ZK Rollup, как способ масштабирования Ethereum, позволяет обрабатывать транзакции вне цепочки и объединять их в основной цепочке как единую сжатую транзакцию. Этот процесс повышает пропускную способность транзакций, снижает транзакционные издержки, обеспечивает достоверность состояния за счет доказательства с нулевым разглашением и повышает конфиденциальность и безопасность основной цепочки. Таким образом, ZK Rollup считается идеальным решением для расширения Ethereum.
Однако в настоящее время генерация доказательства с нулевым разглашением требует больших вычислительных мощностей, а техническая сложность также выше.В то же время, поскольку виртуальная машина Ethereum (EVM) не предназначена для поддержки цепей ZK, она не может напрямую выполнять смарт-контракты. Чтобы решить эту проблему, многие разработчики пытались разработать zkEVM, который может запускать смарт-контракты способом, совместимым с вычислениями с доказательством с нулевым разглашением. Для многих ZK Rollup достижение эквивалентности EVM означает достижение полной совместимости на уровне байт-кода.В настоящее время zkEVM является ключом к расширению Ethereum.
В этой статье будут рассмотрены пять распространенных типов zkEVM и прогресс каждого типа проекта, а также указаны проблемы проектирования каждого типа zkEVM.
Что такое zkEVM
zkEVM — это виртуальная машина, совместимая с EVM, которая поддерживает вычисления с доказательством с нулевым разглашением и представляет собой платформу для разработки приложений, основанную на технологии блокчейна Ethereum. Контракт EVM можно напрямую развернуть и запустить без модификации, а работа программы может доказать правильность его расчета за счет нулевого знания.
Преимущества zkEVM
zkEVM улучшает совместимость. zkEVM хорошо совместим со смарт-контрактами, написанными для работы в EVM, и может быть легко интегрирован с инфраструктурой EVM. Разработчики могут переносить существующие приложения Ethereum на L2 без переделки приложений. В то же время zk proof наследует сетевую безопасность Ethereum.
zkEVM повышает масштабируемость. zkEVM использует неинтерактивные доказательства, что повышает пропускную способность и уменьшает задержку, поскольку быстрее проверять доказательства для блоков L2, чем повторно выполнять каждую транзакцию во вновь предложенном блоке.
zkEVM снижает затраты на хранение. zkEVM Rollup может публиковать только обязательства до его конечного состояния на Ethereum L1, что снижает затраты на хранение в сети. Доказательства достоверности гарантируют правильность нового состояния zkEVM, поэтому заказчику не нужно публиковать все данные, необходимые для повторного выполнения изменения перехода состояния.
Благодаря постоянному совершенствованию zkEVM устраняются ограничения ZK Rollup.Используя безопасность и эффективность ZK Rollup в сочетании с совместимостью EVM, приложения могут взаимодействовать со смарт-контрактами для улучшения работы приложения.
Пять различных типов zkEVM и связанных с ними проектов
В начале разработки EVM не предполагалось поддерживать доказательства с нулевым разглашением, что затрудняло создание виртуальной машины zk, совместимой с EVM, однако по мере развития исследований расчеты EVM могут быть включены в доказательства с нулевым разглашением. Различные проекты zkEVM используют различные подходы, сочетающие выполнение EVM с вычислением доказательства с нулевым разглашением.
Виталик Бутерин, основатель Ethereum, также опубликовал статью, объясняющую компромиссы между различными типами zkEVM.V God считает, что основные цели этих проектов одинаковы: использовать технологию ZK-SNARK для предоставления зашифрованных доказательств для выполнения транзакции, аналогичные Ethereum, так что проще проверить саму цепочку Ethereum или создать ZK Rollups, эквивалентный тому, что предлагает Ethereum, но более масштабируемый, чем Ethereum.
Тип 1 (эквивалент уровня консенсуса — полностью эквивалентен Ethereum)
ZkEVM типа 1 стремится быть полностью эквивалентным Ethereum. Он не изменяет какую-либо часть системы Ethereum, чтобы упростить создание доказательств, не заменяет хэши, деревья состояний, деревья транзакций, прекомпиляции или любую другую логику консенсуса.
Преимущество zkEVM типа 1 в том, что он полностью совместим с Ethereum. В долгосрочной перспективе модификации Ethereum, протестированные в ZK-EVM Типа 2 или Типа 3, могут быть введены в сам Ethereum, но эта реархитектура имеет свои сложности, поэтому Тип 1 — это то, что в конечном итоге требуется для того, чтобы сделать Ethereum Square L1 самостоятельным. что-то более масштабируемое. В то же время zkEVM типа 1 идеально подходят для объединения, поскольку они позволяют повторно использовать большую часть инфраструктуры.
Недостатком zkEVM типа 1 является проблема времени проверки. Ethereum изначально не был разработан с учетом ZK-дружественности, поэтому многие части протокола Ethereum требуют большого количества вычислений для выполнения ZK-доказательств. ZkEVM типа 1 разработан для точной копии Ethereum, поэтому он не может смягчить эту неэффективность. ZkEVM типа 1 является наиболее идеальным zkEVM, и существует множество проектов, создающих или исследующих этот тип.
В настоящее время проекты, связанные с zkEVM Type 1, включают Taiko и Kakarot.
ZkEVM 1-го типа, созданная Taiko, позволяет разработчикам и пользователям безопасно использовать Ethereum, с более низкой комиссией за транзакции и без необходимости учитывать какие-либо изменения. Привлечено 22 миллиона долларов в двух посевных раундах, первый раунд составил 10 миллионов долларов во главе с Sequoia China, а второй раунд - 12 миллионов долларов во главе с Generative Ventures. 7 июня Тайко запустила стимулирующую тестовую сеть Alpha-3. Согласно официальному представлению Тайко, тестовая сеть ориентирована на децентрализованную часть ZK-EVM, эквивалентную Ethereum.
Kakarot zkEVM — это EVM, развернутая с использованием языка Cario, повышающая надежность экосистемы Starknet за счет улучшения совместимости EVM. Какарот zkEVM может существовать в разных формах, на первом этапе для приведения EVM в Старкнет, на втором этапе Какарот и Мадара будут объединены в единый стек для поддержки L3 zkEVM, на третьем этапе Какарот и Мадара также могут быть объединены в Вместе , Тип 1 zkEVM включен. 2 июня Kakarot zkEVM завершила предварительный раунд финансирования, StarkWare, LambdaClass и другие учреждения и инвесторы-ангелы, такие как Виталик Бутерин, Николас Бакка, Рэнд Хинди, приняли участие в инвестициях.
Тип 2 (эквивалентность на уровне байт-кода — полностью эквивалентен EVM)
ZkEVM Type2 стремится быть полностью эквивалентным EVM, но не Ethereum. То есть внутренне они идентичны Эфириуму, но внешне имеют некоторые отличия, особенно с точки зрения структур данных, таких как блочные структуры и деревья состояний. Цель состоит в том, чтобы быть полностью совместимым с существующими приложениями, но с небольшими изменениями в Ethereum, чтобы упростить разработку и ускорить создание доказательств.
Преимуществом zkEVM Type 2 является идеальная эквивалентность на уровне VM. ZkEVM типа 2 вносит изменения в структуры данных, которые содержат такие вещи, как состояние Ethereum. Это структуры, к которым сама EVM не имеет прямого доступа, поэтому приложения, работающие на Ethereum, почти всегда будут работать на свернутых версиях zkEVM типа 2. Этот тип не может использовать клиенты исполнения Ethereum как есть, но с некоторыми модификациями их можно использовать, а инструменты отладки EVM и другую инфраструктуру по-прежнему можно использовать.
Недостатком zkEVM типа 2 является то, что время проверки по-прежнему медленное. ZkEVM типа 2 обеспечивает более быстрое время проверки, чем zkEVM типа 1, в первую очередь за счет удаления криптографии, которая опирается на излишне сложные и недружественные для ZK части стека Ethereum. Например, они могут изменить Keccak Ethereum и деревья Merkle-Patricia на основе RLP, а также могут изменить структуру блоков и квитанций. Эти модификации значительно увеличивают время прувера, но не решают всех проблем. Со всей неэффективностью и ZK-недружественностью, присущими EVM, доказывающим, что EVM все еще медленный.
В настоящее время проекты, связанные с zkEVM Type 2, включают Linea и Polygon.
Linea — это zkEVM типа 2, работающий на базе Consensys. Интегрируя ZKP с полной совместимостью с EVM, разработчики могут создавать масштабируемые DApp или переносить существующие DApp на новые платформы без изменения кода или переписывания смарт-контрактов. Общедоступная тестовая сеть была запущена 28 марта этого года и была добавлена к параметрам сети по умолчанию расширения Metamask. Linea выпустила Alpha v0.2 в 12:00 13 июня. Эта версия ориентирована на тестирование существенных обновлений архитектуры и подготовку к запуску основной сети.
Polygon zkEVM имеет открытый исходный код и использует zkEVM типа 2. Он использует доказательства ZK для снижения комиссий за транзакции и увеличения пропускной способности при сохранении безопасности Ethereum L1. Polygon заявил 14 февраля этого года, что Polygon zkEVM прошел 100% тестовых векторов Ethereum, подходящих для zkEVM. Разработчикам не нужно изменять или переписывать какой-либо код, и все инструменты Ethereum могут без проблем работать с Polygon zkEVM. Это означает, что EVM совместимость ZK Rollup сделала еще один большой шаг и достигла уровня Type 2, что полностью эквивалентно EVM. Бета-версия основной сети Polygon zkEVM была официально запущена 27 марта 2023 года.
Тип 2.5 (эквивалент EVM, за исключением стоимости газа)
Один из способов сократить время проверки — значительно увеличить стоимость газа для определенных операций в EVM, которые трудно проверить ZK. Это может включать предварительную компиляцию, коды операций keccak и, возможно, определенные шаблоны вызова контрактов или доступа к памяти, хранилищу или восстановлению.
Изменение стоимости газа может снизить совместимость инструментов разработчика и нарушить работу некоторых приложений, но обычно считается менее рискованным, чем «более глубокие» изменения EVM. Разработчики должны быть осторожны, чтобы не запрашивать более одного блока газа за транзакцию, и никогда не звонить с жестко закодированными суммами газа.
В настоящее время нет конкретного проекта по созданию EVM типа 2.5, он только что вступил в стадию типа 2.
Тип 3 (эквивалентность на уровне байт-кода — почти эквивалентно EVM)
Тип 3 zkEVM почти эквивалентен EVM, но некоторые жертвы сделаны для точной эквивалентности, чтобы еще больше сократить время проверки и упростить разработку EVM.
Преимущества zkEVM типа 3 заключаются в простоте сборки и более быстрой проверке. ZkEVM типа 3 может удалить некоторые функции, которые особенно сложно реализовать в реализациях zkEVM. Кроме того, zkEVM типа 3 иногда имеют тонкие различия в том, как они обрабатывают контрактный код, память или стек.
Недостатком zkEVM Type 3 является то, что он менее совместим. ZkEVM Type 3 стремится быть совместимым с большинством приложений, при этом требуя минимальных усилий по перезаписи для остальных. Тем не менее, будут некоторые приложения, которые необходимо будет переписать, потому что они используют предварительные компиляции, удаленные zkEVM типа 3, или из-за тонких зависимостей от крайних случаев, которые виртуальная машина обрабатывает по-разному.
В настоящее время проекты, связанные с zkEVM Type 3, включают Scroll.
Scroll — это zk-накопитель, эквивалентный EVM, разработанный командой Scroll в сотрудничестве с группой PSE (Privacy and Scaling Explorations) Ethereum Foundation. уровень байткода. Это означает, что разработчики могут использовать любой EVM-совместимый язык для создания смарт-контрактов и развертывания их на прокрутке. Хотя Scroll в настоящее время создает EVM типа 2, многие из более сложных предварительных компиляций еще не реализованы и поэтому считаются EVM типа 3. Согласно Scroll, ожидается, что основная сеть будет запущена в июле и августе этого года, и было заявлено, что она может запустить партнерскую программу для стимулирования экологического развития.
В настоящее время EVM типа 3 является лишь переходным этапом, пока не будет завершена сложная работа по добавлению предварительной компиляции, после чего проекты могут перейти на zkEVM типа 2.5. Но в будущем в EVM Типа 1 и Типа 3 может быть добавлена новая предварительная компиляция ZK-SNARK, предоставляющая разработчикам функции с низким временем проверки и низкой стоимостью газа.
Тип 4 (эквивалентность уровня языка разработки — язык высокого уровня, эквивалентный EVM)
EVM типа 4 работает путем компиляции исходного кода смарт-контракта, написанного на языке высокого уровня (например, Solidity, Vyper или промежуточном языке), в некоторый язык, специально разработанный для поддержки ZK-SNARK.
Преимуществом zkEVM типа 4 является более высокая скорость проверки. Поскольку этот тип не проверяет все различные части каждого шага выполнения EVM, а начинается непосредственно с высокоуровневого кода, можно избежать многих затрат.
Недостатком zkEVM типа 4 является то, что он менее совместим. Во-первых, адреса контрактов в системе типа 4 могут отличаться от их адресов в EVM; во-вторых, многие приложения используют рукописные байт-коды EVM в некоторых частях для повышения эффективности, чего система типа 4 может не поддерживать. Удобства также не могут быть унаследованы.
В настоящее время проекты, связанные с zkEVM типа 4, включают zkSync Era и StarkNet.
zkSync Era был создан Matters Lab. zkSync Era — первая EVM, запущенная в основной сети и имеющая полный общедоступный доступ для передачи своих средств в систему или развертывания своего кода в сети. zkSync Era использует другой формат байт-кода для поддержки Solidity, предоставляя компилятор. Он поддерживает Solidity, но не сам байт-код EVM. Такие инструменты, как Hardhat, нельзя использовать напрямую, хотя доступен плагин для zkSync.
StarkNet, созданный StarkWare, представляет собой zk-свертку L2, которая использует доказательства с нулевым разглашением для создания уровня выполнения вне сети для Ethereum. На самом деле EVM не является родной функцией Starknet. Starknet использует преобразователь Warp (предоставленный Nethermind) для преобразования кода Solidity в Cairo для поддержки развертывания смарт-контрактов.
Вызовы и будущее zkEVM
** **
Поскольку EVM не создавался с расчетом на zk-доказательство, он имеет функции, которые не подходят для проверки схем, особенно с точки зрения специальных кодов операций, накладных расходов на архитектурное хранилище на основе стека и затрат на проверку. Но несколько прорывов в технологии с нулевым разглашением позволили решить эти проблемы.
В пяти типах zkEVM нет ясности, кто хороший, а кто плохой: тип с меньшим номером более совместим с существующей инфраструктурой, но медленнее, а тип с большим номером менее совместим с существующей инфраструктурой, но медленнее, быстрее. В целом, разные проекты, исследующие разные типы, полезны для развития zkEVM и Ethereum.
В будущем будет несколько реализаций zkEVM, которые можно будет использовать как для ZK Rollup, так и для проверки самой цепочки Ethereum. Теоретически Ethereum не нужно использовать единый стандартный zkEVM для L1, и разные клиенты могут использовать разные доказательства. Однако пройдет немало времени, прежде чем такое будущее станет реальностью. В то же время мы увидим больше инноваций в разных путях масштабирования Ethereum и ZK-свертывания на основе Ethereum.
Посмотреть Оригинал
Содержание носит исключительно справочный характер и не является предложением или офертой. Консультации по инвестициям, налогообложению или юридическим вопросам не предоставляются. Более подробную информацию о рисках см. в разделе «Дисклеймер».
Пять распространенных типов zkEVM и прогресс их проекта
ZK Rollup, как способ масштабирования Ethereum, позволяет обрабатывать транзакции вне цепочки и объединять их в основной цепочке как единую сжатую транзакцию. Этот процесс повышает пропускную способность транзакций, снижает транзакционные издержки, обеспечивает достоверность состояния за счет доказательства с нулевым разглашением и повышает конфиденциальность и безопасность основной цепочки. Таким образом, ZK Rollup считается идеальным решением для расширения Ethereum.
Однако в настоящее время генерация доказательства с нулевым разглашением требует больших вычислительных мощностей, а техническая сложность также выше.В то же время, поскольку виртуальная машина Ethereum (EVM) не предназначена для поддержки цепей ZK, она не может напрямую выполнять смарт-контракты. Чтобы решить эту проблему, многие разработчики пытались разработать zkEVM, который может запускать смарт-контракты способом, совместимым с вычислениями с доказательством с нулевым разглашением. Для многих ZK Rollup достижение эквивалентности EVM означает достижение полной совместимости на уровне байт-кода.В настоящее время zkEVM является ключом к расширению Ethereum.
В этой статье будут рассмотрены пять распространенных типов zkEVM и прогресс каждого типа проекта, а также указаны проблемы проектирования каждого типа zkEVM.
Что такое zkEVM
zkEVM — это виртуальная машина, совместимая с EVM, которая поддерживает вычисления с доказательством с нулевым разглашением и представляет собой платформу для разработки приложений, основанную на технологии блокчейна Ethereum. Контракт EVM можно напрямую развернуть и запустить без модификации, а работа программы может доказать правильность его расчета за счет нулевого знания.
Преимущества zkEVM
zkEVM улучшает совместимость. zkEVM хорошо совместим со смарт-контрактами, написанными для работы в EVM, и может быть легко интегрирован с инфраструктурой EVM. Разработчики могут переносить существующие приложения Ethereum на L2 без переделки приложений. В то же время zk proof наследует сетевую безопасность Ethereum.
zkEVM повышает масштабируемость. zkEVM использует неинтерактивные доказательства, что повышает пропускную способность и уменьшает задержку, поскольку быстрее проверять доказательства для блоков L2, чем повторно выполнять каждую транзакцию во вновь предложенном блоке.
zkEVM снижает затраты на хранение. zkEVM Rollup может публиковать только обязательства до его конечного состояния на Ethereum L1, что снижает затраты на хранение в сети. Доказательства достоверности гарантируют правильность нового состояния zkEVM, поэтому заказчику не нужно публиковать все данные, необходимые для повторного выполнения изменения перехода состояния.
Благодаря постоянному совершенствованию zkEVM устраняются ограничения ZK Rollup.Используя безопасность и эффективность ZK Rollup в сочетании с совместимостью EVM, приложения могут взаимодействовать со смарт-контрактами для улучшения работы приложения.
Пять различных типов zkEVM и связанных с ними проектов
В начале разработки EVM не предполагалось поддерживать доказательства с нулевым разглашением, что затрудняло создание виртуальной машины zk, совместимой с EVM, однако по мере развития исследований расчеты EVM могут быть включены в доказательства с нулевым разглашением. Различные проекты zkEVM используют различные подходы, сочетающие выполнение EVM с вычислением доказательства с нулевым разглашением.
Виталик Бутерин, основатель Ethereum, также опубликовал статью, объясняющую компромиссы между различными типами zkEVM.V God считает, что основные цели этих проектов одинаковы: использовать технологию ZK-SNARK для предоставления зашифрованных доказательств для выполнения транзакции, аналогичные Ethereum, так что проще проверить саму цепочку Ethereum или создать ZK Rollups, эквивалентный тому, что предлагает Ethereum, но более масштабируемый, чем Ethereum.
Тип 1 (эквивалент уровня консенсуса — полностью эквивалентен Ethereum)
ZkEVM типа 1 стремится быть полностью эквивалентным Ethereum. Он не изменяет какую-либо часть системы Ethereum, чтобы упростить создание доказательств, не заменяет хэши, деревья состояний, деревья транзакций, прекомпиляции или любую другую логику консенсуса.
Преимущество zkEVM типа 1 в том, что он полностью совместим с Ethereum. В долгосрочной перспективе модификации Ethereum, протестированные в ZK-EVM Типа 2 или Типа 3, могут быть введены в сам Ethereum, но эта реархитектура имеет свои сложности, поэтому Тип 1 — это то, что в конечном итоге требуется для того, чтобы сделать Ethereum Square L1 самостоятельным. что-то более масштабируемое. В то же время zkEVM типа 1 идеально подходят для объединения, поскольку они позволяют повторно использовать большую часть инфраструктуры.
Недостатком zkEVM типа 1 является проблема времени проверки. Ethereum изначально не был разработан с учетом ZK-дружественности, поэтому многие части протокола Ethereum требуют большого количества вычислений для выполнения ZK-доказательств. ZkEVM типа 1 разработан для точной копии Ethereum, поэтому он не может смягчить эту неэффективность. ZkEVM типа 1 является наиболее идеальным zkEVM, и существует множество проектов, создающих или исследующих этот тип.
В настоящее время проекты, связанные с zkEVM Type 1, включают Taiko и Kakarot.
ZkEVM 1-го типа, созданная Taiko, позволяет разработчикам и пользователям безопасно использовать Ethereum, с более низкой комиссией за транзакции и без необходимости учитывать какие-либо изменения. Привлечено 22 миллиона долларов в двух посевных раундах, первый раунд составил 10 миллионов долларов во главе с Sequoia China, а второй раунд - 12 миллионов долларов во главе с Generative Ventures. 7 июня Тайко запустила стимулирующую тестовую сеть Alpha-3. Согласно официальному представлению Тайко, тестовая сеть ориентирована на децентрализованную часть ZK-EVM, эквивалентную Ethereum.
Kakarot zkEVM — это EVM, развернутая с использованием языка Cario, повышающая надежность экосистемы Starknet за счет улучшения совместимости EVM. Какарот zkEVM может существовать в разных формах, на первом этапе для приведения EVM в Старкнет, на втором этапе Какарот и Мадара будут объединены в единый стек для поддержки L3 zkEVM, на третьем этапе Какарот и Мадара также могут быть объединены в Вместе , Тип 1 zkEVM включен. 2 июня Kakarot zkEVM завершила предварительный раунд финансирования, StarkWare, LambdaClass и другие учреждения и инвесторы-ангелы, такие как Виталик Бутерин, Николас Бакка, Рэнд Хинди, приняли участие в инвестициях.
Тип 2 (эквивалентность на уровне байт-кода — полностью эквивалентен EVM)
ZkEVM Type2 стремится быть полностью эквивалентным EVM, но не Ethereum. То есть внутренне они идентичны Эфириуму, но внешне имеют некоторые отличия, особенно с точки зрения структур данных, таких как блочные структуры и деревья состояний. Цель состоит в том, чтобы быть полностью совместимым с существующими приложениями, но с небольшими изменениями в Ethereum, чтобы упростить разработку и ускорить создание доказательств.
Преимуществом zkEVM Type 2 является идеальная эквивалентность на уровне VM. ZkEVM типа 2 вносит изменения в структуры данных, которые содержат такие вещи, как состояние Ethereum. Это структуры, к которым сама EVM не имеет прямого доступа, поэтому приложения, работающие на Ethereum, почти всегда будут работать на свернутых версиях zkEVM типа 2. Этот тип не может использовать клиенты исполнения Ethereum как есть, но с некоторыми модификациями их можно использовать, а инструменты отладки EVM и другую инфраструктуру по-прежнему можно использовать.
Недостатком zkEVM типа 2 является то, что время проверки по-прежнему медленное. ZkEVM типа 2 обеспечивает более быстрое время проверки, чем zkEVM типа 1, в первую очередь за счет удаления криптографии, которая опирается на излишне сложные и недружественные для ZK части стека Ethereum. Например, они могут изменить Keccak Ethereum и деревья Merkle-Patricia на основе RLP, а также могут изменить структуру блоков и квитанций. Эти модификации значительно увеличивают время прувера, но не решают всех проблем. Со всей неэффективностью и ZK-недружественностью, присущими EVM, доказывающим, что EVM все еще медленный.
В настоящее время проекты, связанные с zkEVM Type 2, включают Linea и Polygon.
Linea — это zkEVM типа 2, работающий на базе Consensys. Интегрируя ZKP с полной совместимостью с EVM, разработчики могут создавать масштабируемые DApp или переносить существующие DApp на новые платформы без изменения кода или переписывания смарт-контрактов. Общедоступная тестовая сеть была запущена 28 марта этого года и была добавлена к параметрам сети по умолчанию расширения Metamask. Linea выпустила Alpha v0.2 в 12:00 13 июня. Эта версия ориентирована на тестирование существенных обновлений архитектуры и подготовку к запуску основной сети.
Polygon zkEVM имеет открытый исходный код и использует zkEVM типа 2. Он использует доказательства ZK для снижения комиссий за транзакции и увеличения пропускной способности при сохранении безопасности Ethereum L1. Polygon заявил 14 февраля этого года, что Polygon zkEVM прошел 100% тестовых векторов Ethereum, подходящих для zkEVM. Разработчикам не нужно изменять или переписывать какой-либо код, и все инструменты Ethereum могут без проблем работать с Polygon zkEVM. Это означает, что EVM совместимость ZK Rollup сделала еще один большой шаг и достигла уровня Type 2, что полностью эквивалентно EVM. Бета-версия основной сети Polygon zkEVM была официально запущена 27 марта 2023 года.
Тип 2.5 (эквивалент EVM, за исключением стоимости газа)
Один из способов сократить время проверки — значительно увеличить стоимость газа для определенных операций в EVM, которые трудно проверить ZK. Это может включать предварительную компиляцию, коды операций keccak и, возможно, определенные шаблоны вызова контрактов или доступа к памяти, хранилищу или восстановлению.
Изменение стоимости газа может снизить совместимость инструментов разработчика и нарушить работу некоторых приложений, но обычно считается менее рискованным, чем «более глубокие» изменения EVM. Разработчики должны быть осторожны, чтобы не запрашивать более одного блока газа за транзакцию, и никогда не звонить с жестко закодированными суммами газа.
В настоящее время нет конкретного проекта по созданию EVM типа 2.5, он только что вступил в стадию типа 2.
Тип 3 (эквивалентность на уровне байт-кода — почти эквивалентно EVM)
Тип 3 zkEVM почти эквивалентен EVM, но некоторые жертвы сделаны для точной эквивалентности, чтобы еще больше сократить время проверки и упростить разработку EVM.
Преимущества zkEVM типа 3 заключаются в простоте сборки и более быстрой проверке. ZkEVM типа 3 может удалить некоторые функции, которые особенно сложно реализовать в реализациях zkEVM. Кроме того, zkEVM типа 3 иногда имеют тонкие различия в том, как они обрабатывают контрактный код, память или стек.
Недостатком zkEVM Type 3 является то, что он менее совместим. ZkEVM Type 3 стремится быть совместимым с большинством приложений, при этом требуя минимальных усилий по перезаписи для остальных. Тем не менее, будут некоторые приложения, которые необходимо будет переписать, потому что они используют предварительные компиляции, удаленные zkEVM типа 3, или из-за тонких зависимостей от крайних случаев, которые виртуальная машина обрабатывает по-разному.
В настоящее время проекты, связанные с zkEVM Type 3, включают Scroll.
Scroll — это zk-накопитель, эквивалентный EVM, разработанный командой Scroll в сотрудничестве с группой PSE (Privacy and Scaling Explorations) Ethereum Foundation. уровень байткода. Это означает, что разработчики могут использовать любой EVM-совместимый язык для создания смарт-контрактов и развертывания их на прокрутке. Хотя Scroll в настоящее время создает EVM типа 2, многие из более сложных предварительных компиляций еще не реализованы и поэтому считаются EVM типа 3. Согласно Scroll, ожидается, что основная сеть будет запущена в июле и августе этого года, и было заявлено, что она может запустить партнерскую программу для стимулирования экологического развития.
В настоящее время EVM типа 3 является лишь переходным этапом, пока не будет завершена сложная работа по добавлению предварительной компиляции, после чего проекты могут перейти на zkEVM типа 2.5. Но в будущем в EVM Типа 1 и Типа 3 может быть добавлена новая предварительная компиляция ZK-SNARK, предоставляющая разработчикам функции с низким временем проверки и низкой стоимостью газа.
Тип 4 (эквивалентность уровня языка разработки — язык высокого уровня, эквивалентный EVM)
EVM типа 4 работает путем компиляции исходного кода смарт-контракта, написанного на языке высокого уровня (например, Solidity, Vyper или промежуточном языке), в некоторый язык, специально разработанный для поддержки ZK-SNARK.
Преимуществом zkEVM типа 4 является более высокая скорость проверки. Поскольку этот тип не проверяет все различные части каждого шага выполнения EVM, а начинается непосредственно с высокоуровневого кода, можно избежать многих затрат.
Недостатком zkEVM типа 4 является то, что он менее совместим. Во-первых, адреса контрактов в системе типа 4 могут отличаться от их адресов в EVM; во-вторых, многие приложения используют рукописные байт-коды EVM в некоторых частях для повышения эффективности, чего система типа 4 может не поддерживать. Удобства также не могут быть унаследованы.
В настоящее время проекты, связанные с zkEVM типа 4, включают zkSync Era и StarkNet.
zkSync Era был создан Matters Lab. zkSync Era — первая EVM, запущенная в основной сети и имеющая полный общедоступный доступ для передачи своих средств в систему или развертывания своего кода в сети. zkSync Era использует другой формат байт-кода для поддержки Solidity, предоставляя компилятор. Он поддерживает Solidity, но не сам байт-код EVM. Такие инструменты, как Hardhat, нельзя использовать напрямую, хотя доступен плагин для zkSync.
StarkNet, созданный StarkWare, представляет собой zk-свертку L2, которая использует доказательства с нулевым разглашением для создания уровня выполнения вне сети для Ethereum. На самом деле EVM не является родной функцией Starknet. Starknet использует преобразователь Warp (предоставленный Nethermind) для преобразования кода Solidity в Cairo для поддержки развертывания смарт-контрактов.
Вызовы и будущее zkEVM
**
**
Поскольку EVM не создавался с расчетом на zk-доказательство, он имеет функции, которые не подходят для проверки схем, особенно с точки зрения специальных кодов операций, накладных расходов на архитектурное хранилище на основе стека и затрат на проверку. Но несколько прорывов в технологии с нулевым разглашением позволили решить эти проблемы.
В пяти типах zkEVM нет ясности, кто хороший, а кто плохой: тип с меньшим номером более совместим с существующей инфраструктурой, но медленнее, а тип с большим номером менее совместим с существующей инфраструктурой, но медленнее, быстрее. В целом, разные проекты, исследующие разные типы, полезны для развития zkEVM и Ethereum.
В будущем будет несколько реализаций zkEVM, которые можно будет использовать как для ZK Rollup, так и для проверки самой цепочки Ethereum. Теоретически Ethereum не нужно использовать единый стандартный zkEVM для L1, и разные клиенты могут использовать разные доказательства. Однако пройдет немало времени, прежде чем такое будущее станет реальностью. В то же время мы увидим больше инноваций в разных путях масштабирования Ethereum и ZK-свертывания на основе Ethereum.