zk verwijst naar een acroniem voor zero-knowledge, een cryptografisch woord waar de ene partij kan iets bewijzen aan de andere partij zonder extra informatie te delen. Kortom, het maakt de uitwisseling van privé-informatie mogelijk, terwijl de geheimhouding ervan behouden blijft. 

Zero-knowledge proofs stellen een gebruiker in staat zijn kennis te onthullen zonder dat geheim daadwerkelijk te onthullen. Hier spelen de bewijzer en verificateur de sleutelrol bij nulkennisbewijzen. De bewijzer moet kennis van het geheim aantonen en de verificateur bevestigt dat de bewijzer de waarheid overbrengt. 

zkEVM - Wat is het?

De zero-knowledge Ethereum Virtual Machine (zkEVM) verwijst naar een virtuele machine die slimme contracttransacties uitvoert die compatibel zijn met bestaande Ethereum-infrastructuur en zero-knowledge-proof berekeningen. Hierdoor kunnen zkEVM's worden geïntegreerd in zero-knowledge rollups, dit zijn laag-2 schaaloplossingen die de transactiedoorvoer verbeteren en de kosten verlagen.

De definitie kan worden opgesplitst in de volgende termen:

1. Ethereum Virtual Machine (EVM) verwijst naar de rekenmachine voor Ethereum die de status van de Ethereum beheert Blockchain en maakt slimme contractfunctionaliteit mogelijk. Het belangrijkste doel is om de status van het netwerk te berekenen en verschillende soorten slimme contractcode uit te voeren in het leesbare formaat genaamd 'Bytecode'.
2. De EVM is nooit ontworpen om ondersteuning te bieden Zero-knowledge-technologieDe vooruitgang in het onderzoek heeft het echter mogelijk gemaakt om EVM-berekeningen te verpakken in nulkennisbewijzen. Verschillende zkEVM-projecten volgen verschillende benaderingen om EVM-uitvoering te combineren met zero-knowledge proof berekeningen. 

zkEVM – Waarom Ethereum het nodig heeft?

De Ethereum blockchain heeft te maken gehad met uitdagingen op het gebied van dure transactiekosten en soms trage bevestigingstijden. Bovendien heeft het een maximale verwerkingscapaciteit van slechts dertig transacties per seconde (TPS). Door roll-upoplossingen te implementeren wordt het echter mogelijk om de transactiedoorvoer met maximaal 2,000 TPS of zelfs meer te verhogen. Hoewel de recente Ethereum-upgrade tot doel heeft de schaalbaarheid te verbeteren, voorspellen experts uit de industrie dat Layer-2-schaalmethoden zoals rollups nog enige tijd populair zullen blijven om transactiecongestieproblemen in Ethereum aan te pakken. zkEVM's bieden aanzienlijke voordelen op het gebied van schaalbaarheid.

Eerdere rollup-iteraties hadden de schaalbaarheid al verbeterd, maar zkEVM's gaan nog een stap verder door schaalbaarheid te integreren naast privacy, beveiliging en verbeterde interoperabiliteit. Door Zero-Knowledge Proofs (ZKPs) samen te voegen met Ethereum Virtual Machine (EVM)-compatibiliteit, behouden zkEVMs de beveiligings- en privacyfuncties van zk-Rollups en vergroten ze tegelijkertijd de interoperabiliteit van Ethereum via EVM-compatibiliteit. Dit betekent dat zkEVM's naadloos kunnen communiceren met slimme contracten en gedecentraliseerde toepassingen (dApps) gebouwd op het Ethereum-netwerk. Bovendien zouden zkEVM’s ook functioneel moeten zijn op EVM-compatibele blockchains zoals Avalanche, Solana en Fantom.

Werken van EVM-machine

Virtuele machines werken op dezelfde manier als fysieke machines met opslag, CPU en geheugen, maar ze werken volledig als code.

• De contractbytecode wordt geladen uit de opslag van de EVM en uitgevoerd door de peer-nodes op de EVM. De knooppunten gebruiken dezelfde input, wat ervoor zorgt dat elk knooppunt tot hetzelfde resultaat komt.
• EVM-opcodes voeren lees-schrijfbewerkingen uit, dwz lezen waarden uit de statusopslag en schrijven nieuwe waarden naar het geheugen van EVM. 
• EVM-opcodes voeren berekeningen uit van waarden die zijn verkregen uit statusopslag voordat nieuwe waarden worden geretourneerd. Deze update heeft tot gevolg dat de EVM overgaat naar de nieuwe staat. Deze nieuwe status wordt door andere knooppunten gekopieerd en gehandhaafd totdat een nieuwe transactie wordt vastgelegd. 

zkEVM - Hoe werkt het?

Door te functioneren als een zero-knowledge rollup, herschept een zkEVM het Ethereum-ecosysteem op een zeer schaalbare en veilige laag 2. Deze replicatie zorgt ervoor dat ontwikkelaars de vertrouwde Ethereum-ontwikkelaarservaring kunnen behouden en de bestaande tooling kunnen gebruiken, terwijl ze profiteren van verbeterde schaalbaarheid en beveiliging. Als gevolg hiervan kunnen ontwikkelaars moeiteloos hun bestaande gedecentraliseerde applicaties (dApps) en slimme contracten naar deze nieuwe omgeving migreren, of moeiteloos nieuwe applicaties bouwen.

De zkEVM genereert nulkennisbewijzen om verschillende elementen in elke berekening te verifiëren:

1. Bytecode-toegang: Ten eerste beschikken zkEVM's over bytecode-toegang die helpt bij het verifiëren of de virtuele machine de juiste slimme contractlogica vanaf het juiste adres heeft geladen. 
2. Lees-schrijfbewerkingen: Het gedetailleerde overzicht van zkEVM Github-repository's biedt inzicht in het gebruik van lees-/schrijfbewerkingen in de werking van zkEVM. zk EVM controleert of het slimme contract vóór verwerking schrijfwaarde uit de opslag heeft verkregen. 
3. Computation: Dientengevolge verifieert zkEVM de juistheid van de uitvoerwaarden na het uitvoeringsproces. 

Zijn er uitdagingen bij het bouwen van een zkEVM?

Ja, EVM's en zks werden afzonderlijk geproduceerd en pas onlangs samengebracht om zkEVM's te vormen. Om ze gelijktijdig te laten werken, moeten er veel uitdagingen en inefficiënties worden overwonnen. 

1. Stack-gebaseerde architectuur: De EVM werkt op een stack-gebaseerde architectuur en houdt zich aan het principe van last in, first out (LIFO). Dit eenvoudige model vereenvoudigt het gebruik. Het ontwikkelen van een zkEVM waarbij informatie wordt opgeslagen in virtuele CPU-registers zou echter efficiënter zijn voor krachtige uitvoering en zero-knowledge (zk) berekeningen die doorgaans vereist zijn voor zkEVM.
2. Opcode-complexiteit: In tegenstelling tot een algemene virtuele machine maakt de EVM gebruik van gespecialiseerde opcodes voor programma-uitvoering, foutafhandeling en andere bewerkingen. Deze complexiteit voegt complexiteit toe aan het proces van het ontwerpen van het testcircuit voor EVM-operaties.
3. Opslagoverhead: Het opslagontwerp van de EVM is afhankelijk van keccak-hashfuncties en een Merkle Patricia-boom, die beide bijdragen aan een aanzienlijke bewijsoverhead.
4. Bewijskosten: Zelfs als de bovengenoemde uitdagingen worden aangepakt, blijft het probleem van het genereren van bewijs bestaan. Het creëren van zero-knowledge proofs vereist gespecialiseerde hardware en substantiële investeringen in termen van financiën, tijd en moeite.

Analyse van de voordelen van zkEVM's

• Veilige schaalbaarheid: In tegenstelling tot Ethereum is zkEVM niet verplicht de consensusprotocolregel van Ethereum te volgen. Op zkEVM worden alle laag-2-transacties nog steeds gevalideerd op laag 1 door middel van geldigheidsbewijzen. Dit betekent dat zkEVM's prioriteit kunnen geven aan transacties en de doorvoersnelheid zonder de veiligheid in gevaar te brengen.
• Lage prijs: Laag-2-combinaties verzenden batches transacties naar een laag-1-blockchain, zoals Ethereum. Optimistische rollups moeten alle transactie-informatie bevatten, inclusief handtekeningen, op de keten, wat leidt tot hogere gaskosten. ZkEVM's optimaliseren daarentegen de efficiëntie door gegevens in de keten te minimaliseren, wat resulteert in lagere gaskosten.
• Snelle finaliteit: Finaliteit verwijst naar het punt waarop een blockchain-transactie onveranderlijk wordt en niet meer kan worden gewijzigd. Optimistische rollups hebben een uitdagende periode van één tot twee weken, waarin objectief bewijs nodig is voor transactievalidatie voordat ze worden afgerond. Zero-knowledge-rollups bereiken echter onmiddellijke finaliteit zodra ze zijn vastgelegd op de respectieve laag-1-blockchain. Deze snellere finaliteit is vooral voordelig voor handelaren in het gedecentraliseerde financiële (DeFi)-ecosysteem, omdat het snelle activaoverdrachten mogelijk maakt, liquiditeit aantrekt en de kapitaalefficiëntie verbetert.
• Netwerkeffecten: Met EVM-compatibiliteit kunnen zkEVM's gebruikmaken van het huidige ontwikkelaarsecosysteem van Ethereum, inclusief uitgebreide documentatie, tooling, infrastructuur en codebibliotheken. Bovendien adopteren andere blockchains zoals Polygon en Avalanche ook de EVM-omgeving, waardoor de status ervan als standaard over de hele wereld wordt versterkt. Web3-ecosysteem.

Top zkEVMs-projecten en hun typen

1. zkSync (Type-4): 

ZkSync is de laag-2-schaaloplossing van Ethereum, die tot doel heeft de snelheid en schaalbaarheid van het Ethereum-netwerk te vergroten. Het voert zero-knowledge proofs uit, waardoor transacties kunnen worden geverifieerd zonder de onderliggende informatie prijs te geven. Hierdoor kan zkSync transacties buiten de keten verwerken, wat betekent dat ze niet op de Ethereum-blockchain zelf worden opgeslagen. Ze worden echter opgeslagen op een afzonderlijke datastructuur buiten de keten, een zogenaamde 'Merkle-boom'. 

Het belangrijkste kenmerk van zkSync zijn ‘optimistische overdrachten’, waarmee gebruikers transacties kunnen verzenden en ontvangen zonder te wachten tot ze worden bevestigd op de Ethereum-blockchain. zkSync heeft als doel een veilig en schaalbaar platform voor gedecentraliseerde toepassingen (dApps) en andere op Ethereum gebaseerde projecten. 

Hoewel zkSync balans vereist op het gebied van beveiliging en schaalbaarheid. Terwijl gebruik wordt gemaakt van zero-knowledge proofs en andere technologieën, voegt het extra complexiteit en mogelijke kwetsbaarheden toe. Ondanks deze uitdagingen is zkSync voortdurend bezig met het verbeteren en verfijnen van zijn technologie om ervoor te zorgen dat deze robuust en veilig is. 

2. Starkware StarkNet (Type-4):

StarkNet verwijst naar een laag-2-schaaloplossing met als doel de schaalbaarheid en efficiëntie van blockchains te vergroten, met name die welke gebruik maken van slimme contracten. Het belangrijkste kenmerk van StarkNet is de toepassing van STARK's, dit zijn 'zero-knowledge proof'-systemen waarmee gebruikers de juistheid van de berekening kunnen bewijzen zonder gevoelige gegevens te delen. Dit zorgt voor meer privacy en veiligheid op het netwerk en maakt het mogelijk complexe berekeningen uit te voeren zonder dat er een vertrouwde derde partij nodig is.

Het primaire doel van StarkNet is om DeFi-applicaties op grote schaal te creëren. DeFi-apps vertrouwen meestal op slimme contracten en andere complexe berekeningen, die de betreffende blockchain onder druk kunnen zetten en de schaalbaarheid ervan kunnen beperken. StarkNet is al geïntegreerd met verschillende populaire blockchains, waaronder Binance Smart Chain, Ethereum en Polkadot.  

3. Veelhoek Hermez (Type-2):

Het Polygon blockchain-initiatief presenteert een nieuwe innovatie genaamd de Hermez zkEVM, ontworpen om de schaalbaarheid en privacykenmerken van de Ethereum-blockchain te verbeteren. Door het gebruik van zero-knowledge proofs maakt de Hermez zkEVM discrete transacties mogelijk die transactiedetails voor iedereen verborgen houden, behalve voor de afzender en ontvanger. Dit biedt waardevolle mogelijkheden, zoals het mogelijk maken van anonieme financiële transacties voor individuen en het faciliteren van vertrouwelijke zakelijke transacties voor organisaties.

4. Bladeren (Type-1):

Scroll verwijst naar een gedecentraliseerd protocol waarvan het doel is om schaalbaarheid en verhoogde veiligheid aan de Ethereum-blockchain te bieden. Het belangrijkste kenmerk van Scroll is het gebruik van zk-rollups, het type laag 2-schaaloplossing dat snellere en goedkopere transacties mogelijk maakt terwijl de veiligheid van de primaire blockchain behouden blijft. 

In een zk-rollup worden transacties gegroepeerd en gevalideerd door een slim contract op de hoofdblockchain. Dit maakt een aanzienlijk grotere transactiedoorvoer mogelijk, omdat de hoofdketen wordt ontheven van de taak om elke transactie afzonderlijk te verifiëren, wat in plaats daarvan wordt afgehandeld door het roll-up contract.

5. Consensys en Infura (Type-2):

ConsenSys en Infura, twee opmerkelijke entiteiten binnen het Ethereum-ecosysteem, werken samen aan een nieuwe versie van de Ethereum Virtual Machine (EVM), bekend als zkEVM. Het primaire doel van dit initiatief is het verbeteren van de schaalbaarheid van Ethereum, een substantiële hindernis waarmee het platform worstelt.

ConsenSys en Infura werken samen om zkEVM te integreren in het Ethereum-mainnet, waardoor universeel gebruik mogelijk wordt. Deze ontwikkeling is veelbelovend voor Ethereum omdat het schaalbaarheidsproblemen uit het verleden aanpakt. Hoewel specifieke projectdetails beperkt blijven, maken de implementatieaanpak en het belang ervan het een aantrekkelijke onderneming voor ontwikkelaars. Gezien de fundamentele bijdragen van ConsenSys aan Ethereum zou de zkEVM-implementatie waarschijnlijk een favoriete keuze kunnen worden.

Conclusie

Ethereum en andere blockchains waren beperkt tot meerdere transacties en hoge gaskosten. zkEVM brengt de Ethereum-ervaring en de bestaande infrastructuur naar zeer schaalbare en goedkope Layer-2-rollups, terwijl de onderliggende veiligheid behouden blijft door on-chain proofs te genereren. 

Terwijl Ethereum ernaar streeft om on-chain schaalbaarheid te bereiken door middel van komende protocolupgrades, kan de implementatie van deze upgrades vaak aanzienlijke vertragingen oplopen vanwege hun veeleisende vereisten en technische ingewikkeldheden. In de tussentijd pakken Layer-2-oplossingen zoals zkEVMs actief de uitdagingen aan waarmee Ethereum wordt geconfronteerd, en ondersteunen ze de ontwikkelingsdoelstellingen van schaalbaarheid, beveiliging, doorvoer, decentralisatie en verbeterde functionaliteit.

zkEVMs is een van de meest prominente blockchain-niches van 2023. PrimaFelicitas kan u helpen bij de implementatie ervan in uw project om de schaalbaarheid en ongeëvenaarde prestaties te vergroten. 

Publicatie Bezichtigingen: 13

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. Automotive / EV's, carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
• ChartPrime. Verhoog uw handelsspel met ChartPrime. Toegang hier.
• BlockOffsets. Eigendom voor milieucompensatie moderniseren. Toegang hier.
• Bron: https://www.primafelicitas.com/Insights/how-does-a-zkevm-work/?utm_source=rss&utm_medium=rss&utm_campaign=how-does-a-zkevm-work