento zero. Um terceiro executa esta operação para garantir que os parâmetros de criptografia sejam aleatórios, imprevisíveis e seguros.

Isto foi seguido pela introdução de Bulletproofs (BBBPWM17) em 2017 e zk-STARKs (BBHR18) em 2018. Ao contrário de seus antecessores, eles são um tipo de prova de alcance que não requer uma configuração inicial de confiança. O artigo PlonK de 2019 implementou um algoritmo universal de prova de conhecimento zero, o que significa que apenas uma configuração confiável precisa ser iniciada, em contraste com Groth16, que requer uma configuração confiável separada para cada circuito.

À medida que o campo evoluiu, as provas de conhecimento zero passaram da teoria pura para aplicações práticas úteis em blockchain, comunicações seguras, votação eletrônica, controle de acesso e jogos. À medida que continuam a ser colocados em aplicações comerciais, haverá desenvolvimentos mais interessantes para o avanço da tecnologia.

Portanto, zk-SNARKS, zk-STARKS, PLONK e Bulletproofs constituem os principais métodos atuais de implementação de prova de conhecimento zero. Cada método tem suas próprias vantagens e desvantagens em termos de tamanho da prova, tempo de provação e tempo de verificação. Na solução de expansão de blockchain, ela gira basicamente em torno do método de implementação compatível com ZK-SNARK.

【WASM, WebAssembly】

WebAssembly (abreviado WASM) é um membro relativamente novo da família de tecnologia Web (JavaScript, HTML, CSS) e tornou-se um padrão oficialmente reconhecido pelo W3C em dezembro de 2019. WebAssembly introduz um novo tempo de execução no navegador que funciona com o tempo de execução JavaScript. Em comparação, é mais leve, possui um pequeno conjunto de instruções e um modelo de isolamento estrito (o WebAssembly não possui E/S por padrão). Uma das principais motivações para o desenvolvimento do WebAssembly foi fornecer alvos de compilação para mais linguagens de programação (C++, Rust, Go, etc.), permitindo aos desenvolvedores desenvolver novas aplicações web ou portar aplicações existentes usando um conjunto de ferramentas mais amplo.

Figura 4: Território Wasm

Quer seja Web2 ou Web3, o escopo de suporte e uso do Wasm está se tornando cada vez mais extenso:

Figura 5: Principais empresas e organizações do ecossistema WebAssembly

【zkWasm = zkp + WASM 】

Como um novo membro do zkVM, zkWasm resolve essencialmente operações complexas por meio de prova de armazenamento off-chain e on-chain, é compatível com as ideias da linguagem principal Web2, realiza a atualização da conexão de Web2 e Web3, executa lógica de negócios complexa fora da cadeia cálculo , e fornece resultados valiosos e O certificado é armazenado na cadeia para rastreabilidade, verificação de autenticidade e liquidação. O sistema de contas é composto pelo sistema de carteira existente. Todo o ecossistema pode ser representado pela seguinte figura:

Figura 6: ecologia zkWasm

A tendência lógica geral dos dados pode ser representada pela figura a seguir:

Passo 7: Contratos On-Chain + Máquina Virtual Off-Chain (VM) + Composição WASM

Um núcleo importante da atualização inicial do Ethereum 2.0 também incluiu a transição do EVM para o eWASM; no entanto, o progresso real do 2.0 não foi o esperado, por isso o eWASM não foi muito mencionado no último plano de planeamento.

Figura 8:Plano geral do ETH 2.0

Embora o eWASM não seja mencionado no planeamento recente, os benefícios que o eWASM pode trazer também são reconhecidos. Desde o início, o EVM foi concebido para enfatizar a correção em detrimento da eficiência. Isto se reflete no fato de que todos os nós da rede devem executar o EVM com total precisão. Wasm, embora semelhante ao EVM, foi inventado para a web. Ao contrário da correção, Wasm enfatiza a eficiência e o carregamento rápido. O desenvolvedor do Ethereum, Lane Rettig, disse que o EVM foi criado sem “muita reflexão de design”. Ele acredita que o EVM foi concebido a partir de uma perspectiva teórica e não prática, pelo que, embora seja internamente sólido, não pode ter o melhor desempenho no mundo real. Excelente função. Nick Johnson concorda. Em contraste, o Wasm é escrito mais próximo das instruções reais de hardware, o que o torna mais eficaz na tradução da lógica de codificação real. Na verdade, as instruções Wasm mapeiam diretamente um a um para as instruções usadas pela máquina, o que melhorará muito o desempenho. Ao mesmo tempo, o Ewasm pode reduzir ou até mesmo eliminar a necessidade de pré-compilação, suportará mais linguagens para interoperabilidade e se beneficiará de um conjunto de ferramentas mais amplo que o EVM.

As principais vantagens do uso do eWASM sobre o EVM são reconhecidas pelo mainstream da seguinte forma:

1. Desempenho: Comparado ao EVM, o eWASM oferece melhor desempenho porque usa WebAssembly, que foi projetado para ser mais rápido e eficiente que o bytecode EVM. WebAssembly oferece desempenho quase nativo, o que pode aumentar significativamente a velocidade e escalabilidade da rede Ethereum.

2. Interoperabilidade: eWASM oferece melhor interoperabilidade do que EVM porque oferece suporte a várias linguagens de programação, incluindo C++, Rust e AssemblyScript. Isso permite que os desenvolvedores escrevam contratos inteligentes em sua linguagem preferida, melhorando a qualidade do código e a produtividade do desenvolvedor.

3. Segurança: o eWASM oferece melhor segurança do que o EVM, pois inclui vários recursos de segurança, como sandbox de memória, que pode isolar contratos inteligentes uns dos outros e impedir que eles acessem a memória uns dos outros. Além disso, o eWASM oferece melhor proteção contra vulnerabilidades comuns de contratos inteligentes, como ataques de reentrada e estouros de número inteiro.

4. Flexibilidade: o eWASM oferece melhor flexibilidade do que o EVM porque suporta vinculação dinâmica, o que permite que contratos inteligentes sejam compostos por vários módulos que podem ser atualizados de forma independente. Isso pode levar a uma melhor organização do código e a uma manutenção mais fácil de contratos inteligentes.

5. Apoio da comunidade: eWASM recebeu forte apoio da comunidade Ethereum, e vários clientes importantes da Ethereum, incluindo Geth e Parity, implementaram suporte eWASM. Isso significa que os desenvolvedores têm acesso a uma ampla gama de ferramentas e recursos ao criar contratos inteligentes usando o eWASM.

No entanto, a rede Ethereum subjacente realmente precisa substituir o EVM pelo eWasm? Os vários riscos de segurança durante o processo de substituição e o impacto no ecossistema existente não podem ser subestimados. Talvez esta seja a razão pela qual o eWASM não foi muito mencionado no plano mais recente.

Figura 9:Vitalik Buterin propõe o mais recente roteiro Ethereum

O roteiro divide as atualizações em várias categorias com base no seu impacto na arquitetura Ethereum. Isso inclui:

Mesclar: envolve uma atualização de Prova de Trabalho para Prova de Participação

Surge: uma atualização que envolve escalonamento por meio de empilhamento de volume e fragmentação de dados

Flagelo: Uma atualização envolvendo riscos de protocolo para resistência à censura, descentralização e valor máximo extraível

Verge: Atualizações envolvendo verificação mais fácil de blocos

Purge: envolve a redução do custo computacional dos nós operacionais e a simplificação das atualizações de protocolo

Splurge: Outras atualizações que não se enquadram nas categorias acima

Todos percebem que a função central final do Ethereum é um posicionamento de registro distribuído de DA + Liquidação + Consenso. Dessa forma, muitos requisitos de escalabilidade não exigem muitas modificações no próprio Ethereum e trazem outros riscos desconhecidos. Peixes e ursos. A maneira de ter os dois ao mesmo tempo é dividir o trabalho em camadas. Colocar o eWASM na segunda camada deveria ser uma solução mais razoável e eficaz. Especialmente depois de combinada com zk, a solução técnica do zkWasm pode herdar perfeitamente o efeito que o eWASM deseja alcançar. Ao mesmo tempo, pode fornecer serviços para Web2 e Web3 e conectar-se entre si. zkEVM herda o passado e otimiza a ecologia blockchain, zkWasm inicia o futuro e cria o futuro da Web3.0!

Figura 10:zkWasm = zkp + WASM

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