ZKWASM, abre a porta para as aplicações Web2 entrarem no Web3 Rollup

【Prefácio】

Toda a cadeia de blocos é construída sobre 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, a Vitalik lançou “O artigo “Os diferentes tipos de ZK-EVMs” fornece uma comparação geral das atuais soluções de expansão mainstream, conforme mostrado na figura abaixo:

1：Os diferentes tipos de ZK-EVMS Visão geral

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 actualização da Web2 é uma parte importante da Web3, especialmente após o surgimento de soluções representadas pelo zKWASM que são compatíveis com muitas linguagens C++, Rust, Go, AssemblyScript, C# e outras, tornou-se possível actualizar o sistema de contas das aplicações Web2; o esperado ZkeVM Da esquerda para o passado, o ZKWASM move-se da direita para a retaguarda para construir em conjunto uma grande ecologia logia de actualizações de aplicações Web3, em vez de continuar a disputa sobre a cadeia pública que tem sido confusa há muitos anos.

【TL; DR】

1. A função central final do Ethereum é um posicionamento de livro-razão distribuído de DA + Liquidação + Consenso. A solução zKWASM do eWASM é mais adequada para a construção de um ecossistema Web3.0.

2. O zKevM herda o passado e otimiza a ecologia blockchain, e o ZKWASM inicia o futuro e cria o futuro da Web3.0!

3. Construa Rollups com o ZKWASM, não apenas Blockchains

【O ZKevM herda o passado, o ZKWASM inicia o futuro】

Como mencionado no prefácio, a era ecológica que liga verdadeiramente a Web2.0 e a Web3.0 é a era ApprollUp. Em comparação com a ecologia que ainda é silenciosa sobre a ideia da cadeia, a era do Rollup não precisa de criar demasiadas cadeias, porque a cadeia desempenha o papel de O livro-razão, ou seja, a camada da conta é separada de uma aplicação separada e regressa à camada geral, com a propriedade devolvida ao utilizador; 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 o Appchain

【ZKP，Prova de Conhecimento Zero】

Em criptografia, a 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 à 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 “prova de fuga zero”. Foi proposto pela primeira vez por Shafi Goldwasser, Silvio Micali e Charles Rackoff do MIT num 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 provar 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 use essa prova pode ser verificada.

imagem 3:História do Desenvolvimento de Provas de Conhecimento Zero

zk-SNARK (Succinct Non-Interactive Argumentos of Knowledge) é provavelmente a forma mais popular de prova de conhecimento zero, aparecendo pela primeira vez no artigo Bit+11 de 2011. Até 2013, as provas de conhecimento zero poderiam ser usadas em aplicações do mundo real graças ao papel Pinocchio 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 a ser o padrão hoje.

No entanto, uma configuração fidedigna é fundamental para a segurança destes protocolos de conhecimento zero. Deve ser utilizado um processo de inicialização para gerar parâmetros de encriptação para poder executar um protocolo de conhecimento zero. Um terceiro executa esta operação para garantir que os parâmetros de encriptação são aleatórios, imprevisíveis e seguros.

Isto foi seguido pela introdução do Bulletproofs (BBBPWM17) em 2017 e do ZK-Starks (BBHR18) em 2018. Ao contrário dos seus antecessores, 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 fidedigna precisa ser iniciada, em contraste com o Groth16, que requer uma configuração fidedigna 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 eletrónica, controlo de acesso e jogos. À medida que continuam a ser colocados em aplicações comerciais, haverá desenvolvimentos mais interessantes para avançar a tecnologia.

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

【WASM, WebAssembly】

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

Figura 4: Território Wasm

Quer se trate da Web2 ou da Web3, o âmbito de suporte e utilização do Wasm estão a tornar-se cada vez mais extensos:

Figura 5: Grandes empresas e organizações no ecossistema WebAssembly

【ZKWASM = zkp + WASM】

Como um novo membro do zKVM, o zkWASM resolve essencialmente operações complexas através da prova de armazenamento fora da cadeia, é compatível com as ideias da linguagem principal Web2, realiza a atualização da conexão da Web2 e Web3, realiza cálculos complexos de lógica empresarial fora da cadeia 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 seguinte figura:

7：Contratos em Cadeia + 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, então o eWASM não foi mencionado muito no último plano de planeamento.

Figura 8:Plano geral 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 exatidão sobre a eficiência. Isto reflecte-se no facto de todos os nós da rede terem de executar o EVM com total precisão. O Wasm, embora semelhante ao EVM, foi inventado para a web. Ao contrário da correção, o Wasm enfatiza a eficiência e o carregamento rápido. A desenvolvedora do Ethereum, Lane Rettig, disse que o EVM foi criado sem “muito pensamento de design”. Ele acredita que o EVM foi concebido a partir de uma perspectiva teórica e não de uma perspectiva prática, portanto, embora seja internamente sólido, não pode ter o seu melhor desempenho no mundo real. Excelente função. Nick Johnson concorda. Em contraste, o Wasm está escrito mais perto das instruções reais de hardware, o que o torna mais eficaz na tradução da lógica de codificação real. Na verdade, as instruções do Wasm mapeam diretamente um a um para as instruções usadas pela máquina, o que melhorará muito o desempenho. Ao mesmo tempo, o Ewasm pode reduzir ou mesmo eliminar a necessidade de pré-compilação, suportará mais linguagens para interoperabilidade e beneficiará de um conjunto de ferramentas mais amplo do que o EVM.

As principais vantagens de usar o eWASM sobre o EVM são reconhecidas pelo mainstream da seguinte forma:

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

2. Interoperabilidade: O eWASM proporciona uma melhor interoperabilidade do que o EVM porque suporta várias linguagens de programação, incluindo C++, Rust e AssemblyScript. Isto permite que os programadores escrevam contratos inteligentes na sua linguagem preferida, melhorando a qualidade do código e a produtividade do programador.

3. Segurança: O eWASM oferece uma segurança melhor do que o EVM, uma vez que inclui várias funcionalidades de segurança, tais como o sandbox de memória, que pode isolar contratos inteligentes uns dos outros e impedi-los de aceder à memória uns dos outros. Além disso, o eWASM oferece uma melhor proteção contra vulnerabilidades comuns de contratos inteligentes, tais como ataques de reentrada e sobrefluxos inteiros.

4. Flexibilidade: O eWASM oferece melhor flexibilidade do que o EVM porque suporta ligações dinâmicas, o que permite que os contratos inteligentes sejam compostos por vários módulos que podem ser atualizados independentemente. Isso pode levar a uma melhor organização do código e a uma manutenção mais fácil do contrato inteligente.

5. Suporte da comunidade: O eWASM recebeu um forte apoio da comunidade Ethereum e vários dos principais clientes Ethereum, incluindo Geth e Parity, implementaram o suporte ao eWASM. Isto significa que os programadores têm acesso a uma vasta gama de ferramentas e recursos ao construir contratos inteligentes usando o eWASM.

No entanto, a rede Ethereum subjacente precisa realmente 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 último plano.

Figura 9:Vitalik Buterin propõe o mais recente roteiro do Ethereum

O roteiro divide os upgrades em várias categorias com base no seu impacto na arquitetura Ethereum. Isto inclui:

Fusão: Envolve um upgrade de Proof-of-Work para Proof-of-Stake

Surge: Uma actualização que envolve escalabilidade através do empilhamento de volumes e da partilha de dados

Fagelo: Uma atualização que envolve riscos de protocolo para resistência à censura, descentralização e valor máximo extraível

Verge: Actualizações que envolvem uma verificação mais fácil de blocos

Purga: envolve a redução do custo computacional dos nós operacionais e a simplificação das actualizações do protocolo

Splurge: Outros upgrades que não se enquadram nas categorias acima

Todos percebem que a função central final do Ethereum é um posicionamento contábeis distribuído de DA + Settlement + Consensus. Desta forma, muitos requisitos de escalabilidade não exigem demasiadas 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 deve ser uma solução mais razoável e eficaz. Especialmente depois de combinar com o zk, a solução técnica do zKWASM pode herdar perfeitamente o efeito que o eWASM quer alcançar. Ao mesmo tempo, pode fornecer serviços tanto à Web2 como à Web3 e conectar-se. O ZKevM herda o passado e otimiza a ecologia blockchain, o ZKWASM inicia o futuro e cria o futuro da Web3.0!

Figura 10:ZKWASM = zkp + WASM

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