Validity Rollups: Лучший выбор для масштабирования Ethereum
Validity Rollups (также известные как zk-rollups) считаются самым многообещающим решением для повышения пропускной способности Ethereum безопасным и децентрализованным образом. Основная идея этого решения по масштабированию заключается в использовании доказательств действительности для верифицируемых вычислений. Принцип работы следующий:
Операторы переводят обработку транзакций в среду вне сети (называемую Вторым уровнем), вместо того чтобы обрабатывать каждую транзакцию в основной сети Ethereum. После обработки большого количества транзакций операторы Второго уровня возвращают результаты для применения к состоянию Ethereum, одновременно предоставляя доказательства действительности целостности выполнения вне сети. Это доказательство гарантирует действительность всех транзакций в пакете и автоматически проверяется смарт-контрактом проверителя на блокчейне. Это позволяет Ethereum применять результаты к собственному состоянию.
Стоит отметить, что Validity Rollups обычно ошибочно называют нулевыми знаниями (zero-knowledge) свёртками, но это не совсем точно. Большинство Validity Rollup не используют ZKP и не предназначены для обеспечения конфиденциальности. Поэтому термин "Validity Rollup" более точен.
Внецепочечная виртуальная машина
Прежде чем углубляться в обсуждение, нам нужно сначала понять концепцию виртуальной машины (VM). Проще говоря, VM — это среда, в которой можно запускать программы, как если бы вы запускали операционную систему Windows на Mac. Она переключается между различными состояниями после выполнения вычислений на основе определенных входных данных. Виртуальная машина Эфира (EVM) — это VM, которая выполняет смарт-контракты Ethereum.
Нулевая знаниевая виртуальная машина (zkVM) — это среда выполнения программ, которая может генерировать легко проверяемые доказательства корректности, чтобы подтвердить, что программа была выполнена правильно. Термин "zkEVM" обычно относится к использованию Эфирной виртуальной машины (EVM) и возможности доказать выполнение EVM. Этот термин может вводить в заблуждение, поскольку EVM сама по себе не генерирует эти доказательства; наоборот, доказательства создаются отдельным механизмом доказательства, который использует результаты выполнения EVM в качестве отправной точки. Кроме того, эти доказательства в основном сосредоточены на корректности, а не на конфиденциальности, поэтому они не являются полностью нулевыми доказательствами.
Несмотря на то, что все Validity Rollups предназначены для использования доказательств действительности для масштабирования Ethereum, они различаются в выборе VM для выполнения транзакций вне цепи. Многие Validity Rollups выбирают копировать дизайн EVM (поэтому их называют "zkEVM rollups"), пытаясь воспроизвести опыт Ethereum на L2 rollup. В то время как Starknet использует новую VM — Cairo VM (CVM), специально разработанную для оптимизации эффективности доказательства действительности.
У этих двух методов есть свои плюсы и минусы: zkEVM жертвует производительностью ради совместимости с Ethereum, в то время как Cairo VM ставит производительность выше совместимости, уделяя приоритетное внимание масштабируемости.
Подход zkEVM
zkEVM нацелен на полное внедрение опыта Ethereum в Layer-2 блокчейны. Его цель состоит в том, чтобы воспроизвести среду разработки Ethereum в сводках. С помощью zkEVM разработчики могут писать смарт-контракты или переносить их на более масштабируемые решения без необходимости изменения кода или отказа от существующих инструментов EVM и смарт-контрактов.
Однако одним из основных недостатков этого метода является то, что он ограничивает потенциал расширения доказательства эффективности. Поскольку zkEVM нацелен на совместимость с Ethereum, он работает медленнее и потребляет больше ресурсов. В отличие от CVM, EVM при проектировании не учитывал эффективность доказательства. Это ограничивает меры по повышению эффективности и масштабируемости, что в конечном итоге влияет на общую производительность системы.
Проблема доказуемости EVM
Основная проблема, с которой сталкивается метод zkEVM, заключается в исходном дизайне EVM — он не был разработан для работы в среде доказательства действительности. Поэтому усилия по воспроизведению его функциональности не могут в полной мере раскрыть потенциал доказательства действительности, что приводит к неэффективности. Эта низкая эффективность в конечном итоге будет тормозить общую производительность системы. Совместимость EVM с доказательством действительности затрудняется следующими факторами:
EVM использует модель на основе стека, в то время как доказательство корректности более подходит для модели на основе регистров. Стековая структура EVM делает доказательство правильности его выполнения и предоставление прямой поддержки для его родной инструментальной цепочки более сложным.
Хранение Ethereum серьезно зависит от Keccak и большого Merkle Patricia Tree, которые оба не способствуют доказательству эффективности и увеличивают нагрузку на доказательства. Например, Keccak работает очень быстро на архитектуре x86, но требует 90k шагов для доказательства. В отличие от этого, Pedersen (дружественная к zk хэш-функция) требует всего 32 шага.
Таким образом, различные zkEVM предоставляют различный уровень поддержки инструментов Ethereum — чем выше совместимость zkEVM с Эфиром, тем хуже производительность.
Способы Cairo-VM
В отличие от zkEVM, который тратит много времени на разработку, чтобы "подогнать EVM под Validity Rollups", существует другой вариант: использовать совершенно новую специализированную виртуальную машину и добавить поддержку инструментов Ethereum в качестве дополнительного слоя. Именно такой подход выбрал Starknet, который был запущен в ноябре 2021 года и является безлицензионным Validity Rollup. Starknet — это первый Validity Rollup, который предлагает универсальную платформу для смарт-контрактов на полностью совместимой сети.
Starknet использует Cairo-VM (CVM), это язык высокого уровня с тем же названием. Cairo-VM специально разработан для эффективного генерации доказательств о корректности выполнения программ.
Использование Cairo (виртуальная машина и язык) предоставляет следующие преимущества:
Оптимизированное доказательство эффективности — каждая инструкция имеет действительное алгебраическое представление
Язык Rust, используемый для написания проверяемых программ
Промежуточное представление между продвинутым Cairo и ассемблером Cairo (инструкции VM) (Sierra), позволяющее эффективно выполнять код Cairo.
Разработка нового языка позволяет настраивать его в соответствии с конкретными требованиями и оснащать функциями, которые ранее не удовлетворялись.
Cairo и кодирование многообразия
Starknet поощряет инновации, что отражается в его разнообразных подходах к коду. Cairo использует STARKs для достижения наилучшей масштабируемости, и эта возможность не ограничивается только разработчиками, которые пишут контракты непосредственно на Cairo. Разработчики могут выбрать наиболее подходящий для них подход:
Писать код нативно на Cairo: с выходом Cairo 1.0 разработчики теперь могут использовать эргономичный и безопасный язык, подобный Rust.
Совместимость с Solidity: Разработчики Solidity могут писать код, который может использоваться Cairo VM. Этот подход обеспечивает опыт разработки, аналогичный Ethereum, и делает смарт-контракты Solidity переносимыми на Starknet. Существует два способа реализации:
Трансляция: Используйте транслятор Warp для преобразования кода Solidity в Cairo.
zkEVM на Starknet: использование Kakarot, zkEVM, написанного на Cairo, для запуска смарт-контрактов Ethereum на Starknet.
Несмотря на то, что существует относительно недолго, Cairo стал четвертым по популярности языком смарт-контрактов по TVL и получил более 350 миллионов долларов финансирования.
Резюме
zkEVM предназначен для копирования среды Ethereum в rollup, позволяя разработчикам использовать знакомые инструменты Ethereum. Однако этот подход ограничивает потенциал доказательства эффективности и может потреблять большое количество ресурсов.
Cairo VM разработан специально для систем доказательства эффективности и не ограничен EVM. Он поддерживается новым, безопасным и эргономичным языком программирования, похожим на Rust, Cairo 1.0, что создает мощный инструмент, направленный на максимизацию эффективности масштабирования Ethereum с использованием доказательств STARK.
Продолжающееся развитие Cairo, рост разнообразных вариантов разработки, таких как Kakarot zkEVM и Warp, вдохновляет. С переходом dApp на Starknet в производственную стадию, демонстрирующую мощные возможности Cairo, можно ожидать, что он будет использоваться в более амбициозных проектах в будущем.
Благодаря множеству путей расширения STARK и новым методам, которые могут появиться в ближайшие несколько месяцев, разработчики теперь имеют беспрецедентный контроль над расширением блокчейна.
На этой странице может содержаться сторонний контент, который предоставляется исключительно в информационных целях (не в качестве заявлений/гарантий) и не должен рассматриваться как поддержка взглядов компании Gate или как финансовый или профессиональный совет. Подробности смотрите в разделе «Отказ от ответственности» .
5 Лайков
Награда
5
3
Репост
Поделиться
комментарий
0/400
TokenomicsTrapper
· 16ч назад
на самом деле, если ты прочитаешь спецификации... zk доказательства - это просто дым и зеркала для централизованной инфраструктуры, лол, я предсказал это еще в 2021 году
Validity Rollups: Лучшее решение для масштабирования Ethereum и его споры
Validity Rollups: Лучший выбор для масштабирования Ethereum
Validity Rollups (также известные как zk-rollups) считаются самым многообещающим решением для повышения пропускной способности Ethereum безопасным и децентрализованным образом. Основная идея этого решения по масштабированию заключается в использовании доказательств действительности для верифицируемых вычислений. Принцип работы следующий:
Операторы переводят обработку транзакций в среду вне сети (называемую Вторым уровнем), вместо того чтобы обрабатывать каждую транзакцию в основной сети Ethereum. После обработки большого количества транзакций операторы Второго уровня возвращают результаты для применения к состоянию Ethereum, одновременно предоставляя доказательства действительности целостности выполнения вне сети. Это доказательство гарантирует действительность всех транзакций в пакете и автоматически проверяется смарт-контрактом проверителя на блокчейне. Это позволяет Ethereum применять результаты к собственному состоянию.
Стоит отметить, что Validity Rollups обычно ошибочно называют нулевыми знаниями (zero-knowledge) свёртками, но это не совсем точно. Большинство Validity Rollup не используют ZKP и не предназначены для обеспечения конфиденциальности. Поэтому термин "Validity Rollup" более точен.
Внецепочечная виртуальная машина
Прежде чем углубляться в обсуждение, нам нужно сначала понять концепцию виртуальной машины (VM). Проще говоря, VM — это среда, в которой можно запускать программы, как если бы вы запускали операционную систему Windows на Mac. Она переключается между различными состояниями после выполнения вычислений на основе определенных входных данных. Виртуальная машина Эфира (EVM) — это VM, которая выполняет смарт-контракты Ethereum.
Нулевая знаниевая виртуальная машина (zkVM) — это среда выполнения программ, которая может генерировать легко проверяемые доказательства корректности, чтобы подтвердить, что программа была выполнена правильно. Термин "zkEVM" обычно относится к использованию Эфирной виртуальной машины (EVM) и возможности доказать выполнение EVM. Этот термин может вводить в заблуждение, поскольку EVM сама по себе не генерирует эти доказательства; наоборот, доказательства создаются отдельным механизмом доказательства, который использует результаты выполнения EVM в качестве отправной точки. Кроме того, эти доказательства в основном сосредоточены на корректности, а не на конфиденциальности, поэтому они не являются полностью нулевыми доказательствами.
Несмотря на то, что все Validity Rollups предназначены для использования доказательств действительности для масштабирования Ethereum, они различаются в выборе VM для выполнения транзакций вне цепи. Многие Validity Rollups выбирают копировать дизайн EVM (поэтому их называют "zkEVM rollups"), пытаясь воспроизвести опыт Ethereum на L2 rollup. В то время как Starknet использует новую VM — Cairo VM (CVM), специально разработанную для оптимизации эффективности доказательства действительности.
У этих двух методов есть свои плюсы и минусы: zkEVM жертвует производительностью ради совместимости с Ethereum, в то время как Cairo VM ставит производительность выше совместимости, уделяя приоритетное внимание масштабируемости.
Подход zkEVM
zkEVM нацелен на полное внедрение опыта Ethereum в Layer-2 блокчейны. Его цель состоит в том, чтобы воспроизвести среду разработки Ethereum в сводках. С помощью zkEVM разработчики могут писать смарт-контракты или переносить их на более масштабируемые решения без необходимости изменения кода или отказа от существующих инструментов EVM и смарт-контрактов.
Однако одним из основных недостатков этого метода является то, что он ограничивает потенциал расширения доказательства эффективности. Поскольку zkEVM нацелен на совместимость с Ethereum, он работает медленнее и потребляет больше ресурсов. В отличие от CVM, EVM при проектировании не учитывал эффективность доказательства. Это ограничивает меры по повышению эффективности и масштабируемости, что в конечном итоге влияет на общую производительность системы.
Проблема доказуемости EVM
Основная проблема, с которой сталкивается метод zkEVM, заключается в исходном дизайне EVM — он не был разработан для работы в среде доказательства действительности. Поэтому усилия по воспроизведению его функциональности не могут в полной мере раскрыть потенциал доказательства действительности, что приводит к неэффективности. Эта низкая эффективность в конечном итоге будет тормозить общую производительность системы. Совместимость EVM с доказательством действительности затрудняется следующими факторами:
EVM использует модель на основе стека, в то время как доказательство корректности более подходит для модели на основе регистров. Стековая структура EVM делает доказательство правильности его выполнения и предоставление прямой поддержки для его родной инструментальной цепочки более сложным.
Хранение Ethereum серьезно зависит от Keccak и большого Merkle Patricia Tree, которые оба не способствуют доказательству эффективности и увеличивают нагрузку на доказательства. Например, Keccak работает очень быстро на архитектуре x86, но требует 90k шагов для доказательства. В отличие от этого, Pedersen (дружественная к zk хэш-функция) требует всего 32 шага.
Таким образом, различные zkEVM предоставляют различный уровень поддержки инструментов Ethereum — чем выше совместимость zkEVM с Эфиром, тем хуже производительность.
Способы Cairo-VM
В отличие от zkEVM, который тратит много времени на разработку, чтобы "подогнать EVM под Validity Rollups", существует другой вариант: использовать совершенно новую специализированную виртуальную машину и добавить поддержку инструментов Ethereum в качестве дополнительного слоя. Именно такой подход выбрал Starknet, который был запущен в ноябре 2021 года и является безлицензионным Validity Rollup. Starknet — это первый Validity Rollup, который предлагает универсальную платформу для смарт-контрактов на полностью совместимой сети.
Starknet использует Cairo-VM (CVM), это язык высокого уровня с тем же названием. Cairo-VM специально разработан для эффективного генерации доказательств о корректности выполнения программ.
Использование Cairo (виртуальная машина и язык) предоставляет следующие преимущества:
Разработка нового языка позволяет настраивать его в соответствии с конкретными требованиями и оснащать функциями, которые ранее не удовлетворялись.
Cairo и кодирование многообразия
Starknet поощряет инновации, что отражается в его разнообразных подходах к коду. Cairo использует STARKs для достижения наилучшей масштабируемости, и эта возможность не ограничивается только разработчиками, которые пишут контракты непосредственно на Cairo. Разработчики могут выбрать наиболее подходящий для них подход:
Писать код нативно на Cairo: с выходом Cairo 1.0 разработчики теперь могут использовать эргономичный и безопасный язык, подобный Rust.
Совместимость с Solidity: Разработчики Solidity могут писать код, который может использоваться Cairo VM. Этот подход обеспечивает опыт разработки, аналогичный Ethereum, и делает смарт-контракты Solidity переносимыми на Starknet. Существует два способа реализации:
Несмотря на то, что существует относительно недолго, Cairo стал четвертым по популярности языком смарт-контрактов по TVL и получил более 350 миллионов долларов финансирования.
Резюме
zkEVM предназначен для копирования среды Ethereum в rollup, позволяя разработчикам использовать знакомые инструменты Ethereum. Однако этот подход ограничивает потенциал доказательства эффективности и может потреблять большое количество ресурсов.
Cairo VM разработан специально для систем доказательства эффективности и не ограничен EVM. Он поддерживается новым, безопасным и эргономичным языком программирования, похожим на Rust, Cairo 1.0, что создает мощный инструмент, направленный на максимизацию эффективности масштабирования Ethereum с использованием доказательств STARK.
Продолжающееся развитие Cairo, рост разнообразных вариантов разработки, таких как Kakarot zkEVM и Warp, вдохновляет. С переходом dApp на Starknet в производственную стадию, демонстрирующую мощные возможности Cairo, можно ожидать, что он будет использоваться в более амбициозных проектах в будущем.
Благодаря множеству путей расширения STARK и новым методам, которые могут появиться в ближайшие несколько месяцев, разработчики теперь имеют беспрецедентный контроль над расширением блокчейна.