Ce este ZK Rollup? Tot ce trebuie să știți

Imaginați-vă un internet securizat de nouă generație, în care informațiile dvs. personale sunt protejate din momentul în care vă conectați. În acest nou internet, datele dumneavoastră rămân pe dispozitivul dumneavoastră, sub controlul dumneavoastră total, eliminând riscul și teama de furt sau fraudă. Credem că o viitoare infrastructură de internet care să acorde prioritate securității și confidențialității ar putea apărea mai devreme decât ne așteptăm.

Infrastructura actuală a internetului este concepută pentru a extrage date din fiecare interacțiune și pentru a le stoca în depozite centralizate. Companiile utilizează apoi aceste date pentru a analiza comportamentul online al utilizatorilor și pentru a direcționa reclamele în scopul obținerii de profit, cu o valoare redusă pentru utilizator. Desigur, schimbul de date este, de asemenea, esențial pentru funcționalitatea multor aplicații de internet. De la motoarele de căutare la platformele social media și la site-urile de comerț electronic, schimbul de date permite o gamă largă de activități online pe care ne bazăm în viața de zi cu zi.

Cu toate acestea, mulți utilizatori de internet doresc din ce în ce mai mult un internet privat. Acest lucru necesită o nouă infrastructură în care utilizatorii să nu își împărtășească automat datele cu aplicațiile, dar să poată beneficia în continuare de aplicațiile online bazate pe rețea.

Acest lucru poate fi realizat prin efectuarea de calcule pe partea clientului și apoi dovedirea acestora în fața unei entități sau a unui computer central. Dovezile și protocoalele ZKP (Zero-Knowledge Proofs) sunt principalele candidate pentru a forma stratul fundamental al acestei noi infrastructuri internet, în care confidențialitatea este setarea implicită.

Aceasta nu este doar o fantezie futuristă; potențialul enorm în acest domeniu se acumulează deja. Recent înființatul departament de cercetare în domeniul criptomonedelor al Steel DAO a urmărit acest domeniu și a constatat că, în 2022, peste 725 de milioane de dolari au intrat în companii „pure play” specializate în crearea de soluții Zero-Knowledge Proof.

Cele mai mari runde de finanțare au fost de 200 de milioane de dolari pentru Aleo și Matter Labs, urmate de 100 de milioane de dolari pentru Aztec. Alte companii includ Scroll, RiscZero, Elusiv și Mina Protocol.

Această cercetare privind ZK provine de la renumita firmă americană de investiții Bessemer Venture Partners. Acest articol va explica ZKP-urile și zkEVM-urile într-un mod ușor de înțeles, concentrându-se pe trei categorii principale de inovare în acest domeniu: confidențialitate, scalabilitate și aplicații noi, împreună cu potențialul lor și provocările care trebuie depășite.

Ce este o dovadă de cunoaștere zero (ZKP)?

Dovada de cunoaștere zero (ZKP) este o metodă de verificare a unei afirmații sau a unui calcul fără a dezvălui nicio informație despre afirmația în sine.

De exemplu, dacă un site web care vinde băuturi alcoolice dorește să verifice dacă un consumator are peste 21 de ani, un ZKP poate răspunde la întrebare cu un „da” sau un „nu”, fără a dezvălui vârsta reală a consumatorului sau orice alte informații de identitate.

De obicei, ZKP implică două părți: prover și verifier. Proverul este responsabil pentru demonstrarea afirmației, iar verificatorul este responsabil pentru verificarea acesteia.

Aceste dovezi sunt rezolvate prin ecuații matematice care necesită calcule semnificative, studiate inițial de cercetătorii MIT Shafi Goldwasser și Silvio Micali, împreună cu Charles Rackoff de la Universitatea din Toronto.

Deși aceste dovezi sunt de natură tehnică, cazurile de utilizare pe care le pot rezolva sunt de fapt destul de largi.

De exemplu, să luăm în considerare solicitarea unui împrumut. În realitatea de astăzi, solicitanții trebuie să prezinte dovada fondurilor, scorurile de credit și alte informații relevante pentru a-și dovedi eligibilitatea pentru împrumut. Solicitanții trebuie să aibă încredere că banca nu va utiliza în mod abuziv informații sensibile și personale.

Cu toate acestea, cu ZKP, oamenii ar putea solicita un împrumut fără a dezvălui niciun fel de date sensibile. Acest lucru are potențialul de a schimba fundamental modul în care tratăm confidențialitatea atât în lumea reală, cât și în cea virtuală, de a extinde lanțurile de bază existente și de a promova alte aplicații (în prezent de nișă), cum ar fi inteligența artificială descentralizată.

Credem că adoptarea pe scară largă a ZKP în următorii ani va necesita următorii trei factori:

1. Îmbunătățirea continuă a mașinilor virtuale Ethereum cu zero cunoștințe (zkEVM);
2. Creșterea gradului de conștientizare și a cererii de confidențialitate a datelor în rândul utilizatorilor;
3. Utilizarea în continuare a soluțiilor de scalare Layer-2.

Ce este zkEVM? De ce este important?

O zkEVM este o mașină virtuală compatibilă cu mașina virtuală Ethereum (EVM) care poate executa calcule ZKP. EVM este mediul de execuție pentru contractele inteligente implementate pe Ethereum. Cu alte cuvinte, ZKP-urile pot interacționa acum cu contractele inteligente de pe Ethereum, permițând dezvoltarea unei game mai largi de cazuri de utilizare care păstrează confidențialitatea, inclusiv ZK-rollups.

Rollup-urile sunt o soluție de scalare care procesează tranzacții multiple în afara lanțului și apoi le grupează într-o singură tranzacție pe Ethereum, reducând costul și timpul de procesare a tranzacțiilor. Înainte de aceasta, ZKP nu erau compatibile cu contractele inteligente pe Ethereum și trebuiau dezvoltate pentru aplicații specifice (de exemplu, plăți, schimburi de jetoane). În acest articol, vom explora mai în detaliu aplicarea ZKP în domeniul confidențialității și scalabilității.

Confidențialitate

O proprietate matematică importantă a dovezilor cu cunoaștere zero (ZKP) este aceea că acestea permit unui verificator să valideze corectitudinea unei afirmații în mod cu cunoaștere zero. Aplicațiile actuale necesită transferul de date de la mașini locale la servere centrale pentru calcul.

Deși ZKP sunt în prezent populare în primul rând în comunitatea cripto, aplicațiile lor se extind mult dincolo de spațiul blockchain. De fapt, marile companii de tehnologie au intrat în acest domeniu, revendicând un număr mare de brevete legate de ZKP.

Din 2010 până în 2021, Alibaba a emis 1 111 brevete ZKP, urmată îndeaproape de Tencent (382 de brevete) și IBM (225 de brevete). Alibaba și Tencent, în special, se concentrează pe cazurile de utilizare a ZKP în serviciile financiare, unde acestea ar putea deveni infrastructura de bază pentru multe procese bancare, inclusiv verificarea identității clienților, procesarea împrumuturilor și deschiderea conturilor de investiții.

Credem că inovațiile și transformările în instrumentele și infrastructura ZKP vor avea un impact asupra modului în care interacționăm cu aplicațiile care au fluxuri de lucru virtuale și reale în trei moduri principale:

1) Conectarea la cont

În prezent, toate aplicațiile verifică identitatea utilizatorilor prin stocarea parolelor. Deși Secure Remote Password Protocol (SRPP) cu ZKP există de ceva timp, niciun startup nu a valorificat încă această tehnologie pentru a concura cu Okta.

Acest lucru se datorează faptului că aplicațiile web sunt scrise în JavaScript, iar implementarea SRPP în aplicațiile web este o provocare din cauza instrumentelor de dezvoltare imature.

Credem că, prin utilizarea dovezilor de cunoaștere zero, procesul de autentificare al aplicațiilor utilizate pe scară largă poate fi reproiectat, permițând utilizatorilor să demonstreze că dețin parola contului lor fără a o dezvălui aplicației.

2) Plăți

Site-urile actuale de comerț electronic acumulează o mulțime de date financiare ale utilizatorilor, care pot fi utilizate în moduri care nu sunt întotdeauna favorabile clientului.

Deși aceasta poate părea o problemă minoră, considerăm că există posibilitatea de a dezvolta API-uri de plată standardizate care să faciliteze plățile fără a dezvălui datele utilizatorilor, într-o manieră complet lipsită de cunoaștere. Acest lucru este similar cu soluțiile de scalare Layer-2 bazate pe confidențialitate, precum Aztec, dar pentru plățile obișnuite pe internet.

3) Verificarea identității online (virtuale) și în lumea reală

În aproape toate interacțiunile online și din lumea reală, utilizatorii trebuie să își verifice identitatea. De exemplu, atunci când solicită o viză, persoanele trebuie să furnizeze unei părți terțe extrase de cont, pașapoarte și alte date sensibile.

Cu Zero-Knowledge Proofs, solicitarea unei vize ar duce doar la un răspuns „da” sau „nu”, indicând dacă documentele necesare sunt prezente, fără a dezvălui documentele reale.

În mod similar, atunci când achiziționăm criptomonedă online, trebuie să ne trimitem „pașaportul” și alte documente sensibile unei părți terțe pentru verificări KYC/AML.

Companiile precum Notebook Labs utilizează Zero-Knowledge Proofs pentru a împiedica actorii rău intenționați să interacționeze cu protocoalele DeFi. Această companie emite jetoane verificate de ZKP pentru utilizatorii conformi, permițând altor protocoale să știe că acești utilizatori sunt conformi fără a le vizualiza documentele.

Așteptați-vă să vedeți cazuri de utilizare pentru Zero-Knowledge Proofs în afara spațiului blockchain, deși existența blockchain este cea care le permite în mod unic să se extindă.

În plus, deși blockchains sunt concepute pentru a fi anonime, ele nu oferă protecție a vieții private, toate tranzacțiile fiind complet transparente. Prin urmare, credem că sunt necesare blockchains axate pe confidențialitate, precum Aleo, pentru a aborda această problemă.

În plus față de căutarea continuă a confidențialității de către utilizatori, trebuie abordată și problema scalabilității. Sistemele de nivel 1 precum Ethereum se confruntă cu „trilema” scalabilității, în care trebuie făcute compromisuri între scalabilitate, securitate și descentralizare.

De exemplu, dacă Ethereum își propune să fie cât mai sigur și mai descentralizat posibil, poate sacrifica scalabilitatea, ceea ce ar putea duce la tranzacții mai lente și la taxe mai mari pe măsură ce utilizarea Ethereum crește. Prin urmare, dovezile de cunoaștere zero pot fi, de asemenea, utilizate pentru a îmbunătăți scalabilitatea.

Scalabilitatea ZK Rollup

Scalabilitatea blockchain-urilor precum Ethereum poate fi obținută în două moduri: creșterea capacității de tranzacționare a blocurilor, care implică riscuri, cum ar fi îngreunarea validării; sau interacțiunea cu blockchain-ul în moduri diferite, cum ar fi procesarea tranzacțiilor în loturi și transmiterea lor ca o singură tranzacție către rețeaua principală.

Rețelele de nivel superior ale Ethereum care pun în aplicare această abordare sunt denumite soluții de scalare L2. Acestea permit dezvoltatorilor să creeze aplicații care se află în ecosistemul Ethereum, valorificând securitatea, descentralizarea și efectele de rețea ale acestuia, crescând, în același timp, debitul tranzacțiilor și reducând costurile tranzacțiilor.

Aceste soluții, cunoscute sub numele de rollup, sunt disponibile în două forme: Optimistic Rollup și Zero-Knowledge (ZK) Rollup. Optimistic Rollup se bazează pe „dovezi de fraudă”, ceea ce înseamnă că tranzacțiile pe loturi sunt considerate valide în cadrul unei perioade de contestare de 7 zile, în timpul căreia oricine poate contesta validitatea tranzacțiilor subiacente.

Pe de altă parte, ZK Rollups nu presupun că tranzacțiile sunt valide în mod implicit, ci se bazează pe „dovezi de validitate”, care verifică validitatea tranzacțiilor subiacente. Acestea depind de proprietatea lor matematică numită „soliditate”.

Soliditatea este garanția matematică că, în cazul în care o declarație este falsă, niciun prover care trișează nu poate convinge un verificator onest că este adevărată, cu excepția unei probabilități mici. Acest lucru este asigurat prin ipoteze criptografice bine documentate și calcule verificabile, ceea ce face dificil pentru un prover să manipuleze sistemul în mod rău intenționat, de exemplu prin modificarea intrărilor.

ZK Rollups pot procesa tranzacțiile mai rapid și nu necesită perioada de provocare de 7 zile, precum Optimistic Rollups. Prin urmare, utilizatorii nu trebuie să aștepte atât de mult pentru ca fondurile să fie retrase din stratul 2.

Provocări și oportunități

Dovezile de cunoaștere zero, inclusiv zkEVM-urile, se află în stadii incipiente și se confruntă atât cu provocări de dezvoltare, cât și cu oportunități semnificative. Multe rețele ZK Rollup nu au implementat încă zkEVM-uri native, iar zkEVM-urile nu au ajuns încă la un public larg de dezvoltatori pentru crearea de aplicații.

Credem că doi factori vor fi cruciali în rezolvarea acestei probleme:

1. Adoptarea și integrarea soluțiilor Layer-2 cu infrastructura existentă și
2. Dezvoltarea de interfețe mai ușor de utilizat.

Este incontestabil că inovațiile ZK Rollup și zkEVM avansează rapid, iar multe rețele nu au integrat încă aceste instrumente în stivele lor de dezvoltare.

De exemplu, deși Loopring și ImmutableX oferă ZK Rollups, niciuna nu a integrat o soluție zkEVM. Acest lucru se datorează parțial complexității probelor ZK Rollup, iterației rapide a instrumentelor zkEVM și lipsei unui mediu de dezvoltare zkEVM matur.

Cu toate acestea, Matter Labs‘ zkSync este una dintre cele mai populare soluții de scalare L2, susținând zkEVM și primind fonduri mari pentru dezvoltarea ulterioară. Credem că zkSync și alții fac pași mari spre construirea zkEVM, în timp ce Ethereum Foundation și echipa din spatele Arbitrum (o soluție de scalare Optimistic Rollup) se îndreaptă spre implementarea zkEVM în propriile soluții L2.

zkEVM se confruntă, de asemenea, cu provocări în ceea ce privește îmbunătățirea componibilității și auditabilității sale pentru ecosistemul mai larg al rețelei. zkEVM se află încă în stadiile incipiente ale abordării componibilității, care se referă la ușurința de a combina diferite aplicații pentru a crea aplicații mai complexe în cadrul aceluiași ecosistem.

Instrumentele zkEVM sunt încă imature, ceea ce reprezintă o provocare semnificativă pentru dezvoltatorii care doresc să creeze noi tipuri de aplicații zk. În plus, auditabilitatea zkEVM este esențială pentru multe industrii, în special în sectorul întreprinderilor.

Cu toate acestea, obținerea auditabilității zkEVM este un proces complex care implică verificarea formală a contractelor inteligente, ceea ce o face mai dificilă decât auditul EVM tradițional. Credem că îmbunătățirea compunerii și auditabilității zkEVM va fi esențială pentru adoptarea mai largă a soluțiilor ZK Rollup.

În plus față de provocările legate de dezvoltarea zkEVM, aplicațiile ZK se confruntă cu o oportunitate mai largă de a crea noi aplicații care acoperă diferite blockchains și ecosisteme.

zkSync și alții precum Celestia și StarkNet investesc în crearea de aplicații zkEVM și ZK care pot interacționa între mai multe blockchains, o dezvoltare cunoscută sub numele de comunicare cross-chain.

Această capacitate ar putea permite aplicațiilor ZK să combine punctele forte ale diferitelor blockchains pentru a crea noi forme de aplicații, inclusiv DeFi și rețele sociale încrucișate.

Harta pieței ZKP

Gânduri finale

Domeniul ZK este încă la început, dar evoluează rapid și va avea un impact larg asupra unei varietăți de industrii. Credem că ZKP și zkEVM vor juca un rol semnificativ în dezvoltarea viitoare a infrastructurii și aplicațiilor axate pe confidențialitate, precum și în extinderea scalabilității și funcționalității rețelelor blockchain.

Deși ZKP sunt încă relativ noi, potențialul de inovare și transformare este enorm și ne așteptăm să vedem o creștere și o adopție continue în anii următori. Pe măsură ce tot mai multe companii, dezvoltatori și utilizatori recunosc valoarea Zero-Knowledge Proofs, credem că tehnologia va deveni o parte integrantă a lumii noastre digitale, conducând la crearea unui internet mai sigur, mai privat și mai scalabil.