【Vorwort】
Die gesamte Blockchain basiert auf Kryptografie, da die Kryptografie die Ökologie der ersten Ebene des gesamten Distributed Ledger geschaffen hat; und aufgrund der Kryptographie ist ein Off-Chain-Erweiterungsplan der zweiten Schicht entstanden. Im August 2022 veröffentlichte Vitalik „Der Artikel „Die verschiedenen Arten von ZK-EVMs“ bietet einen Gesamtvergleich der aktuellen Mainstream-Erweiterungslösungen, wie in der folgenden Abbildung dargestellt:
Seite 1: Übersicht über die verschiedenen Arten von ZK-EVMs
Daher drehen sich die aktuellen zkVM-Erweiterungslösungen im Wesentlichen um die zkEVM-Lösung, da andere zkVM-Lösungen nicht mit der Fortführung und Unterstützung der bestehenden Ökologie kompatibel sind, aber im Hinblick auf die Zukunft problematisch sein werden. Das Web2-Upgrade ist ein wichtiger Bestandteil von Web3, insbesondere nach dem Aufkommen der von zkWasm repräsentierten Lösungen, die mit vielen C++, Rust, Go, AssemblyScript, C# und anderen Sprachen kompatibel sind, ist es möglich geworden, das Kontosystem von Web2-Anwendungen zu aktualisieren; Das erwartete zkEVM Von links nach hinten bewegt sich zkWasm von rechts nach hinten, um gemeinsam eine große Ökologie von Web3-Anwendungs-Upgrades aufzubauen, anstatt den seit vielen Jahren verwirrenden Streit um die öffentliche Kette fortzusetzen.
【TL; DR】
Die ultimative Kernfunktion von Ethereum ist eine Distributed-Ledger-Positionierung von DA + Settlement + Consensus. Die zkWasm-Lösung von eWASM eignet sich besser für den Aufbau eines Web3.0-Ökosystems.
zkEVM erbt die Vergangenheit und optimiert die Blockchain-Ökologie, und zkWasm startet die Zukunft und schafft die Zukunft von Web3.0!
Erstellen Sie Rollups mit zkWasm, nicht nur Blockchains
【zkEVM erbt die Vergangenheit, zkWasm beginnt die Zukunft】
Wie im Vorwort erwähnt, ist das ökologische Zeitalter, das Web2.0 und Web3.0 wirklich verbindet, das AppRollup-Ära. Verglichen mit der Ökologie, in der die Kettenidee noch stillschweigend ist, müssen in der Rollup-Ära nicht zu viele Ketten erstellt werden, da die Kette die Rolle eines Hauptbuchs spielt, das heißt, die Kontoschicht wird von einer separaten Anwendung getrennt und kehrt zu dieser zurück die allgemeine Ebene, wobei das Eigentum an den Benutzer zurückgegeben wird; Chain ist natürlich ein solcher Träger und übernimmt die wesentlichen Funktionen der Datenverfügbarkeit (DA), Abwicklung und Konsens.
Abbildung 2:AppRollup ist viel flexibler als Appchain
【ZKP, Zero-Knowledge Proof】
In der Kryptographie ist der Zero-Knowledge-Proof (englisch: Zero-Knowledge-Proof) oder Zero-Knowledge-Protokoll (Zero-Knowledge-Protokoll) eine Methode für eine Partei (den Beweiser), der anderen Partei (dem Tester) eine bestimmte Aussage zu beweisen. Das Charakteristische ist, dass dabei „keine Informationen preisgegeben werden, außer dass die Aussage wahr ist.“ Daher kann es als „Null-Leckage-Beweis“ verstanden werden. Es wurde erstmals 1985 von Shafi Goldwasser, Silvio Micali und Charles Rackoff vom MIT in einem Artikel mit dem Titel „Knowledge Complexity of Interactive Proof Systems“ ([GMR85]) vorgeschlagen. Der Autor erwähnte in dem Artikel, dass es dem Prüfer möglich ist, den Prüfer von der Authentizität der Daten zu überzeugen, ohne die spezifischen Daten preiszugeben. Der wissensfreie Beweis kann interaktiv sein, das heißt, der Prüfer muss die Authentizität der Daten einmal für jeden Prüfer nachweisen; Es kann auch nicht interaktiv sein, das heißt, der Prüfer erstellt einen Beweis, und jeder, der diesen Beweis verwendet, kann verifiziert werden.
Bild 3:Entwicklungsgeschichte von Zero-Knowledge-Beweisen
zk-SNARK (Succinct Non-Interactive Arguments of Knowledge) ist wahrscheinlich die beliebteste Form des Zero-Knowledge-Beweises und erschien erstmals im Bit+11-Artikel von 2011. Bis 2013 konnten dank des Pinocchio PHGR13-Papiers wissensfreie Beweise in realen Anwendungen verwendet werden, wodurch zk-SNARKS für allgemeine Berechnungen geeignet war, wenn auch langsamer. Der 2016 vorgeschlagene Groth16-Algorithmus reduzierte die Rechenkomplexität erheblich und machte zk-SNARKS so effizient, dass er bis heute der Standard ist.
Für die Sicherheit dieser Zero-Knowledge-Protokolle ist jedoch ein vertrauenswürdiges Setup von entscheidender Bedeutung. Um ein Zero-Knowledge-Protokoll ausführen zu können, müssen Verschlüsselungsparameter über einen Initialisierungsprozess generiert werden. Ein Dritter führt diesen Vorgang durch, um sicherzustellen, dass die Verschlüsselungsparameter zufällig, unvorhersehbar und sicher sind.
Es folgten 2017 die Einführung von Bulletproofs (BBBPWM17) und 2018 die Einführung von zk-STARKs (BBHR18). Im Gegensatz zu ihren Vorgängern handelt es sich dabei um eine Art Bereichsnachweis, für den keine anfängliche Vertrauenseinrichtung erforderlich ist. Das PlonK-Papier von 2019 implementierte einen universellen Zero-Knowledge-Proof-Algorithmus, was bedeutet, dass nur ein vertrauenswürdiges Setup initiiert werden muss, im Gegensatz zu Groth16, das ein separates vertrauenswürdiges Setup für jede Schaltung erfordert.
Mit der Weiterentwicklung des Fachgebiets haben sich Zero-Knowledge-Beweise von der reinen Theorie zu nützlichen praktischen Anwendungen in den Bereichen Blockchain, sichere Kommunikation, elektronische Abstimmung, Zugangskontrolle und Spiele entwickelt. Da sie weiterhin kommerziell genutzt werden, wird es weitere spannende Entwicklungen zur Weiterentwicklung der Technologie geben.
Daher stellen zk-SNARKS, zk-STARKS, PLONK und Bulletproofs die aktuellen Hauptimplementierungsmethoden für wissensfreie Beweise dar. Jede Methode hat ihre eigenen Vor- und Nachteile in Bezug auf Proofgröße, Prüfzeit und Verifizierungszeit. Bei der Blockchain-Erweiterungslösung dreht es sich grundsätzlich um die ZK-SNARK-freundliche Implementierungsmethode.
【WASM, WebAssembly】
WebAssembly (kurz WASM) ist ein relativ neues Mitglied der Web-Technologie-Familie (JavaScript, HTML, CSS) und wurde im Dezember 2019 vom W3C zum offiziell anerkannten Standard. WebAssembly führt eine neue Laufzeit im Browser ein, die mit der JavaScript-Laufzeit zusammenarbeitet. Im Vergleich dazu ist es leichter, verfügt über einen kleinen Befehlssatz und ein striktes Isolationsmodell (WebAssembly verfügt standardmäßig über keine E/A). Einer der Hauptgründe für die Entwicklung von WebAssembly war die Bereitstellung von Kompilierungszielen für weitere Programmiersprachen (C++, Rust, Go usw.), die es Entwicklern ermöglichen, neue Webanwendungen zu entwickeln oder bestehende Anwendungen mit einem breiteren Toolset zu portieren.
Abbildung 4: Wasm-Territorium
Ob Web2 oder Web3, der Support- und Einsatzbereich von Wasm wird immer umfangreicher:
Abbildung 5: Wichtige Unternehmen und Organisationen im WebAssembly-Ökosystem
【zkWasm = zkp + WASM 】
Als neues Mitglied von zkVM löst zkWasm im Wesentlichen komplexe Vorgänge durch Off-Chain- und On-Chain-Speichernachweise, ist mit den Ideen der Web2-Mainstream-Sprache kompatibel, realisiert die Verbindungsaktualisierung von Web2 und Web3 und führt komplexe Off-Chain-Berechnungen der Geschäftslogik durch und liefert wertvolle Ergebnisse. Das Zertifikat wird zur Rückverfolgbarkeit, Echtheitsprüfung und Liquidation in der Kette gespeichert. Das Kontosystem setzt sich aus dem bestehenden Wallet-System zusammen. Das gesamte Ökosystem kann durch die folgende Abbildung dargestellt werden:
Abbildung 6: zkWasm-Ökologie
Der allgemeine logische Datentrend kann durch die folgende Abbildung dargestellt werden:
Schritt 7: On-Chain-Verträge + Off-Chain Virtual Machine (VM) + WASM Composability
Zu einem wichtigen Kern des ersten Ethereum 2.0-Updates gehörte auch der Übergang von EVM zu eWASM; Der tatsächliche Fortschritt von 2.0 entsprach jedoch nicht den Erwartungen, sodass eWASM im neuesten Planungsplan nicht allzu oft erwähnt wurde.
Abbildung 8: ETH 2.0-Gesamtplan
Obwohl eWASM in der aktuellen Planung nicht erwähnt wird, werden die Vorteile, die eWASM mit sich bringen kann, ebenfalls anerkannt. Das EVM wurde von Anfang an so konzipiert, dass Korrektheit wichtiger ist als Effizienz. Dies spiegelt sich in der Tatsache wider, dass alle Knoten im Netzwerk die EVM mit absoluter Genauigkeit ausführen müssen. Obwohl Wasm EVM ähnelt, wurde es für das Web erfunden. Im Gegensatz zur Korrektheit legt Wasm Wert auf Effizienz und schnelles Laden. Der Ethereum-Entwickler Lane Rettig sagte, dass die EVM ohne „viel Design-Gedanken“ erstellt wurde. Er glaubt, dass das EVM eher aus theoretischer als aus praktischer Sicht entwickelt wurde und daher, obwohl es intern solide ist, in der realen Welt nicht seine beste Leistung erbringen kann. Hervorragende Funktion. Nick Johnson stimmt zu. Im Gegensatz dazu ist Wasm näher an den tatsächlichen Hardwareanweisungen geschrieben, wodurch es die tatsächliche Codierungslogik effektiver übersetzen kann. Tatsächlich werden Wasm-Anweisungen direkt eins zu eins den von der Maschine verwendeten Anweisungen zugeordnet, was die Leistung erheblich verbessert. Gleichzeitig kann Ewasm die Notwendigkeit einer Vorkompilierung reduzieren oder sogar eliminieren, unterstützt mehr Sprachen für die Interoperabilität und profitiert von einem breiteren Toolset als EVM.
Die Hauptvorteile der Verwendung von eWASM gegenüber EVM werden vom Mainstream wie folgt erkannt:
Leistung: Im Vergleich zu EVM bietet eWASM eine bessere Leistung, da es WebAssembly verwendet, das schneller und effizienter als EVM-Bytecode ist. WebAssembly bietet nahezu native Leistung, was die Geschwindigkeit und Skalierbarkeit des Ethereum-Netzwerks erheblich steigern kann.
Interoperabilität: eWASM bietet eine bessere Interoperabilität als EVM, da es mehrere Programmiersprachen unterstützt, darunter C++, Rust und AssemblyScript. Dadurch können Entwickler intelligente Verträge in ihrer bevorzugten Sprache schreiben und so die Codequalität und Entwicklerproduktivität verbessern.
Sicherheit: eWASM bietet eine bessere Sicherheit als EVM, da es mehrere Sicherheitsfunktionen enthält, wie z. B. eine Speicher-Sandbox, die Smart Contracts voneinander isolieren und verhindern kann, dass sie gegenseitig auf den Speicher zugreifen. Darüber hinaus bietet eWASM einen besseren Schutz vor häufigen Schwachstellen bei Smart Contracts wie Wiedereintrittsangriffen und Ganzzahlüberläufen.
Flexibilität: eWASM bietet eine größere Flexibilität als EVM, da es dynamische Verknüpfungen unterstützt, wodurch intelligente Verträge aus mehreren Modulen zusammengestellt werden können, die unabhängig voneinander aktualisiert werden können. Dies kann zu einer besseren Codeorganisation und einer einfacheren Smart-Contract-Wartung führen.
Community-Unterstützung: eWASM hat starke Unterstützung von der Ethereum-Community erhalten und mehrere große Ethereum-Kunden, darunter Geth und Parity, haben die eWASM-Unterstützung implementiert. Das bedeutet, dass Entwickler Zugriff auf eine breite Palette von Tools und Ressourcen haben, wenn sie Smart Contracts mit eWASM erstellen.
Muss das zugrunde liegende Ethereum-Netzwerk EVM jedoch wirklich durch eWasm ersetzen? Die verschiedenen Sicherheitsrisiken während des Austauschprozesses und die Auswirkungen auf das bestehende Ökosystem sind nicht zu unterschätzen. Vielleicht ist dies der Grund, warum eWASM im neuesten Plan nicht allzu oft erwähnt wurde.
Abbildung 9:Vitalik Buterin schlägt die neueste Ethereum-Roadmap vor
Die Roadmap unterteilt Upgrades basierend auf ihren Auswirkungen auf die Ethereum-Architektur in mehrere Kategorien. Das beinhaltet:
Zusammenführen: Beinhaltet ein Upgrade von Proof-of-Work auf Proof-of-Stake
Surge: Ein Upgrade, das Skalierung durch Volume-Stacking und Daten-Sharding beinhaltet
Scourge: Ein Upgrade, das Protokollrisiken für Zensurresistenz, Dezentralisierung und maximalen extrahierbaren Wert mit sich bringt
Verge: Upgrades mit einfacherer Überprüfung von Blöcken
Purge: beinhaltet die Reduzierung der Rechenkosten für den Betrieb von Knoten und die Vereinfachung von Protokoll-Upgrades
Splurge: Andere Upgrades, die nicht in die oben genannten Kategorien fallen
Jeder erkennt, dass die ultimative Kernfunktion von Ethereum eine Distributed-Ledger-Positionierung von DA + Settlement + Consensus ist. Auf diese Weise erfordern viele Skalierbarkeitsanforderungen nicht zu viele Änderungen an Ethereum selbst und bringen andere unbekannte Risiken mit sich. Fische und Bären. Die Möglichkeit, beides gleichzeitig zu erreichen, besteht darin, die Arbeit in Schichten aufzuteilen. Die Platzierung von eWASM auf der zweiten Ebene dürfte eine sinnvollere und effektivere Lösung sein. Insbesondere nach der Kombination mit zk kann die technische Lösung von zkWasm den Effekt, den eWASM erzielen möchte, perfekt übernehmen. Gleichzeitig kann es Dienste sowohl für Web2 als auch für Web3 bereitstellen und sich miteinander verbinden. zkEVM erbt die Vergangenheit und optimiert die Blockchain-Ökologie, zkWasm startet die Zukunft und schafft die Zukunft von Web3.0!
Abbildung 10:zkWasm = zkp + WASM
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