مفهوم ZKevm اتریوم چیست و چه تاثیری بر شبکه دارد؟

توسعه‌دهندگان اتریوم وقتی برای اولین بار این شبکه را در سال 2014 پیشنهاد دادند، فناوری ZKP را در نظر نگرفتند. با این حال، در سال‌های اخیر، ZKP مورد توجه قرار گرفته است و انتظار می‌رود نقش بسیار برجسته‌تری در فضای بلاک چین ایفا کند. به این ترتیب، تلاش‌ها برای ترکیب فناوری ZKP و ماشین مجازی اتریوم تشدید شده است. اما ZKEvm چیست؟ با فکت کوینز همراه باشید تا به جواب برسیم.

برای درک اینکه ZKEvm چیست؟ ابتدا می‌بایست به طور خلاصه دو مفهوم اساسی آن را مرور کنیم: زی کی رول آپ (zk-rollups) و EVM.

زی‌کی رول آپ (Zk-Rollups) چیست؟

رول آپ (Rollup) یک راه‌حل برای افزایش مقیاس‌پذیری بلاک چین است که تعداد زیادی از تراکنش‌ها را خارج از زنجیره اصلی جمع‌آوری می‌کند و اطلاعات را در قالب یک تراکنش به شبکه اصلی برمیگرداند. این فرآیند باعث افزایش توان عملیاتی می‌شود و در عین حال هزینه اجرای این تراکنش‌ها را کاهش می‌دهد.

در اتریوم، تراکنش‌های داخل رول آپ (مجموعه) فشرده شده و به منظور تأیید به شکل یک تراکنش به شبکه اصلی اتریوم ارسال می‌شوند. شبکه اصلی اتریوم فرآیند پرداخت را فراهم می‌کند و داده های تراکنش موجود در رول آپ را تأیید می‌کند.

بیشتر بخوانید: تفاوت بلاکچین لایه 1 و لایه 2 ؟ راه حلی برای مقیاس پذیری

زی‌کی رول آپ (zk-rollup) نوعی رول آپ است که از فناوری ZKP استفاده می‌کند، یک فناوری رمزنگاری که اجازه می‌دهد اعتبار اطلاعات بدون افشای خود اطلاعات تأیید شود. zk-rollup ها نیازی به انتشار تمام داده‌های تراکنش در شبکه اصلی اتریوم ندارند. آنها فقط به تفاوت‌های بین صورت وضعیت (مانند تغییر در وضعیت حساب کاربری) و گواهی اعتبار نیاز دارند که این امر کارمزد گس (Gas) را در این فرآیند کاهش می‌دهد.

امنیت zk-rollup ها از رمزنگاری ZKP می آید، جایی که از ابزارهای رمزنگاری برای تأیید اعتبار اطلاعات استفاده می‌شود. zk-rollup با سایر رول آپ‌ها مانند رول آپ‌های آپتیمیستیک (optimistic) متفاوت است که امنیت آن از طریق نظریه بازی‌ اقتصادی تأمین می‌شود و در آن بازیگران مخرب با جریمه می‌شوند و بازیگران مفید با کسب پاداش انگیزه می‌گیرند.

بیشتر بخوانید: زی کی سینک (ZKsync) چیست؟

EVM چیست؟

EVM یک ماشین صورت وضعیت (State) است که سیستم حساب اتریوم و قراردادهای هوشمند در آن اجرا می‌شود. هر بار که یک قرارداد هوشمند اجرا می‌شود، EVM را برای انتقال از صورت وضعیت قدیمی به صورت وضعیت جدید تحریک می‌کند. EVM قاعده محاسبه صورت‌وضعیت‌های جدید و معتبر از یک بلوک به بلوک دیگر را تعریف می‌کند.

صورت وضعیت یا State یک مفهوم مهم در اتریوم است. State یک نوع ساختار داده ((Merkle Patricia Trie است که صورت وضعیت فعلی اتریوم را نشان می‌دهد و به هر کسی اجازه می‌دهد تا اطلاعات تراکنش را از بلوک فعلی تا بلوک پیدایش ردیابی کند.

نحوه کار ZkEVM چیست؟

EVM به طور پیش فرض از ZKP ها پشتیبانی نمی‌کند. هدف zkEVM اطمینان از تداوم وضعیت اتریوم است در حالی که گواهی درستی تمام اطلاعات را ارائه می‌دهد. به این ترتیب، عوامل مختلف درگیر در محاسبه این فرآیندها تأیید می‌شوند، در حالی که امنیت و حریم خصوصی شبکه نیز حفظ می‌شود.

zkEVM این کار را با کپی صورت وضعیت اتریوم به صورت zk-rollup انجام می‌دهد. zkEVM صورت وضعیت اولیه را می‌گیرد، همه تراکنش‌ها را محاسبه می‌کند، سپس یک صورت وضعیت جدید و به‌روز شده را به همراه یک ZKP خروجی می‌دهد. این گواهی به یک قرارداد هوشمند ارسال می‌شود که صحت خروجی صورت وضعیت اولیه و جدید را بدون نیاز به تأیید همه تراکنش‌ها به صورت جداگانه بررسی می‌کند.

از آنجایی که zkEVM ها مبتنی بر EVM هستند، توسعه‌دهندگان می‌توانند به راحتی دی اپ‌ها (DApps) و قراردادهای هوشمند اتریوم را به zkEVM ها بدون نیاز به دوباره کاری، به ZKP پورت کنند. به عبارت دیگر، zkEVMها به zk-rollup‌ها اجازه می‌دهند تا علاوه بر مبادله توکن‌ها و پرداخت‌هایی که قبلاً بدون zkEVM پشتیبانی می‌شدند، قراردادهای هوشمند را اجرا کنند.

به دلیل ویژگی سازگاری EVM، توسعه‌دهندگان می‌توانند با استفاده از ابزارهای EVM و زبان برنامه نویسی موجود، سالیدیتی، محصولات جدیدی بسازند، در حالی که از امنیت پیشرفته zkEVM، بهره می‌برند. همین مزایا برای کاربران نیز صدق می‌کند؛ آن‌ها می‌توانند به استفاده از دی اپ‌ها و سایر ابزارها، اما با امنیت و حریم خصوصی بیشتر ادامه دهند.

بیشتر بخوانید: هر آنچه باید از آپدیت Bedrock آپتیمیزم بدانید!

EVM-compatible چه تفاوتی با EVM-equivalence دارد؟

هنگامی که یک بلاک چین سازگار با EVM یا EVM-compatible شناخته می‌شود، به این معنی است که محیطی را ارائه می‌دهد که می‌تواند دی اپ‌های نوشته‌شده با زبان برنامه نویسی سالیدیتی را مستقر کند. سالیدیتی برای توسعه قراردادهای هوشمندی طراحی شده است که در شبکه اتریوم اجرا می‌شوند.

در واقع، توسعه‌دهندگان اتریوم می‌توانند کد برنامه‌های غیرمتمرکز موجود را از اتریوم کپی و جای‌گذاری کنند و آن را با کمترین تغییرات در سایر زنجیره‌های سازگار با EVM مستقر کنند. برای کاربران، آدرس زنجیره سازگار با EVM با آدرس اتریوم آنها یکسان است.

این بدان معناست که آدرس‌ها با کیف پول‌های رایج مانند متامسک (Metamask) و تراست ولت (Trust Wallet) سازگار هستند. در حال حاضر، زنجیره‌های اصلی سازگار با EVM عبارت‌اند از BNB Chain، Avalanche C-Chain و Polygon.

EVM compatibility را نباید با EVM equivalence اشتباه گرفت، به این معنی که از دیدگاه توسعه‌دهنده دی اپ، رول آپ‌های لایه 2 تقریباً با لایه 1 اتریوم یکسان هستند.

EVM equivalence شبیه به بازیابی فایل‌ها و تنظیمات از طریق Apple Cloud است، زمانی که رایانه قبلی و رایانه جدید کاربر هر دو بر روی سیستم‌عامل اپل اجرا شوند.

در مقابل، EVM compatibility به این معنی است که اگر یک رایانه جدید به سیستم ویندوز منتقل شود، فایل‌های اصلی باید از طریق فضای ذخیره‌سازی ابری دانلود شده و برای بازیابی تنظیمات و فایل‌های قدیمی تبدیل شوند.

انواع مختلف ZkEVM چیست؟

تولید و تأیید اعتبار مستقیم ZKP با استفاده از EVM بسیار کند است زیرا اتریوم در ابتدا برای پشتیبانی از فناوری ZKP طراحی نشده بود. در برخی موارد، ممکن است این فرآیند چندین ساعت طول بکشد. با این حال، ایجاد تعادل بین EVM compatibility و کارایی ZKP ضروری است.

ویتالیک بوترین، بنیانگذار اتریوم، zkEVM ها را به چهار نوع زیر دسته بندی کرد:

نوع 1: معادل در سطح اجماع – (کاملاً معادل با اتریوم)

در سطح اجماع (Consensus)، یک zkEVM نوع 1 معادل اتریوم است و صورت وضعیت زنجیره zkEVM و تراکنش‌های آن با اتریوم یکسان است. آنها می‌توانند به طور متقابل بلاک‌ها را تأیید کنند و مستقیماً توسط کلاینت‌های اتریوم استفاده شوند.

zkEVM های نوع 1 شبکه اتریوم را مقیاس‌پذیرتر می‌کنند و می‌توانند مستقیماً به شبکه اصلی اتریوم معرفی شوند. نقطه‌ضعف آنها این است که راندمان ZKP بسیار پایین است و برای تأیید نیاز به مقدار زیادی محاسبات دارد. راه‌حل آن استفاده از اعتبارسنجی موازی در مقیاس بزرگ یا مدارهای مجتمع تخصصی برای zk-SNARK ها در آینده است.

zkEVM های نوع 1 با راندمان ZK بالا ایدئال‌ترین شکل zkEVM خواهند بود. در حال حاضر، پروژه‌های زیادی در حال ساخت این نوع zkEVM هستند.

بیشتر بخوانید: هزینه تراکنش انتقال از لایه1 به لایه2 اتریوم چقدر است؟ چطور این کارمزد را کاهش دهیم؟

نوع 2: معادل در سطح بایت کد – (کاملاً معادل EVM)

نوع 2 کاملاً معادل با EVM است اما نه با اتریوم. این رول آپ نوع از نظر ساختار داده (مانند ساختار بلوک و درخت وضعیت) با اتریوم متفاوت است و برخی از عملیات پشته را که مناسب ZK نیستند حذف می‌کند.

این رول آپ به طور کامل با دی اپ‌های موجود اتریوم، ابزارهای رفع باگ و زیرساخت توسعه‌دهندگان سازگار است. معادل در سطح بایت کد می‌تواند زمان های اثبات را افزایش دهد، البته نه به طور قابل توجهی. یک نقطه‌ضعف واضح نوع 2 این است که گران است، با ZK هم افزایی ندارد و بازده پایین و گرانی دارد.

نوع 2.5: مشابه نوع 2 اما با تغییراتی در هزینه گس

نوع 2.5 دارای مزایا و معایب نوع 2 است اما هزینه گس کمی کمتر دارد.

نوع 3: معادل در سطح بایت کد – (تقریباً معادل EVM)

نوع 3 «سازگاری» را برای بهبود کارایی ZK قربانی می‌کند. توابعی را که پیاده‌سازی آنها در zkEVM دشوار است، مانند precompiles، حذف می‌کند، بنابراین برخی از کدهای مورد استفاده در دی اپ‌های که به این تابع نیاز دارند باید بازنویسی شوند.

نوع 4: معادل در سطح زبان توسعه – (زبان سطح بالا معادل با EVM)

EVMهای نوع 4 بالاترین عملکرد ZK را دارند اما سازگاری نسبتاً پایین‌تری دارند.

جمع بندی

در این مقاله به این پرسش که ZKEvm چیست؟ پاسخ دادیم و انواع رول‌آپ‌های ZkEVM را بررسی کردیم. هدف اصلی پیاده سازی zkEVM گسترش پشتیبانی از محاسبات ZKP به اجرای قراردادهای هوشمند و گسترش دی اپ‌ها به تمام پروتکل‌های سازگار با EVM است. اما برنامه‌های کاربردی ZKPs در اینجا متوقف نمی‌شوند.

فناوری ZKP به طور بالقوه می‌تواند با موارد استفاده وب2 سازگار باشد. ترکیب حوزه‌های مختلف وب2 با ZKP می‌تواند برنامه‌های وب3 را روان‌تر و کاربرپسند تر کند. همچنین به کاربرانی که به مرورگرهای اینترنتی سنتی عادت کرده‌اند اجازه دسترسی به وب3 را می‌دهد و به نوبه خود باعث پذیرش بیشتر وب3 می‌شود.

سوالات متداول