Apa itu ZK Rollup? Semua yang Perlu Anda Ketahui

Bayangkan sebuah internet generasi berikutnya yang aman, di mana informasi pribadi Anda terlindungi sejak Anda masuk. Di internet baru ini, data Anda tetap berada di perangkat Anda, sepenuhnya berada di bawah kendali Anda, menghilangkan risiko dan ketakutan akan pencurian atau penipuan. Kami percaya bahwa infrastruktur internet masa depan yang memprioritaskan keamanan dan privasi akan hadir lebih cepat dari yang diharapkan.

Infrastruktur internet saat ini dirancang untuk mengekstrak data dari setiap interaksi dan menyimpannya dalam penyimpanan data terpusat. Perusahaan kemudian menggunakan data ini untuk menganalisis perilaku pengguna secara online dan menargetkan iklan untuk mendapatkan keuntungan, dengan nilai yang kecil bagi pengguna. Tentu saja, berbagi data juga penting untuk fungsionalitas banyak aplikasi internet. Dari mesin pencari hingga platform media sosial hingga situs e-commerce, berbagi data memungkinkan berbagai aktivitas online yang kita andalkan dalam kehidupan sehari-hari.

Namun, banyak pengguna internet yang semakin menginginkan internet pribadi. Hal ini membutuhkan infrastruktur baru di mana pengguna tidak secara otomatis berbagi data mereka dengan aplikasi tetapi masih dapat mengambil manfaat dari aplikasi online berbasis jaringan.

Hal ini dapat dicapai dengan melakukan komputasi di sisi klien dan kemudian membuktikannya ke entitas atau komputer pusat. Zero-Knowledge Proofs (ZKP) dan protokol merupakan kandidat utama untuk membentuk lapisan dasar infrastruktur internet baru ini, di mana privasi merupakan pengaturan default.

Ini bukan hanya fantasi futuristik; potensi besar dalam bidang ini sudah terakumulasi. Departemen penelitian mata uang kripto yang baru didirikan di Steel DAO telah melacak bidang ini dan menyaksikan lebih dari $725 juta mengalir ke perusahaan-perusahaan “pure play” yang berspesialisasi dalam membangun solusi Zero-Knowledge Proof pada tahun 2022.

Putaran pendanaan terbesar adalah $200 juta untuk Aleo dan Matter Labs, diikuti oleh $100 juta untuk Aztec. Perusahaan lainnya termasuk Scroll, RiscZero, Elusiv, dan Mina Protocol.

Penelitian tentang ZK ini berasal dari perusahaan investasi Amerika yang terkenal, Bessemer Venture Partners. Artikel ini akan menjelaskan ZKP dan zkEVM dengan cara yang mudah dipahami, dengan fokus pada tiga kategori inovasi utama di bidang ini: privasi, skalabilitas, dan aplikasi baru, beserta potensi dan tantangan yang perlu diatasi.

Apa yang dimaksud dengan Zero-Knowledge Proof (ZKP)?

Zero-Knowledge Proof (ZKP) adalah sebuah metode untuk memverifikasi sebuah pernyataan atau komputasi tanpa mengungkapkan informasi apa pun tentang pernyataan itu sendiri.

Misalnya, jika situs web yang menjual minuman beralkohol ingin memverifikasi apakah konsumen berusia di atas 21 tahun, ZKP dapat menjawab pertanyaan tersebut dengan “ya” atau “tidak” tanpa mengungkapkan usia konsumen yang sebenarnya atau informasi identitas lainnya.

Biasanya, ZKP melibatkan dua pihak: pemberi pernyataan dan pemverifikasi. Pembukti bertanggung jawab untuk membuktikan pernyataan, dan pemverifikasi bertanggung jawab untuk memverifikasinya.

Bukti-bukti ini diselesaikan melalui persamaan matematika yang membutuhkan komputasi yang signifikan, yang awalnya dipelajari oleh peneliti MIT Shafi Goldwasser dan Silvio Micali, bersama dengan Charles Rackoff dari University of Toronto.

Meskipun bukti-bukti ini bersifat teknis, kasus penggunaan yang dapat mereka selesaikan sebenarnya cukup luas.

Sebagai contoh, mari kita pertimbangkan untuk mengajukan pinjaman. Pada kenyataannya saat ini, pemohon perlu mengungkapkan bukti dana, skor kredit, dan informasi lain yang relevan untuk membuktikan kelayakan mereka untuk mendapatkan pinjaman. Pemohon harus percaya bahwa bank tidak akan menyalahgunakan informasi sensitif dan pribadi.

Namun, dengan ZKP, orang dapat mengajukan pinjaman tanpa mengungkapkan data sensitif apa pun. Hal ini memiliki potensi untuk mengubah secara fundamental bagaimana kita menangani privasi di dunia nyata dan virtual, memperluas rantai dasar yang ada, dan memajukan aplikasi lain (yang saat ini khusus) seperti AI terdesentralisasi.

Kami percaya bahwa adopsi ZKP secara luas di tahun-tahun mendatang akan membutuhkan tiga faktor berikut:

1. Peningkatan berkelanjutan dari Mesin Virtual Ethereum Zero-Knowledge (zkEVM);
2. Meningkatkan kesadaran dan permintaan akan privasi data di antara para pengguna;
3. Penggunaan solusi penskalaan Layer-2 yang berkelanjutan.

Apa itu zkEVM? Mengapa Ini Penting?

ZkEVM adalah mesin virtual yang kompatibel dengan Ethereum Virtual Machine (EVM) yang dapat menjalankan perhitungan ZKP. EVM adalah lingkungan runtime untuk smart contract yang digunakan di Ethereum. Dengan kata lain, ZKP sekarang dapat berinteraksi dengan kontrak pintar di Ethereum, memungkinkan pengembangan kasus penggunaan yang lebih luas untuk menjaga privasi, termasuk ZK-rollup.

Rollups adalah solusi penskalaan yang memproses beberapa transaksi secara off-chain dan kemudian menggabungkannya ke dalam satu transaksi di Ethereum, sehingga mengurangi biaya dan waktu pemrosesan transaksi. Sebelumnya, ZKP tidak kompatibel dengan smart contract di Ethereum dan harus dikembangkan untuk aplikasi tertentu (misalnya, pembayaran, pertukaran token). Pada artikel ini, kita akan mengeksplorasi penerapan ZKP dalam privasi dan skalabilitas secara lebih rinci.

Privasi

Salah satu sifat matematis yang penting dari Zero-Knowledge Proofs (ZKP) adalah bahwa mereka mengizinkan seorang verifikator untuk memvalidasi kebenaran dari sebuah pernyataan dengan cara yang tidak memiliki pengetahuan. Aplikasi-aplikasi saat ini membutuhkan data untuk ditransfer dari mesin lokal ke server pusat untuk perhitungan.

Meskipun ZKP saat ini populer terutama di komunitas kripto, aplikasinya jauh melampaui ruang blockchain. Faktanya, perusahaan-perusahaan teknologi besar telah memasuki bidang ini, mengklaim sejumlah besar paten terkait ZKP.

Dari tahun 2010 hingga 2021, Alibaba menerbitkan 1.111 paten ZKP, diikuti oleh Tencent (382 paten) dan IBM (225 paten). Alibaba dan Tencent, khususnya, berfokus pada kasus penggunaan ZKP dalam layanan keuangan, di mana mereka dapat menjadi infrastruktur inti untuk banyak proses perbankan, termasuk verifikasi identitas pelanggan, pemrosesan pinjaman, dan pembukaan rekening investasi.

Kami percaya bahwa inovasi dan transformasi dalam alat dan infrastruktur ZKP akan berdampak pada cara kita berinteraksi dengan aplikasi yang memiliki alur kerja dunia maya dan dunia nyata dalam tiga cara utama:

1) Login Akun

Saat ini, semua aplikasi memverifikasi identitas pengguna dengan menyimpan kata sandi. Meskipun Secure Remote Password Protocol (SRPP) dengan ZKP sudah ada sejak lama, belum ada startup yang memanfaatkan teknologi ini untuk bersaing dengan Okta.

Hal ini karena aplikasi web ditulis dalam JavaScript, dan menerapkan SRPP dalam aplikasi web cukup menantang karena alat bantu pengembang yang belum matang.

Kami percaya bahwa dengan menggunakan Zero-Knowledge Proofs, proses otentikasi aplikasi yang banyak digunakan dapat didesain ulang, sehingga pengguna dapat membuktikan bahwa mereka memiliki kata sandi akun mereka tanpa harus membeberkannya kepada aplikasi.

2) Pembayaran

Situs e-commerce saat ini mengumpulkan banyak data keuangan pengguna, yang dapat digunakan dengan cara yang tidak selalu menguntungkan pelanggan.

Meskipun ini mungkin tampak seperti masalah kecil, kami percaya ada ruang untuk mengembangkan API pembayaran standar yang memfasilitasi pembayaran tanpa mengungkapkan data pengguna, dengan cara yang sepenuhnya tanpa pengetahuan. Ini mirip dengan solusi penskalaan Layer-2 yang mengutamakan privasi seperti Aztec, tetapi untuk pembayaran internet biasa.

3) Verifikasi Identitas Online (Virtual) dan Dunia Nyata

Di hampir semua interaksi online dan dunia nyata, pengguna perlu memverifikasi identitas mereka. Misalnya, ketika mengajukan permohonan visa, individu perlu memberikan laporan bank, paspor, dan data sensitif lainnya kepada pihak ketiga.

Dengan Zero-Knowledge Proofs, pengajuan visa hanya akan menghasilkan jawaban “ya” atau “tidak”, yang mengindikasikan apakah dokumen yang diperlukan ada tanpa menunjukkan dokumen yang sebenarnya.

Demikian pula, saat membeli mata uang kripto secara online, kita perlu mengirimkan “paspor” dan dokumen sensitif lainnya kepada pihak ketiga untuk pemeriksaan KYC/AML.

Perusahaan seperti Notebook Labs menggunakan Zero-Knowledge Proofs untuk mencegah pelaku kejahatan yang mencurigakan berinteraksi dengan protokol DeFi. Perusahaan ini mengeluarkan token yang diverifikasi oleh ZKP kepada pengguna yang patuh, sehingga protokol lain dapat mengetahui bahwa pengguna ini patuh tanpa melihat dokumen mereka.

Berharap untuk melihat kasus penggunaan untuk Zero-Knowledge Proofs di luar ruang blockchain, meskipun keberadaan blockchainlah yang secara unik memungkinkan mereka untuk berkembang.

Selain itu, walaupun blockchain didesain untuk menjadi anonim, blockchain tidak menawarkan perlindungan privasi, dengan semua transaksi yang sepenuhnya transparan. Jadi, kami percaya bahwa blockchain yang berfokus pada privasi seperti Aleo diperlukan untuk mengatasi masalah ini.

Selain pengejaran privasi yang sedang berlangsung oleh pengguna, masalah skalabilitas juga perlu ditangani. Layer 1 seperti Ethereum menghadapi “trilema” skalabilitas, di mana pertukaran harus dilakukan antara skalabilitas, keamanan, dan desentralisasi.

Sebagai contoh, jika Ethereum bertujuan untuk menjadi seaman dan terdesentralisasi mungkin, hal ini dapat mengorbankan skalabilitas, yang dapat menyebabkan transaksi yang lebih lambat dan biaya yang lebih tinggi seiring dengan meningkatnya penggunaan Ethereum. Oleh karena itu, Zero-Knowledge Proofs juga dapat digunakan untuk meningkatkan skalabilitas.

Skalabilitas ZK Rollup

Skalabilitas untuk blockchain seperti Ethereum dapat dicapai dengan dua cara: meningkatkan kapasitas transaksi blok, yang memiliki risiko seperti membuat validasi menjadi lebih sulit; atau berinteraksi dengan blockchain dengan cara yang berbeda, seperti memproses transaksi dalam batch dan mengirimkannya sebagai transaksi tunggal ke jaringan utama.

Jaringan lapisan atas Ethereum yang mengimplementasikan pendekatan ini disebut solusi penskalaan L2. Solusi ini memungkinkan pengembang untuk membangun aplikasi yang berada di dalam ekosistem Ethereum, memanfaatkan keamanan, desentralisasi, dan efek jaringannya, sekaligus meningkatkan hasil transaksi dan mengurangi biaya transaksi.

Solusi ini, yang dikenal sebagai rollup, hadir dalam dua bentuk: Rollup Optimis dan Rollup Tanpa Pengetahuan (Zero-Knowledge (ZK)). Rollup Optimis mengandalkan “bukti penipuan”, yang berarti transaksi batch dianggap valid dalam periode tantangan 7 hari, di mana siapa pun dapat menantang keabsahan transaksi yang mendasarinya.

Di sisi lain, ZK Rollups tidak mengasumsikan transaksi valid secara default, melainkan bergantung pada “bukti validitas”, yang memverifikasi validitas transaksi yang mendasarinya. Mereka bergantung pada properti matematika yang disebut “kesehatan”.

Soundness adalah jaminan matematis bahwa jika sebuah pernyataan salah, tidak ada pembukti yang curang yang dapat meyakinkan pemeriksa yang jujur bahwa pernyataan tersebut benar, kecuali dengan probabilitas yang kecil. Hal ini dipastikan melalui asumsi kriptografi yang telah diteliti dengan baik dan perhitungan yang dapat diverifikasi, sehingga menyulitkan prover untuk mengutak-atik sistem, seperti dengan mengubah input.

ZK Rollups dapat memproses transaksi lebih cepat dan tidak memerlukan periode tantangan 7 hari seperti Optimistic Rollups. Oleh karena itu, pengguna tidak perlu menunggu lama untuk menarik dana dari Layer 2.

Tantangan dan Peluang

Zero-Knowledge Proofs, termasuk zkEVM, masih dalam tahap awal dan menghadapi tantangan pengembangan dan peluang yang signifikan. Banyak jaringan ZK Rollup yang belum mengimplementasikan zkEVM asli, dan zkEVM belum menjangkau audiens pengembang yang luas untuk membangun aplikasi.

Kami percaya bahwa ada dua faktor yang sangat penting dalam memecahkan masalah ini:

1. Mengadopsi dan mengintegrasikan solusi Layer-2 dengan infrastruktur yang ada dan
2. Mengembangkan antarmuka yang lebih ramah pengguna.

Tidak dapat dipungkiri bahwa inovasi ZK Rollup dan zkEVM berkembang pesat, dan banyak jaringan yang belum mengintegrasikan alat ini ke dalam tumpukan pengembangan mereka.

Sebagai contoh, meskipun Loopring dan ImmutableX menawarkan ZK Rollups, tidak ada yang mengintegrasikan solusi zkEVM. Hal ini sebagian disebabkan oleh kompleksitas bukti ZK Rollup, iterasi cepat alat zkEVM, dan kurangnya lingkungan pengembangan zkEVM yang matang.

Namun demikian, Matter Labs‘ zkSync adalah salah satu solusi penskalaan L2 yang paling populer, yang mendukung zkEVM dan menerima dana yang besar untuk pengembangan lebih lanjut. Kami percaya bahwa zkSync dan yang lainnya sedang membuat langkah untuk membangun zkEVM, sementara Ethereum Foundation dan tim di belakang Arbitrum (solusi penskalaan Optimistic Rollup) bergerak untuk mengimplementasikan zkEVM dalam solusi L2 mereka sendiri.

zkEVM juga menghadapi tantangan dalam meningkatkan kemampuan komposabilitas dan auditabilitasnya untuk ekosistem jaringan yang lebih luas. zkEVM masih dalam tahap awal dalam menangani kemampuan komposabilitas, yang mengacu pada kemudahan menggabungkan aplikasi yang berbeda untuk membuat aplikasi yang lebih kompleks dalam ekosistem yang sama.

Alat-alat zkEVM masih belum matang, yang menimbulkan tantangan signifikan bagi para pengembang yang ingin membuat jenis-jenis aplikasi zk yang baru. Selain itu, kemampuan audit zkEVM sangat penting bagi banyak industri, terutama di ruang perusahaan.

Namun, mencapai kemampuan audit zkEVM adalah proses yang kompleks yang melibatkan verifikasi formal kontrak pintar, sehingga lebih menantang daripada audit EVM tradisional. Kami percaya bahwa meningkatkan komposabilitas dan auditabilitas zkEVM akan sangat penting untuk adopsi yang lebih luas dari solusi ZK Rollup.

Selain tantangan pengembangan zkEVM, aplikasi ZK menghadapi peluang yang lebih luas untuk membuat aplikasi baru yang menjangkau blockchain dan ekosistem yang berbeda.

zkSync dan yang lainnya seperti Celestia dan StarkNet berinvestasi dalam menciptakan aplikasi zkEVM dan ZK yang dapat berinteraksi di berbagai blockchain, sebuah pengembangan yang dikenal sebagai komunikasi lintas rantai.

Kemampuan ini dapat memungkinkan aplikasi ZK untuk menggabungkan kekuatan blockchain yang berbeda untuk membuat bentuk aplikasi baru, termasuk DeFi lintas rantai dan jejaring sosial lintas rantai.

Peta Pasar ZKP

Pikiran Akhir

Bidang ZK masih dalam tahap awal, tetapi berkembang dengan cepat dan akan berdampak luas pada berbagai industri. Kami percaya bahwa ZKP dan zkEVM akan memainkan peran penting dalam pengembangan infrastruktur dan aplikasi yang berfokus pada privasi di masa depan, serta memperluas skalabilitas dan fungsionalitas jaringan blockchain.

Meskipun ZKP masih relatif baru, potensi untuk inovasi dan transformasi sangat besar, dan kami berharap untuk melihat pertumbuhan dan adopsi yang berkelanjutan di tahun-tahun mendatang. Dengan semakin banyaknya perusahaan, pengembang, dan pengguna yang menyadari nilai dari Zero-Knowledge Proofs, kami percaya bahwa teknologi ini akan menjadi bagian integral dari dunia digital kita, mendorong terciptanya internet yang lebih aman, privat, dan terukur.