คำอธิบายโดยละเอียด 4 มิติของ zkEVM: อนาคตของ Ethereum Scalability

Foresight News

特邀专栏作者

2022-12-05 13:30

บทความนี้มีประมาณ 16078 คำ การอ่านทั้งหมดใช้เวลาประมาณ 23 นาที

การพัฒนา zkEVM อาจไม่เพียงทำลายตัวเองเท่านั้น แต่ยังทำลายรูปแบบของห่วงโซ่การแข่งขัน Optimistic Rollup

สรุปโดย AI

ขยาย

ผู้เขียน: คริสติน คิม

การแนะนำ

Ethereum Virtual Machine ที่ไม่มีความรู้เป็นศูนย์ zkEVM เป็นเทคโนโลยีที่คาดการณ์ไว้มากและอาจเปลี่ยนแปลงเกมซึ่งสามารถปรับปรุงความสามารถในการปรับขนาดของ Ethereum ในระยะสั้นและระยะยาว โครงการปรับขนาด Ethereum ที่สำคัญสามโครงการในปีนี้ ได้แก่ zkSync, Polygon และ Scroll ต่างก็ประกาศความคืบหน้าที่สำคัญเกี่ยวกับการใช้งาน zkEVM ซึ่งหลายโครงการเปิดตัวช่วงอัลฟ่าเมื่อต้นปีนี้ และขณะนี้กำลังดำเนินการอย่างอิสระในรูปแบบ L2 blockchains เมื่อเวลาผ่านไป เป็นไปได้ว่า zkEVM จะทำงานบนชั้นฐานของ Ethereum โดยตรง

zkEVM เป็นเครื่องเสมือนที่สามารถเรียกใช้ภาษาการเขียนโปรแกรมระดับสูงหรือโค้ดไบต์ระดับต่ำเดียวกันกับ Ethereum Virtual Machine (EVM) และพิสูจน์รหัสนี้โดยใช้ ZKP ที่ปราศจากความรู้และการพิสูจน์การเข้ารหัสเพื่อตรวจสอบข้อมูล โดยไม่เปิดเผยข้อมูลเกี่ยวกับ เช่น คุณลักษณะหรือเนื้อหาของมัน ย้อนกลับไปในปี 1982 นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ Goldwasser, Micali และ Rackoff (Silvio Micali เป็นผู้ก่อตั้ง Algorand blockchain) ได้แนะนำแนวคิด ZKP เป็นครั้งแรก ZKP มักจะสับสนกับการเข้ารหัสแบบโฮโมมอร์ฟิค ซึ่งเป็นอีกแขนงหนึ่งของการเข้ารหัส การเข้ารหัสแบบโฮโมมอร์ฟิกซึ่งช่วยให้ดำเนินการกับข้อมูลที่เข้ารหัสได้โดยไม่ต้องถอดรหัสนั้น ได้รับการเสนอครั้งแรกโดย Rivest, Adleman และ Dertouzos ในปี 1978 และได้กลายเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีหลักสำหรับการประมวลผลแบบคลาวด์และการจัดเก็บข้อมูล เป็นที่น่าสังเกตว่าการเข้ารหัสแบบโฮโมมอร์ฟิกยังถูกใช้ในโปรโตคอลบล็อกเชนสาธารณะบางอย่าง เช่น เหรียญความเป็นส่วนตัว Grin ซึ่งใช้เพื่อทำให้ธุรกรรมสับสน

กว่า 40 ปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ได้คิดค้นอัลกอริทึมที่หลากหลายเพื่อสร้าง ZKP อย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ ซึ่งหลายอัลกอริทึมแบ่งออกเป็นสองประเภทกว้างๆ ได้แก่ Scalable Transparent Arguments of Knowledge (STARK) หรือ Succict Non-Interactive Arguments of Knowledge (SNARKs) อัลกอริธึมเหล่านี้ได้รับการพัฒนาสำหรับกรณีการใช้งานที่หลากหลาย รวมถึงการลดอาวุธนิวเคลียร์ (การกำจัดและลดอาวุธนิวเคลียร์) ระบบระบุตัวตน และล่าสุดคือบล็อกเชนสาธารณะและสกุลเงินดิจิทัลที่ปรับขนาดได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งใน Ethereum นักพัฒนาจำนวนมากมองว่า ZKP เป็น "จอกศักดิ์สิทธิ์" สำหรับการปรับขนาดเนื่องจากความเรียบง่ายและความสะดวกในการตรวจสอบเมื่อเทียบกับรูปแบบการเข้ารหัสอื่นๆ สร้างหรือถอดรหัสได้ยาก แต่ตรวจสอบได้ง่ายเป็นเป้าหมายร่วมกันของผู้พัฒนาโปรโตคอลการเข้ารหัสเพื่อให้สามารถใช้งานได้อย่างกว้างขวางและมีประสิทธิภาพ

ระบบที่ไม่มีความรู้เป็นเรื่องยากที่จะสรุปและนำไปใช้เพื่อพิสูจน์รหัสของความซับซ้อนตามอำเภอใจ และการสร้าง ZKP เพื่อรองรับและพิสูจน์กิจกรรมการทำธุรกรรมทุกประเภทบน Ethereum blockchain เป็นความพยายามในการวิจัยอย่างต่อเนื่องโดยนักพัฒนาในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา แผน จนกระทั่งเดือนพฤศจิกายน 2021 Starkware ได้เปิดตัวระบบ ZK ที่ใช้งานทั่วไประบบแรกสำหรับการพิสูจน์การทำธุรกรรมโดยใช้ Ethereum ซึ่งใช้งานผ่าน Cairo ซึ่งเป็นภาษาโปรแกรมแบบกำหนดเองที่สร้างขึ้นโดยทีมงาน Starkware อย่างไรก็ตาม ในเดือนกรกฎาคม 2022 โปรโตคอล L2 ที่ใช้ Ethereum ที่แตกต่างกันสามตัว ได้แก่ zkSync, Polygon และ Scroll ได้ประกาศความก้าวหน้าในการปรับขนาด Ethereum โดยใช้ ZKP ในรูปแบบของ zkEVM

หมายเหตุ: แม้ว่าจะถูกเรียกขานว่า zkEVM แต่เครื่องเสมือนเหล่านี้ไม่ได้ใช้ประโยชน์จากข้อได้เปรียบด้านความเป็นส่วนตัวของ ZKP แต่ได้รับประโยชน์อย่างเต็มที่จากข้อดีด้านความปลอดภัยและประสิทธิภาพของ ZKP ดังนั้น ชื่อที่ถูกต้องกว่าสำหรับเครื่องเสมือนประเภทนี้คือ Proof of Validity Generation EVM แต่ในรายงานนี้จะใช้ชื่อยอดนิยม zkEVM

รายงานนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อให้ผู้อ่านคุ้นเคยกับแนวคิดทั่วไปของ zkEVM และเข้าใจการใช้งานที่หลากหลายในการพัฒนา Ethereum เนื่องจาก zkEVM เป็นหัวข้อที่ค่อนข้างเป็นนามธรรม รายงานนี้เริ่มต้นด้วยภาพรวมโดยย่อของสถานะปัจจุบันของเครือข่าย Ethereum และวางรากฐานสำหรับการทำความเข้าใจ zkEVM โดยการแนะนำแนวคิดหลัก เช่น การผลิตบล็อก EVM และ Rullups จากนั้นเราจะสรุปประเภทต่างๆ ของ zkEVM ที่สามารถมีอยู่บน Ethereum และเปรียบเทียบการใช้งาน zkEVM หลัก 5 รายการที่กำลังดำเนินการอยู่ เราจะเน้นให้เห็นถึงความท้าทายในการดำเนินการของเทคโนโลยีที่เกิดขึ้นใหม่นี้ ตลอดจนแนวโน้มของเราสำหรับแนวการแข่งขันของ zkEVM เมื่อเวลาผ่านไป โดยรวมแล้ว zkEVM ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนาและการยอมรับ Ethereum

อีเธอเรียมในวันนี้

ก่อนที่จะดำดิ่งสู่ความซับซ้อนของ zkEVM สิ่งสำคัญคือต้องทำความเข้าใจในระดับสูงเสียก่อนว่าการทำธุรกรรมรวมอยู่ในบล็อก Ethereum อย่างไร

การสร้างบล็อก

เมื่อผู้ใช้ส่งธุรกรรมใหม่ไปยัง Ethereum คอมพิวเตอร์ที่เชื่อมต่อกับเครือข่าย (หรือที่เรียกว่าโหนด) จะจัดเก็บธุรกรรมไว้ในโครงสร้างข้อมูลในเครื่องที่เรียกว่า mempool mempool มีหน้าที่รับผิดชอบในการดูแลรายการธุรกรรมที่ยังไม่ได้รับการยืนยัน จากนั้นสุ่มเลือกตัวตรวจสอบความถูกต้องที่เรียกใช้โหนดและเดิมพัน 32 ETH ซึ่งธุรกรรมใน mempool จะถูกแบทช์เป็นบล็อก ผู้ตรวจสอบที่เลือกเพิ่มบล็อกใหม่ให้กับ Ethereum blockchain บางครั้งเรียกว่า "ผู้เสนอ" เพื่อรับรางวัลเพิ่มเติมจาก MEV ผู้เสนอบางรายจะใช้ตัวสร้างบล็อกบุคคลที่สามแทน mempool ในเครื่องเมื่อสร้างบล็อก

บล็อกได้รับคำสั่งและเชื่อมโยงเข้าด้วยกันโดยบล็อกหลัก (ส่วนหัวของบล็อกก่อนหน้า) แต่ละบล็อกประกอบด้วยแฮชของบล็อกหลักและสร้างโครงสร้างข้อมูลบล็อกเชนโดยการเชื่อมโยงบล็อกเข้าด้วยกัน การเชื่อมโยงบล็อกผ่านแฮชของบล็อกพาเรนต์แสดงในไดอะแกรมต่อไปนี้:

ก่อนวันที่ 15 กันยายน 2022 Ethereum อาศัยกลไกฉันทามติ PoW ของ Proof-of-Work นักขุดแทนที่ผู้ตรวจสอบเพื่อรับผิดชอบในการผลิตบล็อก นักขุดไม่จำเป็นต้องจำนองเงินทุนจำนวนมาก แต่ต้องใช้ไฟฟ้าจำนวนมาก เพื่อประมวลผลธุรกรรมของผู้ใช้

ภายใต้โปรโตคอลที่สอดคล้องกันของ PoW และ PoS การขาดความสามารถในการปรับขนาดของ Ethereum blockchain นั้นเกิดจากพื้นที่บล็อกที่จำกัด พื้นที่บล็อกถูกจำกัดโดย Gas บน Ethereum ธุรกรรมที่ต้องใช้การประมวลผลมากขึ้นในการดำเนินการโดยทั่วไปจะมีราคาอยู่ที่หน่วยก๊าซที่สูงกว่า ในขณะที่ธุรกรรมที่มีต้นทุนการคำนวณต่ำกว่า (เช่น ใช้ทรัพยากรน้อยกว่า) จะมีต้นทุนก๊าซที่ต่ำกว่า ก๊าซจะถูกแปลงเป็น ETH ผ่านเครือข่าย Ethereum โดยอัตโนมัติ โดยตั้งค่าอัตราก๊าซแบบไดนามิกที่เรียกว่าค่าธรรมเนียมพื้นฐาน โปรโตคอล Ethereum จำกัดพื้นที่บล็อก โดยสามารถบรรจุก๊าซได้สูงสุด 30 ล้านหน่วยเท่านั้น ขีดจำกัดของบล็อกก๊าซสูงสุดนี้ช่วยให้มั่นใจได้ถึงเวลาในการแพร่กระจายของบล็อกที่รวดเร็วและลดความเสี่ยงของฮาร์ดฟอร์ก

เครื่องเสมือน Ethereum

เมื่อรวมธุรกรรมไว้ในบล็อกบน Ethereum แล้ว ธุรกรรมเหล่านั้นจะถูกดำเนินการผ่านรันไทม์แบบกำหนดเองที่เรียกว่า Ethereum Virtual Machine (EVM) EVM ได้รับการออกแบบมาเพื่อปรับใช้โค้ดที่มีความซับซ้อนตามอำเภอใจบน Ethereum ซึ่งเป็นสิ่งที่ทำให้ Ethereum เป็นบล็อกเชนที่ใช้งานทั่วไป ซึ่งบางครั้งเรียกว่าระบบที่สมบูรณ์ของทัวริง

มีกฎบางอย่างสำหรับวิธีที่ EVM ดำเนินการธุรกรรม ประการแรก EVM จะรวบรวมภาษาโปรแกรมที่มนุษย์อ่านได้ เช่น Solidity และ Yul เป็นภาษาที่เน้นเครื่องหรือภาษา "ระดับต่ำ" ที่เรียกว่า EVM bytecode จากนั้น EVM จะแยกวิเคราะห์ไบต์เป็นรายการคำสั่งตามลำดับที่เรียกว่า "opcodes" แต่ละ opcode สั่งให้ EVM ทำงานที่แตกต่างกันและแสดงเป็นรหัสไบต์ EVM ในรูปแบบเลขฐานสิบหก ตัวอย่างเช่น opcode ที่สั่งให้ EVM รักษาข้อมูลชั่วคราวเมื่อสัญญาอัจฉริยะถูกดำเนินการบนเครือข่าย จะแสดงเป็น "MSTORE" หรือเลขฐานสิบหกเป็น "0x52" เพื่อช่วยให้ผู้อ่านเข้าใจแนวคิดของ opcodes ต่อไปนี้คือ opcodes อย่างง่ายตามที่กำหนดไว้ใน Ethereum Yellow Paper:

ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา นักพัฒนา Ethereum ได้เพิ่ม opcodes ใหม่ให้กับ EVM อย่างต่อเนื่อง และพวกเขายังได้เพิ่มการคอมไพล์ล่วงหน้าที่ช่วยให้ผู้ใช้สามารถดำเนินการขั้นสูงบนเครือข่าย เช่น ฟังก์ชันแฮชและการคูณสเกลาร์ ในฐานะที่เป็นสภาพแวดล้อมรันไทม์ประเภทแรก EVM ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางว่าเป็นมาตรฐานสำหรับการปรับใช้สัญญาอัจฉริยะบนบล็อกเชนสาธารณะเพื่อวัตถุประสงค์ทั่วไป อย่างไรก็ตาม ในฐานะที่เป็นเทคโนโลยีแรกของโลก EVM มีข้อจำกัดด้านการออกแบบ ซึ่งที่เกี่ยวข้องมากที่สุดคือการขาดความเข้ากันได้ของ ZKP ของ EVM

Rollups

เพื่อปรับปรุงความสามารถในการปรับขนาดของ Ethereum มีเครือข่าย L2 บางแห่งที่แยกการดำเนินการธุรกรรมจากชั้นฐานไปยัง Rollups Rollups บีบอัดข้อมูลการทำธุรกรรมเพื่อให้จำนวนของพื้นที่บล็อกที่จำเป็นในการส่งชุดของธุรกรรมไปยังชั้นพื้นฐานนั้นต่ำกว่าจำนวนของพื้นที่บล็อกที่จำเป็นอย่างมากในการยืนยันธุรกรรมเหล่านี้ทีละรายการผ่าน mempool บนเครือข่าย การโรลอัพดำเนินการโดยผู้ให้บริการเครือข่ายที่เรียกว่า "ผู้สั่ง" ไม่ใช่ผู้ตรวจสอบความถูกต้องหรือผู้ขุด ซีเควนเซอร์มีหน้าที่ตรวจสอบการเปลี่ยนสถานะของ Rollups พวกเขาเป็นเอนทิตีที่จัดแพคเกจการทำธุรกรรมของผู้ใช้เป็นชุดของ Rollups และส่งหลักฐานของการทำธุรกรรมชุดนี้ไปยังชั้นพื้นฐานของ Ethereum รูปต่อไปนี้แสดงบทบาทของตัวเรียงลำดับใน Rollups:

Rollups แตกต่างจากโซลูชันการปรับขนาดอื่น ๆ บน Ethereum เช่น Plasma และช่องสถานะ ตลอดประวัติศาสตร์ของ Ethereum นักพัฒนาหลักได้ทำการวิจัยและยกเลิกแผนงานการขยายขนาดของ Ethereum Rollups มีสองประเภทหลัก: Optimistic Rollups และ ZK Rollups Optimistic Rollups อาศัยการพิสูจน์การฉ้อโกง ซึ่งหมายความว่าการเปลี่ยนแปลงสถานะของเครือข่าย L2 จะถูกนำไปใช้กับ Ethereum โดยไม่มีหลักฐานยืนยันความถูกต้องโดยตรง การเปลี่ยนสถานะที่ไม่ถูกต้องสามารถตรวจจับและยกเลิกได้ ตราบใดที่ผู้เข้าร่วมที่ซื่อสัตย์อย่างน้อยหนึ่งคนกำลังสังเกตการเปลี่ยนสถานะของชุดรวมภาพในแง่ดี ในกรณีของอนุญาโตตุลาการและการมองโลกในแง่ดี "หน้าต่างท้าทาย" ที่สามารถส่งหลักฐานการฉ้อโกงได้จะมีอายุหนึ่งสัปดาห์ การเปลี่ยนสถานะของ Rollup ในแง่ดีจะถือเป็นที่สิ้นสุดและมีผลเมื่อกรอบเวลาท้าทายสิ้นสุดลง

ในทางกลับกัน ZK Rollups อาศัย ZKP ซึ่งสร้างหลักฐานความถูกต้องทุกครั้งที่มีการประมวลผลชุดธุรกรรมบน L2 และเผยแพร่ไปยัง Ethereum การสร้างหลักฐานความถูกต้องโดยอัตโนมัติสำหรับแบทช์ธุรกรรมทั้งหมดยังเพิ่มความปลอดภัยของ ZK Rollup นอกจากนี้ยังหมายความว่าสามารถถอนเงินออกจาก ZK Rollups ได้ทุกครั้งที่มีการส่งหลักฐานยืนยันความถูกต้องใหม่ไปยัง Ethereum ในขณะที่สำหรับ Rollups ในแง่ดีมักจะมีระยะเวลารอประมาณ 7 วันเพื่อให้สามารถสร้างข้อพิพาทและหลักฐานการฉ้อโกงได้ ZK Rollups ยังให้การบีบอัดข้อมูลที่ดีกว่า Rollups ในแง่ดี ตารางต่อไปนี้สรุปความแตกต่างระหว่างค่าสะสม ZK ในแง่ดีและเชิงบวก:

ข้อได้เปรียบหลักของ Optimistic Rollup เหนือ ZK Rollups คือเครื่องเสมือนของ Optimistic Rollup เกือบจะเหมือนกับเครื่องเสมือนของ EVM การใช้งาน Optimistic Rollup ที่กำลังทำงานบน Ethereum เช่น Optimism และ Arbitrum จำลองสภาพแวดล้อมการดำเนินการธุรกรรมแบบเดียวกับ Ethereum เรียกว่า OVM และ AVM ตามลำดับ ZK Rollups ส่วนใหญ่เป็นแบบเฉพาะแอปพลิเคชัน หมายความว่าไม่รองรับธุรกรรมบน Ethereum และ DApps ทุกประเภท Loopring, StarkEx Rollups และ zkSync 1.0 เป็นตัวอย่างของ ZK Rollups เฉพาะแอปพลิเคชันที่เปิดใช้งานประเภทการชำระเงิน ธุรกรรมโทเค็น และการสร้างเหรียญ NFT

ZK Rollups บางอย่างเช่น StarkNet เป็นสากล ซึ่งหมายความว่ารองรับธุรกรรมและ DApps ทุกประเภท อย่างไรก็ตาม ZK Rollups เหล่านี้ต้องการให้นักพัฒนา DApp เรียนรู้วิธีการเรียกใช้รหัสสัญญาอัจฉริยะในสภาพแวดล้อมการดำเนินการแบบกำหนดเองแบบใหม่ ซึ่งโดยปกติแล้วจะได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับการสร้าง ZKP มากกว่าความเข้ากันได้ของ EVM สิ่งนี้นำเสนอความท้าทายสำหรับการนำ ZK Rollups มาใช้บน Ethereum เนื่องจากความยากลำบากสำหรับแอปพลิเคชันแบบกระจายศูนย์และผู้ใช้ที่มีอยู่เพื่อเข้าสู่สภาพแวดล้อมการดำเนินการใหม่ เพื่อแก้ปัญหานี้ โครงการ ZK Rollups เช่น Polygon Hermez, zkSync และ Scroll กำลังดำเนินการติดตั้ง ZK Rollups ที่เข้ากันได้กับ EVM ซึ่งเป็นสภาพแวดล้อมการดำเนินการดั้งเดิมสำหรับรหัสสัญญาอัจฉริยะทั้งหมดบน Ethereum

STARKs、SNARKs、Volitions and Validiums

ในทางปฏิบัติ Rollups มีความแตกต่างไม่เพียงแต่ตามประเภทของการพิสูจน์ที่ออกบนเครือข่าย (การพิสูจน์การฉ้อโกงใน Rollups ในแง่ดีหรือการพิสูจน์ความถูกต้องใน ZK Rollups) แต่ยังรวมถึงกลยุทธ์ความพร้อมใช้งานของข้อมูลและอัลกอริทึมการพิสูจน์ของ Rollups

ขณะนี้มีการพิสูจน์ความถูกต้องสองประเภทกว้างๆ ซึ่งเรียกว่า SNARK และ STARK

SNARK อาศัยการเข้ารหัสแบบเส้นโค้งวงรี ซึ่งเป็นเทคนิคการเข้ารหัสข้อมูลที่ใช้บ่อยที่สุดใน Bitcoin และ Ethereum โดยทั่วไปแล้ว SNARK จะอาศัยการตั้งค่าที่เชื่อถือได้ ซึ่งหมายความว่าอัลกอริทึมกำหนดให้สร้างข้อมูลล่วงหน้าโดยเอนทิตีที่เชื่อถือได้ การตั้งค่าที่เชื่อถือได้ไม่ใช่เหตุการณ์ที่เกิดซ้ำ แต่เป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นครั้งเดียวซึ่งบุคคลหรือกลุ่มบุคคลสร้างข้อมูลหลัก ข้อมูลนี้เรียกว่า Common Reference String (CRS) และเป็นค่าตัวเลขที่ใช้ในอัลกอริทึม zk-SNARK เพื่อสร้างการพิสูจน์ที่น่าเชื่อถือ หากอินพุตที่จำเป็นในการสร้าง CRS เสียหาย อาจนำไปสู่การสร้างการพิสูจน์ที่ไม่ถูกต้อง ดังนั้น สิ่งสำคัญคือผู้เข้าร่วมการตั้งค่าที่เชื่อถือได้ทั้งหมดต้องทำลายอินพุตที่ใช้สร้าง CRS/SRS หรือทำให้ไม่สามารถกู้คืนได้หลังจากพิธีเสร็จสิ้น
STARK ไม่พึ่งพาเส้นโค้งวงรีหรือการตั้งค่าที่เชื่อถือได้ STARK อาศัยฟังก์ชันแฮช ซึ่งนักพัฒนาบางคนเชื่อว่ามีประโยชน์ต่อการเข้ารหัสควอนตัม อย่างไรก็ตาม STARK นั้นซับซ้อนกว่าและต้องการทรัพยากรการประมวลผลมากกว่าเพื่อเรียกใช้ เปิดตัวในปี 2561 หลังจาก SNARK ซึ่งมีมาตั้งแต่ปี 2555 ด้วยเหตุนี้ SNARK จึงถูกใช้อย่างแพร่หลายมากกว่า STARK ตัวอย่างของอัลกอริทึมที่ใช้ STARK ได้แก่ Fractal, SuperSonic, Fri-STARKs และ genSTARK

นอกจากวิธีการต่างๆ ในการสร้างหลักฐานความถูกต้องแล้ว ZK Rollups ยังมีความแตกต่างในกลยุทธ์ความพร้อมใช้งานของข้อมูลอีกด้วย นโยบายความพร้อมใช้งานของข้อมูลจะกำหนดว่าส่วนประกอบใดของแบทช์ธุรกรรมจะได้รับการเผยแพร่บนเครือข่ายในท้ายที่สุด Rollups รวมถึง Optimistic และ ZK มักจะส่งสำเนาข้อมูลสามชุดไปยัง mainnet Ethereum ทุกครั้งที่มีการประมวลผลชุดธุรกรรม ขั้นแรก เครื่องมือตรวจสอบ Rollups ส่งรูทแฮชของสถานะเครือข่ายใหม่ไปยัง Ethereum (สถานะหมายถึงบันทึกธุรกรรมและยอดคงเหลือในบัญชีที่อัปเดตใน L2) สถานะจะถูกบันทึกในโครงสร้างข้อมูล Merkle tree ดังแสดงในรูปต่อไปนี้:

แฮชรูทคือความมุ่งมั่นในการเข้ารหัสของต้นไม้ Merkle ทั้งหมด บางครั้งเรียกว่าความมุ่งมั่นของรัฐ แม้ว่า ZK Rollups บางตัวไม่จำเป็นต้องส่งแฮชรูทไปยัง Ethereum แต่โดยทั่วไปแล้วจะทำเพื่อให้ข้อมูลที่เผยแพร่บน Ethereum สามารถสร้างใหม่และตรวจสอบธุรกรรมที่ดำเนินการบน Rollup ได้อย่างง่ายดาย

การพิสูจน์การเข้ารหัสจะถูกบันทึกไว้ใน Ethereum นอกเหนือไปจากแฮชรูทระดับสูงที่ใช้เพื่อยืนยันสถานะใหม่ของ L2 blockchain ในกรณีของการยกเลิกในแง่ดี หลักฐานนี้สามารถเป็น ZKP หรือหลักฐานการฉ้อโกง สามารถสร้างโดยอัลกอริทึมของ STARK หรือ SNARK สุดท้าย นอกจากข้อมูลสองส่วนนี้แล้ว ZK Rollups ยังเผยแพร่ไปยัง Ethereum ซึ่งเป็นเวอร์ชันบีบอัดของชุดธุรกรรมที่ประมวลผลแล้ว หรือที่เรียกว่า State delta State delta เป็นวิธีที่ประหยัดต้นทุนในการส่งข้อมูลธุรกรรมจำนวนมากไปยัง Ethereum ซึ่งเป็นเอกลักษณ์เฉพาะของ ZK Rollups Optiistic Rollups ใช้เทคนิคการบีบอัดข้อมูลอื่นๆ เพื่อแบทช์ธุรกรรมและส่งบนเครือข่าย

นอกจากนี้ โครงการ ZK Rollups บางโครงการ เช่น ทีม Scroll ไม่ได้พึ่งพาการโพสต์เดลตาสถานะไปยัง Ethereum เพื่อประโยชน์ในการบีบอัดข้อมูลเพิ่มเติม นักพัฒนาซอฟต์แวร์ Scroll เชื่อว่าการเปลี่ยนแปลงรหัสที่กำลังจะเกิดขึ้น เช่น Ethereum Improvement Proposal EIP-4844 และ Danksharding จะช่วยลดค่าใช้จ่ายในการส่งข้อมูลธุรกรรมไปยัง Ethereum อย่างมาก ดังนั้นประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นของ State delta เหนือเทคนิคการบีบอัดข้อมูลอื่นๆ จึงแทบไม่มีความสำคัญ

Rollups ใช้ข้อมูลจากระดับต่ำสุดของ Merkle tree และรวมเข้ากับการกระจายรูทจากระดับสูงสุด (รูท) ของ Merkle tree ทำให้ทุกคนสามารถสร้างและตรวจสอบเนื้อหาของชุดธุรกรรมที่ส่งบนเครือข่ายได้ คุณสมบัติที่กำหนดของ Rollups ส่วนใหญ่คือความสามารถในการสร้างธุรกรรมที่ดำเนินการบนเครือข่าย L2 ใหม่โดยใช้ข้อมูลบนเครือข่ายที่ส่งไปยัง Ethereum อย่างไรก็ตาม Rollups บางตัวหลีกเลี่ยงการส่งข้อมูลเดลต้าสถานะหรือข้อมูลธุรกรรมที่บีบอัดอื่นๆ ไปยัง Ethereum และเผยแพร่ข้อมูลไปที่อื่นแทนเพื่อลดต้นทุนการดำเนินงานและปรับปรุงความสามารถในการปรับขนาดเครือข่าย นักพัฒนาบางรายจะโต้แย้งว่าเครือข่าย L2 ที่หลีกเลี่ยงการส่งข้อมูลธุรกรรมไปยัง Ethereum และด้วยเหตุนี้จึงทำลายการรับประกันการสร้างธุรกรรมใหม่ไม่ควรจัดประเภทเป็น Rollups

วิธีที่ Rollup จัดการกับ State delta จะกำหนดว่าเครือข่ายสามารถจัดประเภทเป็น Validium หรือ Volition

Validium สามารถเข้าใจได้ว่าเป็น Rollups ซึ่งจะส่งเฉพาะการพิสูจน์ความถูกต้องและรูทแฮชบนเชน ในขณะที่จัดเก็บ State delta บนเครือข่ายแยกต่างหากนอกเชน เนื่องจาก Rollups ไม่พึ่งพาความพร้อมใช้งานของข้อมูลของ Ethereum อีกต่อไป และถูกจำกัดโดยพื้นที่บล็อกเครือข่าย ในทางทฤษฎีสามารถเพิ่มทรูพุตธุรกรรมของ Rollups เป็น 9,000 TPS ข้อเสียของ Validiums คือความปลอดภัย เครือข่ายแยกต่างหากที่ใช้ในการเผยแพร่ข้อมูลนอกเครือข่ายไม่มีการรับประกันความปลอดภัยเช่นเดียวกับ Ethereum
Volitions ปล่อยให้การตัดสินใจออก State deltas off-chain หรือ on-chain ให้กับผู้ใช้ ซึ่งบุกเบิกโดย Ethereum scaling startup Starkware นี่เป็นวิธีใหม่ในการให้ผู้ใช้ตัดสินใจว่าการทำธุรกรรมของพวกเขาต้องการการรักษาความปลอดภัยขั้นสูงหรือไม่ โดยการยืนยันโดยตรงบนเครือข่ายไปยังเครือข่ายนอกเครือข่าย เช่น Ethereum หรือ Data Availability Council (DAC) ที่เชื่อถือได้ของ Starkware ในราคาที่สูงขึ้น

4 ระดับหลักของการเทียบเท่า EVM

เนื้อหาข้างต้นช่วยให้เข้าใจกรอบการทำงานโดยรวมของการดำเนินธุรกรรมบน Ethereum, EVM และ ZK Rollups และในตอนนี้จะกล่าวถึง zkEVM

zkEVM เป็น ZK Rollup ที่เลียนแบบสภาพแวดล้อมการดำเนินธุรกรรมแบบเดียวกับ mainnet Ethereum การใช้งาน zkEVM แตกต่างกันในอัลกอริทึมการพิสูจน์และกลยุทธ์ความพร้อมใช้งานของข้อมูล เช่นเดียวกับในระดับเทียบเท่า EVM ของ zkEVM ความเท่าเทียมกันของ EVM มีสี่ระดับหลัก นี่คือบทสรุปของระดับต่างๆ:

เทียบเท่าความสามารถทางภาษา

เพื่อให้บรรลุความเท่าเทียมกันของ EVM ระดับภาษา zkEVM จะต้องสามารถเข้าใจและรวบรวมภาษาที่เป็นมิตรกับ EVM ได้ กล่าวอีกนัยหนึ่ง zkEVM ประเภทนี้แปลภาษาโปรแกรมที่เป็นมิตรกับ EVM เช่น Solidity หรือ Yul เป็นภาษาที่กำหนดเองซึ่งปรับให้เหมาะสำหรับการสร้าง ZKP นี่ถือเป็นหนึ่งในวิธีที่ง่ายและมีประสิทธิภาพที่สุดในการบรรลุความเข้ากันได้ของ EVM ใน ZK-Rollups อย่างไรก็ตาม zkEVM ประเภทนี้มีข้อ จำกัด มากที่สุดในแง่ของการให้ผู้ใช้และผู้พัฒนาสัญญาอัจฉริยะได้รับประสบการณ์เดียวกันกับการโต้ตอบกับ EVM

ความเข้ากันได้ระดับภาษากับ EVM หมายถึงการเรียกใช้ Solidity ผ่านคอมไพเลอร์ที่แปลภาษาการเขียนโปรแกรมระดับสูงของ EVM เป็นภาษาระดับต่ำที่กำหนดเองซึ่งตีความโดยเครื่องเสมือนที่ออกแบบมาเพื่อสร้าง ZKP สำหรับผู้ใช้ Ethereum ส่วนใหญ่และผู้พัฒนาสัญญาอัจฉริยะที่สนใจเฉพาะการโต้ตอบกับ EVM ผ่านรหัส Solidity พฤติกรรมพื้นฐานของ zkEVM อาจไม่สำคัญตราบใดที่รหัสประเภทเดียวกันสามารถดำเนินการผ่าน zkEVM เช่นเดียวกับบน Ethereum mainnet ในทางกลับกัน เครื่องมือการพัฒนาที่ซับซ้อน เฟรมเวิร์ก และสภาพแวดล้อมการทดสอบที่สร้างขึ้นสำหรับ EVM อาจจำเป็นต้องแก้ไขเพื่อให้ทำงานบน zkEVM โดยรองรับ EVM ระดับภาษาเท่านั้น

เทียบเท่าระดับ bytecode

ระดับที่สองและสามของ EVM equivalence คือระดับ bytecode ซึ่งต้องใช้ ZK Rollups เพื่อตีความ EVM bytecode ที่คอมไพล์จากภาษาระดับที่สูงกว่า เช่น Solidity หรือ Yul zkEVM สามารถจำลองภาษาการเขียนโปรแกรมระดับสูงและโค้ดไบต์ระดับต่ำแบบเดียวกับ EVM ทำให้สามารถทำงานร่วมกันได้ลึกยิ่งขึ้นกับ EVM zkEVM ประเภทนี้ซับซ้อนกว่าในการสร้างและต้องการวิศวกรรมขั้นสูง

วิธีที่เครื่องเสมือนดำเนินการ EVM bytecode คือผ่านรายการคำสั่งเฉพาะที่เรียกว่า opcodes ซึ่งแต่ละคำสั่งจะสั่งให้ EVM ทำงานที่แตกต่างกัน เป้าหมายของ zkEVM ที่เข้ากันได้กับ bytecode คือการสร้างระบบ ZK ที่สามารถพิสูจน์ EVM bytecode และแยกวิเคราะห์ opcodes ต่างๆ ที่มีอยู่ใน bytecode ข้อดีของ zkEVM ประเภทนี้คือเข้ากันได้กับแอปพลิเคชันและเครื่องมือที่ใช้ EVM zkEVM ที่เข้ากันได้กับ bytecode อย่างสมบูรณ์จะสามารถรองรับเครื่องมือดีบั๊กและโครงสร้างพื้นฐานของนักพัฒนาเช่นเดียวกับแอปพลิเคชันดั้งเดิมที่ใช้ Ethereum อย่างไรก็ตาม การบรรลุความเข้ากันได้ของไบต์เต็มมักจะนำไปสู่การสร้างระบบ ZK ที่ไม่มีประสิทธิภาพและมีราคาแพง และต้องพิจารณาการลดต้นทุนและปรับปรุงประสิทธิภาพด้วย

ปัจจุบัน มี zkEVM ที่เข้ากันได้กับ bytecode สองตัว ได้แก่ Polygon zkEVM และ Scroll zkEVM ในการออกแบบปัจจุบัน การใช้งานทั้งสองนี้เข้ากันได้กับ EVM bytecode เพียงบางส่วนเท่านั้น อย่างไรก็ตาม เมื่อเวลาผ่านไป การใช้งานเหล่านี้กำลังทำงานเพื่อให้เข้ากันได้อย่างสมบูรณ์

ความเท่าเทียมกันของระดับฉันทามติ

ระดับที่สี่และระดับสุดท้ายของความเท่าเทียม EVM คือระดับฉันทามติ นี่คือความเข้ากันได้ของ EVM เนทีฟสูงสุดที่ ZK Rollups สามารถทำได้ บางครั้งเรียกว่า "ชุดรวมชุดเสริม" แม้ว่าชุด "ชุดเสริมชุดเสริม" ทั้งหมดไม่จำเป็นต้องอิงตาม ZK และยังสามารถเป็นชุดชุดเสริมในแง่ดีได้อีกด้วย แนวคิดคือการพิสูจน์การเข้ารหัสที่สร้างโดย zkEVM ไม่จำเป็นต้องดำเนินการซ้ำบน Ethereum ไม่ว่าในฐานะใดก็ตาม การพิสูจน์ตัวเองสามารถใช้เพื่อตรวจสอบบล็อกที่สร้างขึ้นบน mainnet Ethereum ในแง่หนึ่ง zkEVM ที่บรรลุความเข้ากันได้ในระดับฉันทามติคือรูปแบบที่แท้จริงของ zkEVM

สำหรับนักพัฒนาบางราย ค่าสะสม ZK ที่มีความเข้ากันได้ในระดับฉันทามติเป็นค่าสะสม ZK เพียงค่าเดียวที่ควรเรียกว่า zkEVM ในขณะที่ค่าสะสม ZK อื่นๆ ที่มีความเข้ากันได้กับภาษาและไบต์โค้ดควรได้รับการพิจารณาว่าเข้ากันได้กับ EVM ตามลำดับ เทียบเท่ากับ EVM แต่ไม่ใช่ zkEVM มีการถกเถียงกันอย่างมากในหมู่นักพัฒนา Ethereum เกี่ยวกับคำจำกัดความที่ชัดเจนของ zkEVM และความเท่าเทียมกันของระดับต่างๆ ของ EVM อันที่จริง การเทียบเท่า EVM เป็นช่วง และแต่ละระดับที่อธิบายไว้ข้างต้นไม่ใช่หมวดหมู่ที่เข้มงวด ลักษณะเริ่มต้นของการพัฒนา zkEVM หมายความว่าโครงการที่สร้างขึ้นสำหรับความเข้ากันได้ระดับภาษาอาจนำเสนอความเข้ากันได้ระดับไบต์บางประเภท และในที่สุด zkEVM ที่เข้ากันได้ระดับไบต์อาจพัฒนาไปสู่การรวมค่าผสมที่เท่าเทียมกันในระดับที่สอดคล้องกันอย่างมาก

ภาพรวมของโครงการ zkEVM บน Ethereum

ปัจจุบันไม่มี zkEVM ที่ใช้งานได้จริงที่สามารถบรรลุความเข้ากันได้ในระดับฉันทามติและนักพัฒนายังคงทำการวิจัยและพัฒนา นักพัฒนา Ethereum core อธิบายว่าเป็น "ความพยายามด้านวิศวกรรมหลายปี" zkEVM บางตัวประสบความสำเร็จเทียบเท่าในระดับภาษาและไบต์โค้ด ซึ่งให้แนวคิดในการปรับปรุงระบบนิเวศ ZK Rollup Layer 2 ในปัจจุบันซึ่งส่วนใหญ่เน้นแอปพลิเคชันบน Ethereum การสร้าง ZK Rollups เพื่อดำเนินการตามสัญญาอัจฉริยะทั่วไปและการทำธุรกรรมของผู้ใช้แทนที่จะเป็นการทำธุรกรรมที่เน้นแอปพลิเคชันเป็นหลักนั้นเป็นงานที่น่ากังวล และมีเพียงไม่กี่โครงการเท่านั้นที่ประสบความสำเร็จในการเปิดตัวบน mainnet จนถึงตอนนี้

นี่คือภาพรวมของห้าโครงการ zkEVM บน Ethereum:

zkSync 2.0

Matter Labs ทีมพัฒนาบล็อกเชนก่อตั้งขึ้นในเดือนธันวาคม 2018 และเปิดตัวโปรโตคอล ZK Rollups ของตนเองที่เรียกว่า zkSync บน Ethereum ในเดือนมิถุนายน 2020 zkSync เป็นเครือข่าย L2 ที่ใหญ่เป็นอันดับ 6 บน Ethereum ตามค่าล็อคทั้งหมด รองรับการดำเนินการตามสัญญาอัจฉริยะที่จำกัด รวมถึงการถ่ายโอนก๊าซต่ำของ ETH โทเค็น ERC 20 และ NFT ดั้งเดิม ตลอดจนการแลกเปลี่ยนปรมาณูและคำสั่งจำกัด บริษัทเพิ่งระดมทุนได้ 50 ล้านดอลลาร์ในรอบ Series B ที่นำโดย Andreessen Horowitz และประกาศกองทุนคงคลังมูลค่า 200 ล้านดอลลาร์ที่อุทิศให้กับการขยายระบบนิเวศ zkSync ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า

zkSync 2.0 เป็น zkEVM ที่เข้ากันได้กับระดับภาษาซึ่งได้รับการออกแบบมาเพื่อรองรับการดำเนินการตามสัญญาอัจฉริยะทุกประเภท zkSync 2.0 อาศัยอัลกอริธึมการพิสูจน์ที่อ้างอิงจาก SNARK ที่เรียกว่า UltraPLONK นอกจากนี้ยังอาศัยโครงสร้างพื้นฐานคอมไพเลอร์โอเพ่นซอร์สที่เรียกว่า LLVM ซึ่งคอมไพล์ Solidity และภาษาโปรแกรมประเภทอื่นๆ เป็น zkEVM bytecode โครงการจะเริ่มเฟส "baby alpha" ในเดือนตุลาคม 2565 และคาดว่าจะเปิดให้ผู้ใช้ภายนอกใช้งานได้อย่างสมบูรณ์ภายในสิ้นปี 2565 แต่ทีม Matter Labs ยังไม่ได้เปิดเผยรายละเอียดทั้งหมดของการสร้างหลักฐาน zkSync 2.0 เนื่องจากการแข่งขันที่รุนแรงระหว่างเครือข่าย L2 และเนื่องจากความเสี่ยงที่มากขึ้นของช่องโหว่ทางเทคนิคเนื่องจากเทคโนโลยี Rollup ในช่วงแรก โครงการ Rollups ส่วนใหญ่จะดำเนินการด้วยความลับสูงและไม่สนับสนุนโอเพ่นซอร์ส เมื่อเปิดตัวสำเร็จ zkSync 2.0 จะเป็นช่องทางให้ผู้ใช้เลือกที่จะเผยแพร่ State deltas จากธุรกรรมนอกเครือข่ายของพวกเขาไปยังโปรโตคอลแยกต่างหากที่เรียกว่า zkPorter แทนที่จะเป็น Ethereum บนเครือข่าย กลยุทธ์นี้ในทางทฤษฎีจะเพิ่มปริมาณการประมวลผลธุรกรรมต่อวินาทีของ zkSync 2.0 จาก 2,000 TPS เป็นมากกว่า 20,000 TPS

StarkNet

เช่นเดียวกับ zkSync StarkNet เป็น ZK Rollup ที่ใช้งานทั่วไปซึ่งสร้างโดยทีมงาน Starkware ซึ่งทำงานบน Ethereum อยู่แล้ว สภาพแวดล้อมการดำเนินการธุรกรรมของ Starknet เรียกว่า StarkNet OS และภาษาโปรแกรมสัญญาอัจฉริยะพื้นเมืองเรียกว่า Cairo เมื่อเปรียบเทียบกับ ZK Rollups อื่นๆ แล้ว Starknet เป็นหนึ่งในเครือข่ายบล็อกเชนที่ทำงานได้อย่างสมบูรณ์ที่สุด StarkNet ให้บริการโซลูชันข้อมูลแบบ off-chain ที่เป็นตัวเลือกแก่ผู้ใช้เพื่อให้ได้ค่าธรรมเนียมการทำธุรกรรมที่ต่ำกว่าแบบไม่มี Volitions-type Rollups ระบบปฏิบัติการ StarkNet ใช้อัลกอริธึมการพิสูจน์ตาม STARK เช่นเดียวกับ zkSync 2.0 กระบวนการสร้างการพิสูจน์บน StarkNet OS ไม่ใช่โอเพ่นซอร์ส เช่นเดียวกับ zkSync ของคู่แข่ง เมื่อเวลาผ่านไป รายละเอียดเกี่ยวกับการสร้างการพิสูจน์จะเป็นแบบโอเพ่นซอร์ส เพื่อให้ทุกคนสามารถเชื่อมต่อกับเครือข่ายผ่านสายเฉพาะได้

StarkNet เองไม่รองรับความเข้ากันได้ในระดับภาษากับ EVM แต่ทีมที่อยู่เบื้องหลัง Nethermind ซึ่งเป็นไคลเอนต์ซอฟต์แวร์เลเยอร์การดำเนินการของ ethereum กำลังสร้างคอมไพเลอร์ภาษา Solidity to Cairo ที่เรียกว่า Warp เมื่อใช้คอมไพเลอร์ Warp ผู้ใช้ StarkNet สามารถปรับใช้สัญญาอัจฉริยะที่ใช้ Ethereum โดยไม่ต้องเขียนโค้ดใหม่ในไคโร นอกจากนี้ยังมีโครงการที่ขับเคลื่อนโดยชุมชนชื่อ Kakarot เพื่อสร้างคอมไพเลอร์ภาษา Solidity-to-Cairo เพื่อช่วยสนับสนุนความเข้ากันได้ของ StarkNet กับ EVM

ทีม Starkware ประกาศโทเค็น StarkNet ดั้งเดิมและแผนสำหรับรากฐานใหม่ในเดือนกรกฎาคม โครงการแจกจ่ายโทเค็นกลายเป็นที่มาของความขัดแย้งหลังจากมีการเปิดเผยว่าหนึ่งในสามของอุปทานเริ่มต้น 10,000 ล้านจะจัดสรรให้กับผู้สนับสนุนหลักของ StarkNet ปีนี้ Starkware ระดมทุนได้ 100 ล้านดอลลาร์จากการประเมินมูลค่า 8 พันล้านดอลลาร์ รอบนี้นำโดยบริษัทการลงทุน Greenoaks Capital, Coatue และ Tiger Global นอกจาก StarkNet แล้ว StarkWare ยังเสนอโซลูชันการปรับขนาดบล็อกเชนที่ปรับแต่งได้ให้แก่ผู้ใช้ที่เรียกว่า StarkEx โซลูชันนี้ใช้เทคโนโลยีใหม่ของ ZK บนพื้นฐานของ STARK StarkEx เป็น ZK Rollup ที่เน้นแอปพลิเคชันซึ่งแตกต่างจาก StarkNet แอปพลิเคชั่น DeFi ที่โดดเด่นบางตัวที่ใช้ StarkEx เพื่อให้ได้ความสามารถในการปรับขนาดที่มากขึ้นบน Ethereum ได้แก่ soRare, Immutable และ DeversiFi

Polygon zkEVM

zkEVM (เดิมคือ Matic Network) ที่สร้างโดยทีม Polygon บรรลุความเข้ากันได้ระดับไบต์กับ EVM zkEVM ของ Polygon คาดว่าจะเปิดตัวบน Ethereum ในช่วงต้นปี 2023 และเพิ่งเปิดตัวแบบโอเพ่นซอร์สสำหรับการตรวจสอบสาธารณะ แน่นอนว่าในขณะที่รหัสนั้นสามารถดูได้แบบสาธารณะ ไม่สามารถใช้ แก้ไข หรือแชร์ได้ เนื่องจากไม่ได้เผยแพร่ภายใต้ใบอนุญาตโอเพ่นซอร์ส การใช้งาน zkEVM ของ Polygon ขึ้นอยู่กับการพิสูจน์ตาม SNARK และ STARK โดยเฉพาะอย่างยิ่ง zk-SNARK ใช้เพื่อพิสูจน์ความถูกต้องของ zk-STARK ซึ่งมีข้อได้เปรียบในการใช้ประโยชน์จากเวลาในการพิสูจน์ที่รวดเร็วที่เกี่ยวข้องกับ zk-STARK เช่นเดียวกับการสร้าง zk -SNARKs ข้อดีของทรัพยากรคอมพิวเตอร์ที่ค่อนข้างเบา เกี่ยวกับปัญหาความพร้อมใช้งานของข้อมูล การใช้งาน zkEVM ของ Polygon จะไม่รองรับโซลูชันข้อมูลนอกเครือข่ายในทันที อย่างไรก็ตาม Polygon กำลังทำงานอย่างหนักเพื่อพัฒนาแอปพลิเคชันที่มีความพร้อมใช้งานสูงขึ้น

Polygon ก่อตั้งขึ้นในปี 2560 เป็นบริษัทที่เน้นโซลูชันการปรับขนาด Ethereum เป็นหลัก เปิดตัว sidechain Ethereum ที่ใช้หลักฐานการเดิมพันที่เรียกว่า Polygon PoS ในเดือนมิถุนายน 2020 ตั้งแต่นั้นมา ปลั๊กอินผลิตภัณฑ์ของ Polygon ก็เติบโตอย่างมากและมีความหลากหลายมากขึ้น นอกเหนือจากการใช้งาน zkEVM แล้ว Polygon กำลังพัฒนาการใช้งาน ZK Rollups อีกสองรายการ ได้แก่ Polygon Miden และ Polygon Zero พวกเขาเป็นการนำ Rollups แบบผสมผสานที่รวมเอา Optimistic Rollup และ ZK Rollup ที่เรียกว่า Polygon Nightfall เมื่อต้นปีที่ผ่านมา ทีม Polygon ได้ปิดการระดมทุนครั้งใหญ่ครั้งแรกนับตั้งแต่ ICO และระดมทุนได้ 450 ล้านดอลลาร์จากบริษัทร่วมทุน 40 แห่ง นำโดย Sequoia Capital India

Scroll

Scroll เป็นอีกหนึ่งการใช้งาน zkEVM ที่เข้ากันได้ที่ระดับ bytecode Scroll ก่อตั้งขึ้นในปี 2021 โดย Sandy Peng, Ye Zhang และ Haichen Shen และในปี 2022 ได้ประกาศเปิดตัว testnet รุ่นก่อนอัลฟ่าสำหรับผู้ใช้ที่อนุญาตพิเศษ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง โค้ดทั้งหมดที่อยู่รอบ ๆ การใช้งาน zkEVM นั้นเป็นแบบสาธารณะและเผยแพร่ภายใต้ใบอนุญาตแบบโอเพ่นซอร์ส Scroll จะอาศัยอัลกอริทึมการพิสูจน์ตาม SNARK และจะไม่รองรับโซลูชันความพร้อมใช้งานของข้อมูลนอกเครือข่าย นอกจากนี้ ทีมงานของ Scroll กำลังออกแบบตลาดกลางแบบกระจายอำนาจสำหรับการสร้างหลักฐานเพื่อรองรับ zkEVM ของพวกเขา เพื่อสร้าง ZKP ในลักษณะที่ไม่ได้รับอนุญาตและป้องกันการเซ็นเซอร์ พวกเขายังมุ่งเน้นไปที่การสร้างสิ่งอำนวยความสะดวกฮาร์ดแวร์เฉพาะที่ผู้ใช้ทั่วโลกสามารถเรียกใช้ได้

ทีม Scroll ทำงานอย่างใกล้ชิดกับทีมวิจัยและพัฒนาโซลูชันการปรับสเกลของ Ethereum Foundation หรือที่เรียกว่าทีม Privacy Scaling Ethereum (PSE) เมื่อเทียบกับทีมอื่นๆ เช่น zkSync, StarkWare และ Polygon แล้ว Scroll มีขนาดเล็กกว่าและเน้นการวิจัยมากกว่าและเชิงพาณิชย์น้อยกว่า พวกเขามุ่งเน้นไปที่การใช้งาน zkEVM เท่านั้น ในขณะที่ทีมคู่แข่งอื่นๆ มีชุดผลิตภัณฑ์และบริการอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับ ZK Scroll ระดมทุน Series A ได้ 30 ล้านดอลลาร์ในปีนี้จากบริษัทร่วมลงทุนคริปโตเคอเรนซีชั้นนำอย่าง Polychain Capital และ Bain Capital Crypto รวมถึงนักลงทุน angel หลายรายรวมถึง Ying Tong และ Carlos Aria จากมูลนิธิ Ethereum Foundation

Privacy & Scaling Explorations (PSE)

PSE เป็นสถาบันวิจัยของ Ethereum Foundation โดยมุ่งเน้นไปที่การสำรวจการวิจัยที่ทันสมัยของ ZKP และการประยุกต์ใช้กับ Ethereum เดิมพวกเขารู้จักกันในชื่อกลุ่ม "AppliedZKP" ตรงกันข้ามกับการใช้งาน zkEVM อื่นๆ ที่เน้นในรายงานนี้ zkEVM ของ PSE ไม่ได้มุ่งเน้นที่การสร้างความพึงพอใจในการใช้งานขนาดใหญ่ในอนาคตอันใกล้นี้ (องค์ประกอบเชิงปฏิบัติของการวิจัย PSE กำลังดำเนินการโดยทีม Scroll) zkEVM ที่วิจัยโดย PSE มุ่งเน้นไปที่การบรรลุความเข้ากันได้ระดับฉันทามติกับ EVM ตามโมเดล "enshined Rollup"

อัลกอริทึมการพิสูจน์ที่ใช้ในการศึกษา PSE คือ zk-SNARK ที่เรียกว่า Halo 2 ซึ่งพัฒนาโดย Electric Coin Company ซึ่งเป็นผู้พัฒนาหลักของ Zcash (ZEC) cryptocurrency การใช้งาน zkEVM ที่สร้างขึ้นโดยทีม PSE เป็นโอเพ่นซอร์สและทุกคนสามารถมีส่วนร่วมได้ นอกจาก zkEVM แล้ว ทีมงาน PSE กำลังพัฒนาโครงการอื่นๆ อีกหลายโครงการ รวมถึงการวิจัยเกี่ยวกับโครงสร้างพื้นฐานแอปพลิเคชันแบบกระจายศูนย์ที่ต่อต้านการสมรู้ร่วมคิด ความเป็นส่วนตัวในการทำธุรกรรมของผู้ใช้ที่เพิ่มขึ้น และรูปแบบลายเซ็นเข้ารหัสทางเลือกอื่นๆ

ความท้าทายในการสร้าง zkEVM

มีความท้าทายอย่างต่อเนื่องในการสร้างการใช้งาน zkEVM ที่พร้อมสำหรับการผลิตบน Ethereum ลักษณะที่ไม่ผ่านการพิสูจน์และผ่านการทดสอบของการใช้เทคโนโลยีใหม่ๆ เช่น zkEVM การทำงานแบบกระจายศูนย์ของ zkEVM และการสร้างฮาร์ดแวร์เฉพาะสำหรับการสร้างการพิสูจน์ zkEVM เป็นอุปสรรคสำคัญสำหรับนักพัฒนา ส่วนนี้จะกล่าวถึงข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับความท้าทายเหล่านี้

สนามใหม่

zkEVM เป็นแนวคิดใหม่บน Ethereum และจะเริ่มทำงานอย่างเป็นทางการในปี 2022 เท่านั้น ความท้าทายง่ายๆ ของเทคโนโลยีนี้คือธรรมชาติของการทดสอบขนาดใหญ่ที่ยังไม่ผ่านการพิสูจน์ ยังมีสิ่งที่ไม่ทราบจำนวนมากเกี่ยวกับวิธีการใช้งาน zkEVM ส่วนใหญ่สร้างการพิสูจน์ ข้อกำหนดด้านฮาร์ดแวร์สำหรับการสร้างการพิสูจน์ และรายละเอียดของซีเควนเซอร์แบบกระจายอำนาจ การสร้างความไว้วางใจใน zkEVM ในฐานะโซลูชันการปรับสเกลที่เชื่อถือได้เป็นส่วนที่ทีมให้ความสำคัญ เช่น Scroll, Polygon, StarkNet และ zkSync

ความท้าทายของการกระจายอำนาจ

ปัญหาเกี่ยวกับเส้นทางการกระจายอำนาจไปยังการดำเนินการ zkEVM มีผลกับ Rollups ทั้งหมด (รวมถึง Optimistic Rollups) เนื่องจากการสร้างความถูกต้องและการพิสูจน์การฉ้อโกงขึ้นอยู่กับผู้สั่งซื้อจากส่วนกลางเป็นอย่างมาก ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น ซีเควนเซอร์เป็นผู้มีส่วนได้ส่วนเสีย L2 ที่รับผิดชอบในการแบทช์ธุรกรรมของผู้ใช้และส่งหลักฐานของแบทช์เหล่านี้ไปยัง Ethereum L1

ทุก Rollup ที่กำลังทำงานบน Ethereum นั้นดำเนินการโดยซีเควนเซอร์แบบรวมศูนย์และอาศัยสัญญาอัจฉริยะที่อัปเกรดได้ซึ่งควบคุมโดยเอนทิตีเดียว สาเหตุหลักประการหนึ่งที่ทำให้ Rollup เป็นแบบรวมศูนย์ในปัจจุบัน: ในยุคแรกๆ ของเทคโนโลยี ข้อบกพร่องที่ไม่คาดคิดในโค้ดจำเป็นต้องมีการแก้ไขอย่างรวดเร็ว นอกจากนี้ เทคโนโลยีที่อยู่เบื้องหลัง zkEVM โดยเฉพาะอย่างยิ่งมีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ทำให้ยากต่อการจูงใจผู้ใช้อย่างมั่นใจให้ใช้เทคโนโลยีใหม่นี้บนอุปกรณ์ของตน การใช้ผู้สั่งซื้อแบบกระจายอำนาจสำหรับ Rollup โดยทั่วไปหมายถึงการเปิดตัวโทเค็นและการสร้างโปรโตคอลที่สอดคล้องกันซึ่งจัดระเบียบผู้สั่งซื้อและผู้พิสูจน์หลายรายในลักษณะที่ไม่ได้รับอนุญาต แม้ว่าการเปิดตัวโทเค็นและการสร้างโปรโตคอลที่เป็นเอกฉันท์จะไม่ใช่เรื่องใหม่สำหรับบล็อกเชนสาธารณะ แต่ต้องใช้เวลาและความคิดล่วงหน้าในการเปิดตัวอย่างมีความรับผิดชอบ แผนโทเค็นของ StarkWare ทำให้เกิดความขัดแย้งเนื่องจากการออกแบบการจัดหาและการกระจายเริ่มต้น และคาดว่า Polygon จะช่วยปรับปรุงเศรษฐศาสตร์โทเค็นในปัจจุบันหลังจากเปิดตัว zkEVM zkSync คาดว่าจะเปิดตัวโทเค็นสำหรับ Rollup ในอีกไม่กี่เดือนข้างหน้า ในขณะที่แผนโทเค็นของ Scroll ยังไม่ชัดเจน

ในบริบทปัจจุบันของ zkEVM ขั้นตอนแรกที่สำคัญในการกระจายอำนาจของตัวเรียงลำดับคือการเปิดซอร์สซอฟต์แวร์โครงการ ซึ่งในขณะที่เขียนบทความนี้มีคนน้อยมากที่ทำเช่นนั้น การใช้งาน zkEVM แบบสะสมที่มีผู้ใช้จำนวนมากอยู่แล้วอาจได้เปรียบในแง่ของการดำเนินการ zkEVM แบบกระจายอำนาจ

ความท้าทายฮาร์ดแวร์ zkEVM

แม้ว่าการพิสูจน์ zkEVM นั้นง่ายต่อการตรวจสอบ แต่การสร้างมันต้องใช้การคำนวณอย่างมาก ส่วนหนึ่งเป็นเพราะคณิตศาสตร์ที่อยู่เบื้องหลัง ZKP อาศัยลำดับเชิงเส้นของการคำนวณ สิ่งนี้ทำให้ยากต่อการขนานงานเพื่อสร้างการพิสูจน์บนเครื่องจักร ความคืบหน้าล่าสุดเกิดขึ้นในทิศทางนี้โดยใช้การพิสูจน์ซ้ำ การพิสูจน์ซ้ำเป็นเทคนิคเพื่อลดเวลาแฝงของการสร้างการพิสูจน์ ซึ่งหมายถึงการสร้างการพิสูจน์การพิสูจน์ซ้ำซ้ำๆ เพื่อบีบอัดธุรกรรมเพิ่มเติม เพื่อให้ธุรกรรมกลุ่มเล็กๆ บน ZK Rollup สามารถประมวลผลแบบขนานได้ นี่คือเทคนิคที่ StarkNet VM และ zkEVM ของ Polygon ใช้เพื่อสร้างการพิสูจน์ความถูกต้อง

เนื่องจากการสร้าง ZKP ต้องใช้การคำนวณมาก zkEVM จึงอาจต้องพึ่งพาฮาร์ดแวร์ขั้นสูง เช่น หน่วยประมวลผลกราฟิก (GPU) เกทอาร์เรย์ที่ตั้งโปรแกรมฟิลด์ได้ (FPGA) หรือแม้แต่วงจรรวมเฉพาะแอปพลิเคชัน (ASIC) ต้องใช้ฮาร์ดแวร์เฉพาะทางในการเรียกใช้การคำนวณที่จำเป็นเพื่อสร้างการพิสูจน์ ซึ่งไม่ต่างอะไรกับฮาร์ดแวร์พิเศษที่จำเป็นในการขุดบล็อกอย่างมีประสิทธิภาพตามโปรโตคอลที่สอดคล้องกันของ Proof-of-Work (PoW) ความแตกต่างในการเติบโตของอุตสาหกรรมฮาร์ดแวร์ทั้งสองอยู่ที่กระบวนการคัดเลือกผู้ตรวจสอบและนักขุด

ผู้พิสูจน์เป็นผู้มีส่วนได้ส่วนเสียในเครือข่ายที่รับผิดชอบในการสร้างหลักฐานความถูกต้อง ในทางกลับกัน ซีเควนเซอร์มีหน้าที่รับผิดชอบในการสั่งซื้อและบรรจุธุรกรรมของผู้ใช้เป็นแบทช์และส่งข้อมูลไปยังเลเยอร์ 1 บล็อกเชน ในทางเทคนิคแล้ว ความรับผิดชอบของผู้สั่งซื้อและผู้พิสูจน์สามารถรวมเป็นบทบาทเดียวได้ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากทั้งการสร้างการพิสูจน์และการสั่งซื้อธุรกรรมต้องใช้ทักษะเฉพาะทางอย่างสูงเพื่อดำเนินการอย่างมีประสิทธิภาพ การแบ่งหน้าที่ความรับผิดชอบเหล่านี้จะช่วยป้องกันการรวมศูนย์ที่ไม่จำเป็นในฟังก์ชันการสั่งรวม

หากกระบวนการคัดเลือกผู้พิสูจน์และผู้สั่งซื้อคล้ายกับกระบวนการคัดเลือกนักขุด อาศัยการบรรลุฉันทามติของ Nakamoto และให้รางวัลแก่ผู้เข้าร่วมฮาร์ดแวร์ที่มีประสิทธิภาพสูงสุด อุตสาหกรรม "การขุด" ของ ZKP จะเดินตามเส้นทางเดียวกับการขุด Bitcoin ติดตามการพัฒนา อย่างไรก็ตาม มีเหตุผลหลายประการที่ทำให้กระบวนการคัดเลือกผู้พิสูจน์หนึ่งๆ มีแนวโน้มที่จะคล้ายกับการออกแบบ Proof-of-Stake (PoS) มากกว่าความเห็นพ้องของ PoW

ประการแรก กระบวนการคัดเลือกแบบ Satoshi หมายความว่าผู้พิสูจน์ที่มีฮาร์ดแวร์ที่มีประสิทธิภาพสูงสุดจะครองตลาดการพิสูจน์ เพื่อหลีกเลี่ยงการผูกขาดตลาดผู้พิสูจน์ในขณะที่ลดการใช้พลังงาน โครงการอย่างเช่น Scroll กำลังมองหาการออกแบบทางเลือกที่กำหนดให้ผู้พิสูจน์ต้องวางสินทรัพย์เป็นหลักประกัน ซึ่งแตกต่างจากวิธีที่ผู้ตรวจสอบความถูกต้องของ Ethereum ต้องเดิมพัน 32 ETH การใช้แบบจำลองการปักหลักทำให้แน่ใจว่าผู้พิสูจน์สามารถถูกลงโทษสำหรับการกระทำที่ละเมิดความปลอดภัยและอายุการใช้งานของเครือข่าย เช่น ความล้มเหลวในการคำนวณการพิสูจน์ความถูกต้องสำหรับชุดธุรกรรมที่ระบุ

ข้อดีอีกประการของการเลือกผู้ตรวจสอบเชิงกำหนดเพื่อสร้างการพิสูจน์ แทนที่จะให้ผู้พิสูจน์ทั้งหมดแข่งขันกันเพื่อสร้างการพิสูจน์ คือปริมาณงานธุรกรรมที่ดีขึ้นและความสามารถในการปรับขนาดเครือข่าย การเลือกผู้พิสูจน์หมายความว่าผู้พิสูจน์หลายคนสามารถสร้างหลักฐานสำหรับธุรกรรมชุดต่างๆ พร้อมกัน แทนที่จะเป็นผู้พิสูจน์ทั้งหมดที่สร้างหลักฐานสำหรับธุรกรรมชุดเดียวกัน อย่างไรก็ตาม ระบบการเลือกตั้งผู้นำที่อาศัยการปักหลักและการลงโทษบางรูปแบบมีจุดอ่อน นั่นคือความซับซ้อน เมื่อเปรียบเทียบกับระบบ PoW แบบ Satoshi แล้ว ระบบ PoS อาศัยการออกแบบการตรวจสอบและถ่วงดุลที่ซับซ้อนกว่าเพื่อให้ผู้เข้าร่วมมีความซื่อสัตย์ ตัวอย่างเช่น ฉันทามติแบบนากาโมโตะมักกำหนดให้ผู้เข้าร่วมซึ่งเป็นคนงานเหมืองแสดงหลักฐานการทำงานของตนเท่านั้นจึงจะได้รับรางวัล

zkEVM ส่วนใหญ่มีแนวโน้มที่จะพยายามลดการใช้ไฟฟ้าของ Rollup ให้เหลือน้อยที่สุดโดยเลือกใช้กระบวนการคัดเลือกผู้พิสูจน์ที่กำหนดขึ้น (ตามการมอบหมาย) แทนที่จะเป็นกระบวนการคัดเลือกผู้พิสูจน์ที่ไม่ได้รับอนุญาตตามความน่าจะเป็น (ตามการแข่งขัน) Vitalik Buterin ผู้ร่วมก่อตั้ง Ethereum ประมาณการว่าการคำนวณการพิสูจน์ความถูกต้องของ zkEVM ต้องการพลังงานไฟฟ้าน้อยกว่า 1% ที่ใช้ในการขุด ETH เป้าหมายของนักออกแบบ zkEVM คือการลดเวลาการพิสูจน์ให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ในขณะเดียวกันก็สร้างการพิสูจน์ที่เข้าถึงได้ในเชิงเศรษฐกิจสำหรับผู้ใช้จำนวนมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ หนึ่งในข้อกำหนดเพื่อให้ได้ zkEVM ที่เข้ากันได้ในระดับฉันทามติคือการลดเวลาการสร้างการพิสูจน์ให้เทียบได้กับเวลาบล็อกของ Ethereum L1 (เฉลี่ย 13.5 วินาที)

เฉพาะเมื่อข้อกำหนดเบื้องหลัง zkEVM ชัดเจนและเป็นมาตรฐานเท่านั้นที่ผู้ผลิตฮาร์ดแวร์ ZKP จะเติบโตและเติบโตได้อย่างแท้จริง สุดท้ายนี้ การคาดการณ์การใช้ไฟฟ้าของอุตสาหกรรม Validity Proof Computing จะยังคงเป็นเรื่องยาก เว้นแต่ Rollups จะปรับใช้และใช้แบบจำลองสำหรับการเลือกผู้พิสูจน์และซีเควนเซอร์โดยไม่ได้รับอนุญาต

zkEVM แนวโน้มการแข่งขัน

ในระยะสั้น ผู้เข้าร่วม zkEVM กำลังแข่งขันกันเพื่อเป็นโครงการแรกที่เปิดตัวบน mainnet อย่างไรก็ตาม ในระยะยาว พวกเขาจะแข่งขันในระดับความเข้ากันได้ของ EVM (จากระดับภาษาไปจนถึงระดับฉันทามติ) และประสิทธิภาพของ VM นอกจากนี้ zkEVM ยังมีแนวโน้มที่จะต้องแข่งขันกับ Rollups ที่มองโลกในแง่ดีและโซลูชัน L2 scalability อื่นๆ สำหรับการได้มาซึ่งผู้ใช้ เมื่อเทคโนโลยีที่อยู่เบื้องหลัง zkEVM ได้รับการทดสอบ ใช้งาน และทำความเข้าใจอย่างกว้างขวางมากขึ้น

ข้อได้เปรียบของผู้เสนอญัตติรายแรกและความได้เปรียบของผู้เสนอญัตติภายหลัง

การใช้งาน zkEVM ของทีม zkSync, Polygon และ Scroll กำลังแข่งขันกันเพื่อเปิดตัวบน mainnet การเปิดตัว mainnet ก่อนหน้านี้อาจให้ข้อได้เปรียบของผู้เสนอญัตติรายแรกในการดึงดูดนักพัฒนา DApp ซึ่งอาจเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญอย่างยิ่งเนื่องจากความยากลำบากในการทำงานร่วมกันระหว่าง Rollups และความสามารถในการรวมของ DApps ความสามารถในการรวม DApp ความสามารถในการสร้าง DApps บน DApps เช่น Building Block เป็นคุณสมบัติที่สำคัญอย่างยิ่งของระบบนิเวศ Ethereum Decentralized Finance (DeFi) ทำให้มีโอกาสมากขึ้นที่นักพัฒนา DApp จะได้รับการยอมรับจาก L1 หรือ L2 ที่นำไปใช้อย่างกว้างขวาง .

ในทางกลับกัน เนื่องจากความแปลกใหม่ของ zkEVM ในฐานะเทคโนโลยี การเปิดตัวครั้งแรกของ zkEVM จึงไม่น่าจะได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับนักพัฒนา Ethereum DApp ตามที่กล่าวถึงในรายงานนี้ การใช้งาน zkEVM ที่เข้ากันได้อย่างสมบูรณ์กับ EVM ที่ระดับ bytecode และระดับฉันทามติยังไม่พร้อมสำหรับการใช้งานจริง การใช้งาน zkEVM ที่รองรับการปรับใช้ Ethereum DApps อาจไม่ใช่รายแรกที่เปิดตัว และ zkEVM ที่มี EVM เทียบเท่ามากกว่ามีข้อได้เปรียบในการเป็นผู้มาทีหลัง ยิ่งความเท่าเทียมกันมากเท่าไหร่ อุปสรรคในการเข้าสู่ตลาดสำหรับนักพัฒนา zkEVM ก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น กล่าวอีกนัยหนึ่ง ยิ่งเครื่องมือที่ EVM ซึ่งเป็นสภาพแวดล้อมการทำงานของ DApp หลักมาตั้งแต่ปี 2015 สามารถโยกย้ายไปใช้งานได้มากเท่าใด การปรับใช้ zkEVM DApp ของนักพัฒนาซอฟต์แวร์ zkEVM ก็จะยิ่งราบรื่นขึ้นเท่านั้น

การดึงดูดนักพัฒนา DApp ผ่านทางความเท่าเทียมกันของ EVM เป็นพื้นที่แรกที่ชัดเจนของการแข่งขันระหว่างการใช้งาน zkEVM และในขณะที่ข้อได้เปรียบของผู้เสนอญัตติรายแรกสำหรับการยอมรับของนักพัฒนา DApp นั้นแข็งแกร่ง เทคโนโลยียังอยู่ในช่วงเริ่มต้น ดังนั้นจึงยังคงมีการทำซ้ำและการปรับปรุงที่สำคัญ เป็นพื้นที่สำหรับสร้าง zkEVM ที่พร้อมสำหรับการผลิต ท้ายที่สุดแล้ว เกมดังกล่าวคล้ายกับปัญหาที่กลืนไม่เข้าคายไม่ออกของผู้คิดค้นตั้งแต่เริ่มต้น: จะดีกว่าไหมถ้าเป็นคนแรกและพยายามสร้างเลย์เอาต์และชุมชน หรือจะดีกว่าไหมถ้าเป็นคนที่สองและโค่นล้มผู้เสนอญัตติรายแรกด้วยคุณสมบัติที่ดีกว่า

การออกแบบเครื่องเสมือน

อีกหนึ่งด้านของการแข่งขันและการปรับปรุงสำหรับ zkEVM เมื่อเวลาผ่านไปคือประสิทธิภาพ ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ EVM ไม่ได้รับการปรับให้เหมาะกับระบบ ZK และการสร้าง ZK Rollup เพื่อวัตถุประสงค์ทั่วไปสามารถพิสูจน์ได้ว่าเป็นค่าใช้จ่ายที่สำคัญสำหรับสัญญาอัจฉริยะและ DApps ที่ใช้ Ethereum เมื่อเวลาผ่านไป การออกแบบเครื่องเสมือนอื่นๆ ที่ได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับการพิสูจน์ SNARK หรือ STARK อาจลดความเข้ากันได้ของ EVM ซึ่งเป็นมุมมองที่ทีม Starkware ยึดมั่นอย่างมาก การคอมไพล์ Solidity ไปยังเครื่องมือ Warp ของไคโรและเครื่องมืออื่นๆ ที่คล้ายคลึงกัน เป็นความคิดริเริ่มที่ขับเคลื่อนโดยชุมชน เนื่องจากทีมงานภายในของ StarkWare มุ่งเน้นที่การทำให้เครื่องเสมือนของ StarkNet มีประสิทธิภาพมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ แทนที่จะเข้ากันได้กับ EVM

บน Ethereum เป็นที่น่าสังเกตว่า EVM (และ Solidity ที่เกี่ยวข้อง) ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงหรืออัปเกรดได้อย่างมีนัยสำคัญโดยไม่ทำลายความเข้ากันได้ย้อนหลังของ DApp นับตั้งแต่ EVM เปิดตัวในปี 2558 นักพัฒนาได้ปรับแต่ง EVM และภาษาการเขียนโปรแกรมระดับสูง Solidity เพื่อปรับปรุงการใช้งานและความปลอดภัยด้วยวิธีเล็กๆ น้อยๆ ตัวอย่างเช่น ในระหว่างการอัปเกรดฮาร์ดฟอร์กของ Ethereum Istanbul ในปี 2019 นักพัฒนาหลักได้เพิ่ม opcode ใหม่ที่เรียกว่า "CHAINID" ให้กับ EVM ซึ่งจะส่งคืนตัวระบุเฉพาะสำหรับเชนบัญญัติ นี่คือการป้องกันไม่ให้โหนดที่อัปเกรดเชื่อมต่อกับโหนดที่ไม่ได้อัปเกรดโดยอนุญาตให้โหนดตรวจสอบ CHAINID ซึ่งเป็นการอัปเกรดที่มีประโยชน์อย่างยิ่งเพื่อช่วยป้องกัน "การโจมตีซ้ำ"

นักพัฒนาหลักของ Ethereum ยืนยันว่าการอัปเกรดเพิ่มเติมไปยัง EVM จะยังคงทำอยู่ในแผนงานการพัฒนาของ Ethereum opcodes ใหม่และการคอมไพล์ล่วงหน้ามีแนวโน้มที่จะถูกเพิ่มไปยัง EVM ต่อไป ซึ่งบ่งชี้ว่าการใช้งาน zkEVM ที่มีอยู่จะต้องมีความยืดหยุ่นเพื่อรองรับการเปลี่ยนแปลงใน EVM อย่างไรก็ตาม แม้จะมีการปรับปรุงเหล่านี้ L1 blockchains เช่น Mina, Sui และ Aptos ก็ยังมีโอกาสทดลองกับเครื่องเสมือนและการออกแบบภาษาสัญญาอัจฉริยะที่แตกต่างกัน ซึ่งอาจทำให้ EVM ล้าสมัยในระยะยาว การใช้งาน zkEVM ส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่ความเข้ากันได้เชิงลึกกับ EVM ที่ระดับไบต์โค้ดและฉันทามติ โดยเดิมพันกับความเกี่ยวข้องและความโดดเด่นของ EVM ในการพัฒนาสัญญาอัจฉริยะเป็นเวลานาน

Rollups ในแง่ดีเพื่อ ZK Rollups

ท้ายที่สุดแล้ว ไม่ใช่ข้อสรุปที่ได้กล่าวมาก่อนว่าการใช้งาน zkEVM ห้าแบบที่กล่าวถึงในรายงานนี้เอาชนะการเปิดเผยในแง่ดี เช่น การมองในแง่ดีหรืออนุญาโตตุลาการ ในระดับเทคนิค ZK Rollups นั้นปลอดภัยกว่า มีประสิทธิภาพมากกว่า และอาจคุ้มค่ากว่า Rollups ที่มองโลกในแง่ดี อย่างไรก็ตาม ความยืดหยุ่นในการพิสูจน์การใช้งานคอมพิวเตอร์เพื่อวัตถุประสงค์ทั่วไปที่ออกแบบมาสำหรับ EVM ยังไม่ได้รับการทดสอบและปรับใช้ตามขนาด เมื่อ zkEVM เปิดตัวและเทคโนโลยีที่อยู่เบื้องหลังได้รับการพัฒนาและแข็งแกร่งมากขึ้น เป็นไปได้ที่ Optimistic Rollups ที่พิสูจน์การฉ้อโกง (เช่น Optimism และ Arbitrum) จะอัปเกรดและเปลี่ยนไปสร้างการพิสูจน์ความถูกต้อง นอกจากนี้ ระบบไฮบริดโรลอัพและมัลติโพรเวอร์ยังใช้หลักฐานการฉ้อโกงเพื่อตรวจสอบธุรกรรมของผู้ใช้ในแง่ดี และออกหลักฐานความถูกต้องเป็นระยะๆ

การค่อยๆ เร่งเวลาการสร้างการพิสูจน์ความถูกต้องจะเป็นพื้นที่ที่ใช้งานของการวิจัย เนื่องจากเทคโนโลยีที่อยู่เบื้องหลัง zkEVM วิวัฒนาการ และกำลังได้รับการหารืออย่างจริงจังในวันนี้โดยนักพัฒนาหลักของ Ethereum เช่น Vitalik Buterin และนักพัฒนา L2 เช่น Kelvin Fichter จาก Optimism

สรุปแล้ว

การเพิ่มขึ้นของความสนใจในตลาด zkEVM เมื่อเร็ว ๆ นี้ทำให้เกิดคำถามหลายข้อเกี่ยวกับการสิ้นสุดของโรดแมปความสามารถในการปรับขนาดของ Ethereum ในความหมายที่แท้จริง zkEVM (ZK Rollup พร้อมความเข้ากันได้ระดับฉันทามติกับ EVM) แสดงถึงการเดิมพันระยะยาวในการครอบงำ EVM ในขณะที่ยังเดิมพันกับ Ethereum เป็นแพลตฟอร์มหลักสำหรับการดำเนินการตามสัญญาอัจฉริยะ zkEVM ยังเป็นการเดิมพันระยะยาวในโรดแมปความสามารถในการปรับขนาดของ Ethereum เนื่องจากมุ่งเน้นที่การสรุปการดำเนินการธุรกรรมลงใน Rollups แทนที่จะรวมเข้ากับฉันทามติและความพร้อมใช้งานของข้อมูล

แม้ว่าจะมีการประกาศ zkEVM ที่ใกล้จะผลิตจริงหลายตัวในปีนี้ แต่เทคโนโลยีดังกล่าวยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น การบรรลุ zkEVM ด้วยความเข้ากันได้ระดับฉันทามติกับ EVM ยังคงเป็นโครงการวิจัยและอาจใช้เวลาหลายปีกว่าจะพร้อมสำหรับการผลิต อย่างไรก็ตาม เช่นเดียวกับ zkEVM ซึ่งบรรลุความเข้ากันได้ระดับ bytecode กับ EVM เมื่อหนึ่งปีที่แล้ว การพัฒนาอย่างรวดเร็วของการใช้งาน zkEVM โดย Polygon, zkSync, StarkWare และ Scroll ยังคงผลักดันขอบเขตของวิทยาการคอมพิวเตอร์และคณิตศาสตร์ให้เหนือความคาดหมาย การเปิดตัว Polygon zkEVM และ zkSync 2.0 บน Ethereum mainnet จะเป็นจุดเริ่มต้นที่สำคัญสำหรับการทดสอบ zkEVM กับผู้ใช้จริงและกิจกรรม DApp

ความพร้อมใช้งานและความสามารถในการปรับขยายของ zkEVM ที่พร้อมสำหรับการผลิตสองเครื่องอาจรบกวนไม่เพียงแค่แนวการแข่งขันของ zkEVM เท่านั้น แต่ยังรวมถึง Optimistic Rollups และห่วงโซ่การแข่งขัน L1 ด้วย หาก zkEVM ประสบความสำเร็จ Optimistic Rollups จะต้องแปลงเป็นการออกแบบ ZK Rollup เพื่อให้สามารถแข่งขันได้ในระยะยาว L1 altchains จะต้องคิดค้นนวัตกรรมในการออกแบบเครื่องเสมือนเพื่อแข่งขันกับ EVM ที่ปรับขนาดได้ ยังคงต้องพิสูจน์อีกมากเกี่ยวกับความพร้อมและการบังคับใช้ ZKPs บน Ethereum และการเปิดตัว zkEVM ที่พร้อมสำหรับการผลิตควรถูกมองว่าเป็นจุดเริ่มต้นของแนวการแข่งขันสำหรับเทคโนโลยีใหม่นี้

ลิงค์ต้นฉบับ

ETH

ยินดีต้อนรับเข้าร่วมชุมชนทางการของ Odaily