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A flexibilidade e versatilidade do Ethereum fizeram dele uma das blockchains mais populares para desenvolvedores web3. No entanto, toda essa popularidade levou a alguns problemas de congestionamento de rede e altas taxas de gas. Uma nova classe de soluções de escalabilidade espera resolver este problema oferecendo a combinação perfeita de conveniência, segurança e escalabilidade. Chamado de zkEVMs, este novo mecanismo tem o potencial de facilitar bastante o manuseio de um grande volume de transações Ethereum. Para ver como os zkEVMs funcionam, explore este guia útil.
Principais Conclusões:
zkEVM é uma solução de escalabilidade que combina tecnologia de prova de conhecimento zero com compatibilidade EVM.
Garante que as pessoas tenham toda a funcionalidade e conveniência de executar projetos na EVM (máquina virtual Ethereum), enquanto ainda usufruem de transações rápidas e baixo uso de dados de um ZK-rollup.
Alguns dos zkEVMs mais populares no mercado pertencem às soluções de escalonamento Layer 2 Polygon, Scroll e zkSync.
Rollups de prova de conhecimento zero (ZK-rollups) são um tipo de solução de escalabilidade blockchain. Eles usam provas criptográficas de conhecimento zero para verificar dados, agrupar várias verificações e publicá-las na cadeia principal. Isso facilita a confirmação de transações sem ter que processar muitos dados adicionais.
Máquina virtual Ethereum (EVM) é um ambiente de computação que utiliza a blockchain Ethereum para processar contratos inteligentes. Este software torna possível que desenvolvedores construam aplicativos descentralizados (DApps) e outros projetos no Ethereum.
Compatibilidade EVM essencialmente significa que um sistema funcionará com todos os protocolos padrão no Ethereum. Se um projeto é compatível com EVM, todos os contratos inteligentes do Ethereum que ele escreve e implanta podem rodar no Ethereum sem problemas.
A equivalência EVM leva a compatibilidade um passo adiante. Em vez de simplesmente poder trabalhar com Ethereum, os sistemas equivalentes ao EVM funcionam como se fizessem parte do ecossistema Ethereum. A equivalência EVM garante que até recursos não essenciais, como módulos, ferramentas e bibliotecas de contratos inteligentes da Camada 2, funcionem sem problemas.
zkEVM é uma solução de escalonamento que combina tecnologia de conhecimento zero com compatibilidade com EVM. Isso garante que as pessoas experimentem toda a funcionalidade e conveniência de executar projetos no EVM, enquanto ainda obtêm transações rápidas e baixo uso de dados de um ZK-rollup.
Opções de zkEVM aprovadas pelo Ethereum foram discutidas quase desde que os ZK-rollups foram criados pela primeira vez. No entanto, levou um tempo para que os desenvolvedores projetassem uma que pudesse lidar completamente com todos os casos de uso da máquina virtual Ethereum. Os primeiros zkEVMs a serem lançados na rede principal foram disponibilizados ao público em março de 2023, com a Era da zkSync seguida pela zkEVM da Polygon.
Existem várias etapas envolvidas na criação de um zkEVM que seja compatível com EVM e totalmente escalável. Para criar com sucesso um ZK-rollup compatível com EVM, um sistema deve completar o seguinte processo:
O calculo completo para um contrato inteligente é executado em um ambiente fora da cadeia.
Um circuito de prova avalia os detalhes dos dados da transação e gera uma prova de conhecimento-zero se puder confirmar que a transação foi verificada corretamente.
Várias provas de conhecimento-zero são coletadas e agrupadas em um único lote que é submetido à cadeia principal de uma só vez.
Um contrato verificador baseado em Ethereum recebe as provas de conhecimento-zero e verifica a validade de cada transação.
Um contrato autoexecutável atualiza a rede Ethereum com o conhecimento de que todas as transações relevantes foram verificadas.
As soluções zkEVM vêm em muitas formas e tamanhos. Tipicamente, um projeto zkEVM pode ser dividido em uma das seguintes quatro categorias.
Este tipo de zkEVM é projetado para ser totalmente compatível com todos os aspectos do Ethereum e com todas as camadas do Ethereum. Embora um zkEVM Tipo 1 possa convenientemente funcionar como está na infraestrutura existente, pode levar um pouco mais de tempo para lidar com cada computação de prova de conhecimento-zero.
Este tipo de zkEVM tende a se parecer com o Ethereum externamente, mas os detalhes do design interno (como a estrutura do bloco) podem diferir um pouco. As modificações menores em um zkEVM Tipo 2 ajudam a acelerar a geração de provas, mas pode haver ligeiras incompatibilidades ao lidar com casos de uso mais detalhados.
Um zkEVM Tipo 3 é compatível com a maioria das aplicações. No entanto, certas estruturas, como pré-compilações, podem não funcionar com a infraestrutura EVM existente.
Apesar de exigir reescritas ocasionais, este zkEVM tem as vantagens de ser fácil de construir e rápido para gerar provas de validade.
Este tipo de zkEVM escreve o código do contrato inteligente em uma linguagem de alto nível que pode então ser compilada em uma linguagem compatível com EVM. É definitivamente a maneira mais rápida de verificar a validade das transações, mas possui níveis mais altos de incompatibilidade.
A principal razão pela qual tantas pessoas estão empolgadas com projetos zkEVM é o seu potencial para resolver o trilema do blockchain, o desafio padrão com qualquer blockchain que torna quase impossível que seja descentralizado, escalável e seguro simultaneamente.
A rede Ethereum é naturalmente descentralizada e segura, o que a torna tão popular entre os desenvolvedores de web3. No entanto, teve que sacrificar muita escalabilidade inerente para manter sua confiabilidade. Isso levou a alguns problemas, como taxas de gás altíssimas quando certas tendências da internet exigem que a rede lide com muitos contratos inteligentes de uma só vez.
É aqui que entram os rollups de conhecimento zero. Essas soluções de escalabilidade são uma maneira fácil e rápida de lidar com transações no Ethereum. Como elas só exigem que as verificações de transações sejam colocadas na rede principal, os usuários não precisam enviar todos os metadados da transação e outros detalhes. Além disso, o design do rollup permite que os usuários processem todas essas verificações de uma vez, para que até grandes quantidades de dados possam ser tratadas de forma rápida e acessível.
Além de adicionar escalabilidade, o zkEVM é também a solução ideal porque se integra perfeitamente ao ambiente Ethereum. Desenvolvedores que usam um zkEVM não precisam se preocupar com erros devido a mal-entendidos entre seu sistema e o EVM. Eles podem usar a ampla gama de ferramentas de desenvolvimento disponíveis no Ethereum, então criar DApps escaláveis e outros projetos é algo simples.
Vários grupos diferentes lançaram suas próprias versões de um zkEVM. A seguir, uma breve comparação de alguns dos melhores designs zkEVM.
Este sistema zkEVM de código aberto é uma rede Tipo 3, e é um dos primeiros zkEVMs a serem lançados. Além disso, tem a aprovação do criador do Ethereum, Vitalik Buterin. Como depende do conjunto de validadores extremamente grande da Polygon, o Polygon zkEVM é muito seguro. Em comparação com outros designs de zkEVM, o da Polygon faz um excelente trabalho ao apresentar altas velocidades, mas nem sempre é totalmente compatível com o EVM.
O zkEVM da zkSync, Era, usa uma máquina virtual personalizada para acelerar a geração de provas de validade enquanto ainda suporta muitos protocolos Ethereum. O Era zkEVM é um sistema Tipo 4 que transforma o código em Solidity, Vyper e Yul em código compatível com EVM. A zkSync tende a ter mais problemas de compatibilidade do que outros projetos de zkEVM, mas supera os demais ao fornecer transações rápidas e acessíveis.
O zkEVM do Scroll voltado para desenvolvedores está atualmente oferecendo um testnet alfa ao público. Neste momento um zkEVM Tipo 3, seus níveis de velocidade e compatibilidade são um tanto semelhantes ao zkEVM da Polygon. No entanto, o Scroll tem planos de curto prazo para se mover para um zkEVM Tipo 2 e planos de longo prazo para se tornar um zkEVM Tipo 1. Se conseguir alcançar esses objetivos, pode se tornar uma das opções mais compatíveis do mercado.
zkEVMs podem oferecer aos usuários muitos benefícios diferentes:
Os desenvolvedores podem facilmente criar novos projetos para o Ethereum, assim podem continuar a trabalhar com um sistema familiar.
Os ZK-rollups têm se mostrado uma das maneiras mais rápidas de lidar com todas as pequenas microtransações comumente usadas para DApps Ethereum e outros projetos web3.
Como o zkEVM é interoperável, as pessoas que o utilizam podem ter confiança de que seus designs funcionarão perfeitamente tanto com a infraestrutura existente quanto com a futura do Ethereum.
Comparado a outras soluções de escalabilidade, os zkEVMs oferecem segurança e privacidade adicionais.
Os zkEVMs têm custos de gás mais baixos do que outras opções de escalabilidade do Ethereum, como as sidechains.
No entanto, tenha em mente que um zkEVM vem com algumas desvantagens potenciais:
O design do zkEVM nem sempre funciona bem com o conceito de computação de prova de conhecimento zero, então não é o método de escalabilidade mais intuitivo para usar no Ethereum.
Quanto mais um zkEVM se aproxima da verdadeira compatibilidade com Ethereum, menos eficiente ele é. zkEVMs do Tipo 1 podem ser muito caros para operar.
Um zkEVM é especialmente propenso a ter dificuldades em termos de alcançar compatibilidade com opcodes especiais do EVM. zkEVMs frequentemente têm dificuldade em gerenciar coisas como execução de programas ou tratamento de erros.
zkEVMs incentivam ainda mais a dependência do sistema EVM, e alguns defensores do web3 estão preocupados que seu ecossistema não possa ser verdadeiramente descentralizado se a maioria dos projetos rodarem em uma única blockchain.
Desde que os primeiros designs de zkEVM foram lançados, houve muito interesse no conceito. Muitas pessoas estão empolgadas porque acreditam que os zkEVMs tornarão muito mais acessível construir DApps no Ethereum. A capacidade de combinar velocidade, conveniência e acessibilidade tem o potencial de tornar a rede principal do Ethereum ainda mais popular. Se os zkEVMs funcionarem tão bem quanto seus criadores afirmam, isso poderia levar a uma explosão de novos projetos de web3 e DeFi construídos na infraestrutura existente do Ethereum.
No entanto, vale a pena notar que levou muito tempo para adicionar ZK-rollups ao EVM precisamente porque o design base do Ethereum não funciona bem com a ideia de um ZK-rollup. As pessoas podem encontrar alguns bugs ao trabalhar com contratos inteligentes no Ethereum, o que pode potencialmente afastar as pessoas dos projetos zkEVM. Em última análise, se essa solução de escalonamento será bem-sucedida ou não dependerá de quão eficazes são os primeiros sistemas.
Ao aproveitar o poder da tecnologia de conhecimento zero, os zkEVMs tornam possível escalar o Ethereum de forma mais eficiente. Eles reduzem a quantidade de dados de transações armazenados na mainnet do Ethereum, tornando os projetos mais rápidos e acessíveis. Além disso, sua compatibilidade com EVM permite que os desenvolvedores criem designs que interagem perfeitamente com o ambiente Ethereum. Essa combinação de compatibilidade e escalabilidade pode potencialmente levar a uma variedade de projetos empolgantes.
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