【Kata pengantar】

Seluruh blockchain dibangun di atas kriptografi, karena kriptografi telah menciptakan ekologi lapisan pertama dari seluruh buku besar yang didistribusikan; dan karena kriptografi, rencana ekspansi off-chain lapis kedua telah muncul. Pada bulan Agustus 2022, Vitalik merilis “ Artikel “Berbagai jenis ZK-EVM” memberikan perbandingan keseluruhan dari solusi ekspansi arus utama saat ini, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini:

Gambar 1: Berbagai jenis Ikhtisar ZK-EVM

Oleh karena itu, solusi perluasan zkVM saat ini pada dasarnya berkisar pada solusi zkEVM, karena solusi zkVM lainnya tidak kompatibel dengan kelanjutan dan dukungan ekologi yang ada, tetapi akan menimbulkan masalah di masa depan. Pemutakhiran Web2 adalah bagian penting dari Web3, terutama setelah munculnya solusi yang diwakili oleh zkWasm yang kompatibel dengan banyak bahasa C++, Rust, Go, AssemblyScript, C# dan bahasa lainnya, pemutakhiran sistem akun aplikasi Web2 menjadi mungkin; zkEVM yang diharapkan Dari kiri ke masa lalu, zkWasm bergerak dari kanan ke belakang untuk bersama-sama membangun ekologi besar peningkatan aplikasi Web3, alih-alih melanjutkan perselisihan mengenai rantai publik yang telah membingungkan selama bertahun-tahun.

【TL; dr.】

1. Fungsi inti utama Ethereum adalah pemosisian buku besar terdistribusi dari DA + Penyelesaian + Konsensus. Solusi zkWasm eWASM lebih cocok untuk membangun ekosistem Web3.0.

2. zkEVM mewarisi masa lalu dan mengoptimalkan ekologi blockchain, dan zkWasm memulai masa depan dan menciptakan masa depan Web3.0!

3. Bangun Rollup dengan zkWasm, bukan hanya Blockchain

【zkEVM mewarisi masa lalu, zkWasm memulai masa depan】

Seperti disebutkan dalam kata pengantar, era ekologi yang benar-benar menghubungkan Web2.0 dan Web3.0 adalah era AppRollup. Dibandingkan dengan ekologi yang masih sepi mengenai ide rantai, era Rollup tidak perlu membuat terlalu banyak rantai, karena rantai berperan sebagai The ledger, yaitu lapisan akun dipisahkan dari aplikasi terpisah dan kembali ke lapisan umum, dengan kepemilikan dikembalikan ke pengguna; chain secara alami adalah pembawa seperti itu, yang menjalankan fungsi penting Ketersediaan Data (DA), Penyelesaian, dan Konsensus.

gambar 2:AppRollup jauh lebih fleksibel dibandingkan Appchain

【ZKP, Bukti Tanpa Pengetahuan】

Dalam kriptografi, pembuktian tanpa pengetahuan (bahasa Inggris: zero-knowledge proof) atau protokol tanpa pengetahuan (zero-knowledge protokol) adalah suatu metode bagi satu pihak (yang membuktikan) untuk membuktikan suatu proposisi tertentu kepada pihak yang lain (penguji). Ciri-cirinya adalah dalam prosesnya, “Tidak akan ada informasi yang terungkap selain kebenaran dalil tersebut. Oleh karena itu, ini dapat dipahami sebagai “tanpa bukti kebocoran”. Ini pertama kali diusulkan oleh Shafi Goldwasser, Silvio Micali dan Charles Rackoff dari MIT dalam makalah tahun 1985 berjudul “Kompleksitas Pengetahuan Sistem Bukti Interaktif” ([GMR85]). Penulis menyebutkan dalam makalahnya bahwa pembukti dapat meyakinkan verifikator tentang keaslian data tanpa mengungkapkan data spesifiknya. Pembuktian tanpa pengetahuan dapat bersifat interaktif, yaitu pembukti harus membuktikan keaslian data satu kali untuk setiap verifikator; bisa juga non-interaktif, yaitu pembuktian membuat suatu pembuktian, dan siapapun yang menggunakan pembuktian tersebut dapat dapat diverifikasi.

gambar 3: Sejarah Perkembangan Bukti Tanpa Pengetahuan

zk-SNARK (Argumen Pengetahuan Non-Interaktif Ringkas) mungkin adalah bentuk bukti tanpa pengetahuan yang paling populer, pertama kali muncul di makalah Bit+11 tahun 2011. Pada tahun 2013, bukti tanpa pengetahuan dapat digunakan dalam aplikasi dunia nyata berkat makalah Pinocchio PHGR13, yang membuat zk-SNARKS cocok untuk komputasi umum, meskipun lebih lambat. Algoritme Groth16 yang diusulkan pada tahun 2016 sangat mengurangi kompleksitas komputasi, menjadikan zk-SNARKS sangat efisien sehingga tetap menjadi standar saat ini.

Namun, pengaturan yang tepercaya sangat penting untuk keamanan protokol tanpa pengetahuan ini. Proses inisialisasi harus digunakan untuk menghasilkan parameter enkripsi agar dapat menjalankan protokol tanpa pengetahuan. Pihak ketiga melakukan operasi ini untuk memastikan bahwa parameter enkripsi bersifat acak, tidak dapat diprediksi, dan aman.

Hal ini diikuti dengan pengenalan Antipeluru (BBBPWM17) pada tahun 2017 dan zk-STARKs (BBHR18) pada tahun 2018. Berbeda dengan pendahulunya, ini adalah jenis bukti jangkauan yang tidak memerlukan pengaturan kepercayaan awal. Makalah PlonK 2019 menerapkan algoritme bukti tanpa pengetahuan universal, yang berarti hanya satu penyiapan tepercaya yang perlu dimulai, berbeda dengan Groth16, yang memerlukan penyiapan tepercaya terpisah untuk setiap sirkuit.

Seiring berkembangnya bidang ini, bukti tanpa pengetahuan telah beralih dari teori murni menjadi aplikasi praktis yang berguna dalam blockchain, komunikasi aman, pemungutan suara elektronik, kontrol akses, dan permainan. Seiring dengan penerapannya secara komersial, akan ada perkembangan yang lebih menarik untuk memajukan teknologi.

Oleh karena itu, zk-SNARKS, zk-STARKS, PLONK, dan Bulletproofs merupakan metode penerapan utama zero-knowledge proof saat ini. Masing-masing metode mempunyai kelebihan dan kekurangan masing-masing dalam hal ukuran pembuktian, waktu pembuktian, dan waktu verifikasi. Dalam solusi perluasan blockchain, pada dasarnya berkisar pada metode implementasi yang ramah ZK-SNARK.

【WASM, Rakitan Web】

WebAssembly (disingkat WASM) adalah anggota yang relatif baru dari keluarga teknologi Web (JavaScript, HTML, CSS) dan menjadi standar yang diakui secara resmi oleh W3C pada bulan Desember 2019. WebAssembly memperkenalkan runtime baru di browser yang bekerja dengan runtime JavaScript. Sebagai perbandingan, ini lebih ringan, memiliki set instruksi kecil dan model isolasi yang ketat (WebAssembly tidak memiliki I/O secara default). Salah satu motivasi utama pengembangan WebAssembly adalah untuk memberikan target kompilasi untuk lebih banyak bahasa pemrograman (C++, Rust, Go, dll.), memungkinkan pengembang untuk mengembangkan aplikasi web baru atau mem-porting aplikasi yang sudah ada menggunakan perangkat yang lebih luas.

Gambar 4:Wilayah Wasm

Baik itu Web2 atau Web3, cakupan dukungan dan penggunaan Wasm menjadi semakin luas:

Gambar 5: Perusahaan dan organisasi besar di ekosistem WebAssembly

【zkWasm = zkp + WASM 】

Sebagai anggota baru zkVM, zkWasm pada dasarnya menyelesaikan operasi kompleks melalui bukti penyimpanan off-chain dan on-chain, kompatibel dengan gagasan bahasa arus utama Web2, mewujudkan peningkatan koneksi Web2 dan Web3, melakukan logika bisnis yang kompleks perhitungan off-chain , dan memberikan hasil yang berharga dan Sertifikat disimpan dalam rantai untuk ketertelusuran, verifikasi keaslian, dan likuidasi. Sistem akun terdiri dari sistem dompet yang ada. Keseluruhan ekosistem dapat diwakili oleh gambar berikut:

Gambar 6: ekologi zkWasm

Tren logis data secara keseluruhan dapat diwakili oleh gambar berikut:

Langkah 7：Kontrak On-Chain + Mesin Virtual Off-Chain (VM) + Komposabilitas WASM

Inti penting dari pembaruan awal Ethereum 2.0 juga mencakup transisi dari EVM ke eWASM; namun, kemajuan aktual 2.0 tidak sesuai harapan, sehingga eWASM tidak terlalu banyak disebutkan dalam rencana perencanaan terbaru.

Gambar 8: Rencana keseluruhan ETH 2.0

Meskipun eWASM tidak disebutkan dalam perencanaan baru-baru ini, manfaat eWASM juga dapat diperoleh. Sejak awal, EVM dirancang untuk menekankan kebenaran dibandingkan efisiensi. Hal ini tercermin dari fakta bahwa semua node di jaringan harus menjalankan EVM dengan akurasi penuh. Wasm, meskipun mirip dengan EVM, diciptakan untuk web. Berbeda dengan kebenaran, Wasm menekankan efisiensi dan pemuatan cepat. Pengembang Ethereum Lane Rettig mengatakan bahwa EVM dibuat tanpa “banyak pemikiran desain”. Ia percaya bahwa EVM dirancang dari sudut pandang teoritis dan bukan dari sudut pandang praktis, sehingga meskipun secara internal baik, namun ia tidak dapat melakukan yang terbaik di dunia nyata. Fungsi luar biasa. Nick Johnson setuju. Sebaliknya, Wasm ditulis mendekati instruksi perangkat keras sebenarnya, sehingga lebih efektif dalam menerjemahkan logika pengkodean sebenarnya. Faktanya, instruksi Wasm memetakan langsung satu-ke-satu ke instruksi yang digunakan oleh mesin, yang akan sangat meningkatkan kinerja. Pada saat yang sama, Ewasm dapat mengurangi atau bahkan menghilangkan kebutuhan akan pra-kompilasi, akan mendukung lebih banyak bahasa untuk interoperabilitas, dan akan mendapatkan keuntungan dari seperangkat alat yang lebih luas daripada EVM.

Keuntungan utama menggunakan eWASM dibandingkan EVM yang diakui oleh masyarakat umum adalah sebagai berikut:

1. Kinerja : Dibandingkan dengan EVM, eWASM memberikan kinerja yang lebih baik karena menggunakan WebAssembly yang dirancang lebih cepat dan efisien dibandingkan bytecode EVM. WebAssembly memberikan kinerja yang mendekati aslinya, yang secara signifikan dapat meningkatkan kecepatan dan skalabilitas jaringan Ethereum.

2. Interoperabilitas : eWASM memberikan interoperabilitas yang lebih baik daripada EVM karena mendukung berbagai bahasa pemrograman, termasuk C++, Rust, dan AssemblyScript. Hal ini memungkinkan pengembang untuk menulis kontrak pintar dalam bahasa pilihan mereka, sehingga meningkatkan kualitas kode dan produktivitas pengembang.

3. Keamanan : eWASM memberikan keamanan yang lebih baik daripada EVM karena mencakup beberapa fitur keamanan, seperti kotak pasir memori, yang dapat mengisolasi kontrak pintar satu sama lain dan mencegah mereka mengakses memori satu sama lain. Selain itu, eWASM memberikan perlindungan yang lebih baik terhadap kerentanan kontrak pintar yang umum seperti serangan masuk kembali dan luapan bilangan bulat.

4. Fleksibilitas : eWASM memberikan fleksibilitas yang lebih baik daripada EVM karena mendukung tautan dinamis, yang memungkinkan kontrak pintar terdiri dari beberapa modul yang dapat diperbarui secara independen. Hal ini dapat menghasilkan pengorganisasian kode yang lebih baik dan pemeliharaan kontrak pintar yang lebih mudah.

5. Dukungan komunitas : eWASM telah menerima dukungan kuat dari komunitas Ethereum, dan beberapa klien Ethereum besar, termasuk Geth dan Parity, telah menerapkan dukungan eWASM. Ini berarti pengembang memiliki akses ke berbagai alat dan sumber daya saat membuat kontrak pintar menggunakan eWASM.

Namun, apakah jaringan Ethereum yang mendasarinya benar-benar perlu mengganti EVM dengan eWasm? Berbagai risiko keamanan selama proses penggantian dan dampaknya terhadap ekosistem yang ada tidak bisa dianggap remeh. Mungkin inilah alasan mengapa eWASM tidak terlalu banyak disebutkan dalam rencana terbaru.

Gambar 9:Vitalik Buterin mengusulkan peta jalan Ethereum terbaru

Peta jalan tersebut membagi peningkatan ke dalam beberapa kategori berdasarkan dampaknya terhadap arsitektur Ethereum. Ini termasuk:

Gabung : Melibatkan peningkatan dari Proof-of-Work ke Proof-of-Stake

Surge : Peningkatan yang melibatkan penskalaan melalui penumpukan volume dan sharding data

Scourge : Peningkatan yang melibatkan risiko protokol terhadap resistensi sensor, desentralisasi, dan nilai maksimum yang dapat diekstraksi

Verge : Peningkatan yang melibatkan verifikasi blok yang lebih mudah

Pembersihan : melibatkan pengurangan biaya komputasi node operasi dan menyederhanakan peningkatan protokol

Berbelanja secara Royal : Peningkatan lainnya yang tidak termasuk dalam kategori di atas

Semua orang menyadari bahwa fungsi inti utama Ethereum adalah pemosisian buku besar terdistribusi dari DA + Penyelesaian + Konsensus. Dengan cara ini, banyak persyaratan skalabilitas tidak memerlukan terlalu banyak modifikasi pada Ethereum itu sendiri dan membawa risiko lain yang tidak diketahui. Ikan dan beruang. Cara untuk melakukan keduanya sekaligus adalah dengan membagi pekerjaan menjadi beberapa lapisan. Menempatkan eWASM pada lapisan kedua seharusnya menjadi solusi yang lebih masuk akal dan efektif. Terutama setelah digabungkan dengan zk, solusi teknis zkWasm dapat dengan sempurna mewarisi efek yang ingin dicapai eWASM. Pada saat yang sama, ia dapat menyediakan layanan ke Web2 dan Web3 dan menghubungkan satu sama lain. zkEVM mewarisi masa lalu dan mengoptimalkan ekologi blockchain, zkWasm memulai masa depan dan menciptakan masa depan Web3.0!

Gambar 10:zkWasm = zkp + WASM

Penafian:

1. Artikel ini dicetak ulang dari [Putin学习区块链]. Semua hak cipta milik penulis asli [Putin]. Jika ada keberatan terhadap cetak ulang ini, silakan menghubungi tim Gate Learn , dan mereka akan segera menanganinya.
2. Penafian Tanggung Jawab: Pandangan dan pendapat yang diungkapkan dalam artikel ini adalah sepenuhnya milik penulis dan bukan merupakan nasihat investasi apa pun.
3. Terjemahan artikel ke bahasa lain dilakukan oleh tim Gate Learn. Kecuali disebutkan, dilarang menyalin, mendistribusikan, atau menjiplak artikel terjemahan.