بتلخيص طويل لقصير

• تكنولوجيا البرهان بدون معرفة تضمن سلامة وصحة وخصوصية العمليات الحسابية، مع تطبيقات في توسيع قدرات سلسلة الكتل والخصوصية.
• كل من zk-SNARK و zk-STARK لديهما مزاياهما، وتوازن الجمع بينهما يحمل المزيد من الإمكانيات.
• يمنح zkVM التطبيقات إمكانيات الدليل على عدم المعرفة الصفري ويصنف إلى تطبيقات رئيسية، EVM، أو تنفيذات قائمة على مجموعة تعليمات جديدة.
• تتضمن تكييف EVM التوافق مع EVM، والمكافئة، وامتثال المواصفات.
• zkEVM هو بيئة تفضيلية للدليل بدون معرفة تتوافق مع EVM وتنقسم إلى الإصدارات الأصلية والمترجمة.
• zkEVM الأصلي هو مستقبل إثيريوم وسلسلة الكتل.
• جهاز تصديق الصفري العام الذي يدعم نظام ال Solidity هو مستقبل Web3.

0. دلائل بدون معرفة

ها هي مقدمة بسيطة وسهلة الفهم للدليل على عدم المعرفة:

تخيل أنك في المدرسة الابتدائية. المعلم هو المدقق، وأنت، كطالب، هو الدافع. كيف يمكنك إثبات أنك تفهم الصيغة لحل المعادلات التربيعية؟ هنا يأتي امتحان الرياضيات.

سيقدم لك المعلم عشرة أسئلة ذات صلة عشوائيًا، وإذا فهمت المفهوم حقًا، فستتمكن من حلها جميعًا. خلال هذه العملية، لا داعي لحفظ أو كتابة محتوى الصيغة بشكل محدد، ولكن المعلم يمكنه بسهولة التحقق من مستوى معرفتك.

في الواقع، هذه هي الطريقة التي استخدمها تارتاليا وكاردانو (نعم، هذا هو الاسم) للتنافس حول من اكتشف الحل للمعادلة الثلاثية. كلاهما لم يرغب في الكشف عن محتوى صيغهما لبعضهما البعض، ولكن من خلال حل المشكلات، يمكنهم التحقق وتحديد ما إذا كانوا قد استوعبوا هذه المعرفة بسهولة دون الكشف عن التفاصيل.

ما هو الغرض من البراهين بدون معرفة؟ الغرض هو توفير الطاقة الحسابية وتقليل مساحة السلسلة في العملية بأكملها. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن توفر حماية الخصوصية، متماشية مع سمات العدم الثقة في تقنية البلوكشين ومبادئ التشفير.

1. SNARK و STARK

في مجال البلوكشين، يتم استخدام مصطلح "zk" أو ذكره عادةً لا يشير إلى البراهين الفعلية على عدم المعرفة، ولكنه غالبًا ما يشير إلى براهين الصحة. نظرًا للارتباك في المصطلحات، ستستمر أجزاء معينة من هذا النص في استخدام هذه المصطلحات "المستخدمة بشكل غير صحيح".

في المشهد الحالي ل blockchain ، يمكن اعتبار zk الحل الطليعي والأمثل لقابلية التوسع blockchain (ليس zk حقيقيا بل إثبات الصلاحية) ، وتقنية الخصوصية (true zk) المستخدمة في مشاريع مثل Tornado.cash و ZCash و zkSync و zk.money و Filecoin و Mina.

الحلول الفنية الحالية مقسمة أساسًا إلى فئتين: SNARK و STARK. في STARK، الحرف "S" يعني قابل للتوسيع، مما يعني أن التصريحات المثبتة لها هياكل تكرارية، بينما يدعم SNARK الدوائر التي يتم معالجتها مسبقًا لتحقيق إثباتات موجزة. من بينها، فقد احتل تنفيذ SNARKs الموقع الرائد، بينما تم اعتماد STARKs أساسًا على نطاق واسع في المنتجات التي أطلقتها StarkWare. وفيما يلي مقارنة بينهما.

من وجهة نظر Meme، STARK أفضل من SNARK (😊، Star Wars، Star Trek).

إذا كان SNARK هو مستقبل Ethereum 2.0، فإن STARK سيكون مستقبل Ethereum 3.0. بجد، مزايا STARK هي:

• رسوم الغاز الأقل (قدرة توسعية أفضل)
• حجم دفعة أكبر (قابلية توسع أفضل بكثير)
• براهين أسرع (أكثر من تحسين التوسع)
• لا توجد إعدادات موثوقة (المعلمات المولدة صالحة فقط للتطبيق الحالي، وإذا حدثت أي تعديلات، يتطلب إعداد جديد)
• الأمان ما بعد الكم

ومع ذلك، فإن الأدلة التي تم إنشاؤها بواسطة STARK كبيرة بشكل كبير من الحجم. نظرًا لبعض القيود، مثل تلك التي يفرضها WASM، قد تكون هناك حاجة إلى عمليات إضافية أثناء البناء (هنا، نشير إلى SNARK). مؤخرًا، قدم Mir تنفيذًا عمليًا لـ STARK معتمد على AIR باستخدام Starky، والذي يعد جزءًا من Plonky2 (العلاقة بين Plonky2 و Starky معقدة للغاية...). في رأيي الشخصي، على الرغم من أن الحجم يمكن تحسينه باستخدام تقنيات مختلفة، إلا أنه من الصعب ضغط تعقيد الوقت للخوارزمية نفسها بشكل أكثر.

يمكن دمج تقنيات البرهان الصفري هذه بطريقة معقولة لبناء تطبيقات أكثر قوة. على سبيل المثال، يستخدم Polygon Hermez SNARK للتحقق من صحة STARK، مما يقلل من رسوم الغاز عند نشر البرهان.

بشكل عام، SNARK و STARK هما تقنيتان ممتازتان لإثبات الصفر المعرفة، كل منهما له نقاط قوة خاصة به، وتوحيدهما بشكل معقول لديه المزيد من الإمكانيات.

2. zkVM

سابقاً ، Tornado.cash و zk.money المذكوران مشابهان من حيث البرامج التطبيقية التي تدعم فقط عمليات النقل باستخدام دلائل المعرفة الصفراء. لا تدعم الحوسبة العامة. بالمقارنة ، هذه التطبيقات لديها فقط وظيفة Bitcoin ، وأقل بكثير من Ethereum القابل للتنفيذ ، ناهيك عن بناء نظام بيئي (العقود الذكية على Bitcoin لم تنشأ بعد نظام بيئي مزدهر).

zkVM هو جهاز افتراضي يضمن الخصائص الآمنة والقابلة للتحقق والموثوقة باستخدام دلائل الصفر المعرفة. ببساطة، يأخذ حالةً قديمة وبرنامجًا كمدخلات ويُرجع حالةً جديدة. يمنح جميع التطبيقات قوةً خارقة بدلائل الصفر المعرفة.

قدمت Miden عرضًا في ETH Amsterdam ملخصًا بشكل فعال لما هو zkVM بشريحة واحدة.

مزايا zkVM:

• سهل الاستخدام: يمكن للمطورين استخدام zkVM لتشغيل البرامج وضمان الأمان الحسابي دون الحاجة إلى تعلم علم التشفير أو تطوير المعرفة الصفرية (وهذا لا يعني عدم وجود حواجز دخول).
• العالمي: يمكن لـ zkVM إنشاء دلائل لأي برنامج وعملية.
• موجز: يمكن وصف جميع VM بعدد قليل نسبيًا من القيود، دون الحاجة إلى إنشاء دائرة VM بالكامل بشكل متكرر.
• التكرار: ميزة التكرار المجانية. بالمثل لتوحيد الخاص به، يمكن إجراء التحقق من صحة VM باستخدام VM نفسه. هذا أمر مثير للاهتمام تمامًا، على سبيل المثال، يمكنك الاحتفاظ بـ zkVM داخل zkVM، على غرار مفهوم L3 المذكور من قبل StarkWare.

عيوب zkVM:

• الهندسة الحسابية المحددة: لا يمكن استخدام جميع أنظمة البرهان ذات العلم الصفري لـ zkVM.
• مشاكل الأداء: تحتاج الدوائر إلى تحسين ويمكن تحسينها بشكل خاص لبعض الحسابات.

حاليًا، هناك ثلاثة أنواع رئيسية من zkVM، مع مجموعات التعليمات الخاصة بها بين قوسين: النوع الرئيسي (WASM، RISC-V)، EVM (EVM bytecode)، ZK-Optimized (مجموعة تعليمات جديدة محسنة لدلائل الصفر المعروفة باسم Cairo و zkSync). فيما يلي جدول مقارنة لهذه الأنواع استنادًا إلى عرض ميدن في ETH أمستردام.

العديد من الأشياء التي يتم إجراؤها في النظام البيئي لتطوير المعرفة الصفرية تدور في الغالب حول تمكين المطورين من استخدام مكتبة Circom (و snarkyjs ، على سبيل المثال) أو اللغات الأخرى التي تم إنشاؤها حديثا (مثل Leo أو Cairo ، والتي لها حدودها الفريدة) لتطوير zk DApps العامة. ومع ذلك ، هذا ليس مباشرا وسهل التعلم مثل استخدام Solidity على Ethereum.

بالإضافة إلى ذلك، هناك العديد من المشاريع مثل zkSync، Scroll، أو العديد من تحت مظلة Polygon التي تقوم بتجربة حلول zkEVM أو حلول zkVM أخرى.

3. EVM

الجهاز الظاهري لإيثريوم هو جهاز الظاهري لإيثريوم، والذي يمكن أيضًا فهمه على أنه مجموعة من بيئات التنفيذ لتشغيل العقود الذكية.

على مر السنين، حاولت مختلف سلاسل الكتل العامة بشكل مستمر أن تصبح متوافقة مع EVM، مما يؤدي بالتالي إلى دمجها في النظام البيئي لتطوير إثيريوم. هذا المفهوم أدى إلى استنتاج مصطلحات مثل التوافق مع EVM، المكافئية مع EVM، وتعاريف أخرى.

• توافق EVM: التكيف على مستوى اللغة، مثلما يحدث مع Solidity.
• مكافأة EVM: التكيف على مستوى بايت كود EVM.
• تكييف مواصفات EVM: هذا هو ما يشار إليه عادة باسم zkEVM الحقيقي. في معظم الحالات، حتى يكون مجموعة فوقية محسنة متوافقة مع الإصدارات السابقة يمكن أن تقدم ميزات لم توفرها EVM، مثل التجريد الحسابي (حيث يكون كل حساب عقد ذكي).

4. zkEVM

لنقم بتفسير zkEVM بشكل أعمق. بحسب التعريف، zkEVM هو جهاز افتراضي متوافق مع EVM وأيضًا ودود تمامًا لأدلة التحقق من الصفر، مما يضمن صحة كاملة للبرامج والعمليات والمدخلات/المخرجات.

لتحقيق الحوسبة الشاملة، هناك تحديين رئيسيين في تطوير zkEVM:

أ) تعقيد الدائرة

العقود المختلفة تتطلب إنشاء دوائر مختلفة، وهذه الدوائر 'معقدة' تماماً.

هذا الجانب يعتمد بشكل رئيسي على تحسينات مختلفة. على سبيل المثال، تستخدم Aleo (على الرغم من أنها ليست من نوع ZK المباشر... فقط مثال للتحسين) أنظمة تجميع موزعة لعمليات البرهان المتزامنة، أو تحسينات الأجهزة المختلفة لتسريع.

صعوبات التصميم

يتطلب zkEVM ليس فقط إعادة بناء EVM ولكن أيضًا إعادة بناء الانتقال الكامل لحالة إثريوم باستخدام تقنية البرهان بدون معرفة.

لم يتوقع التصميم الأصلي لـ EVM تطوير zkEVM، مما أدى إلى صعوبات كبيرة. وقد أدى ذلك إلى وجود مدارسنهج مختلفة، كما هو موضح في الرسم البياني.

أو، للتمييز وفقًا لهندسة آلة افتراضية (VM)، مثلما هو موضح في الرسم البياني أدناه (شكرًا جزيلاً لشركة Scroll Tech على ملخص الصورة الأصلي!). يُشير Opcode إلى EVM Opcode. تستخدم قسم StarkWare Warp لتحويل عقود Solidity إلى عقود Cairo، أو يمكنها كتابة عقود مباشرة في Cairo، ولا تزال تحصل على تجربة تطوير جيدة ومجموعة كاملة من الأدوات.

على مستوى المطور والمستخدم، هذه الحلول لا يمكن تمييزها بشكل أساسي في رأيي. ومع ذلك، من حيث البنية التحتية، كلما تقدمت الحلول إلى اليمين، زادت مدى التوافق مع EVM. يمكنها دمجها بسلاسة مع البنية التحتية مثل Geth، ولكن تقدم التطوير عمومًا أبطأ.

5. zkEVM و zkVM

وفقًا لرأيي، فإن وجود zkEVM هو للابتكار وإصلاح نظام الأخلاق الإيثريوم، مما يسهم في ازدهار الإيثريوم ونظامه البيئي. من ناحية أخرى، قد لا يقوي وجود zkVM بالضرورة الإيثريوم، ولكنه يوفر مجالًا أوسع للتخيل.

على الرغم من أن Cairo VM في StarkNet قد لا تكون zkVM الكمال الذي تخيلته، إلا أنها يمكنها القيام بأكثر مما يمكن لـ EVM أو zkEVM فعله. تتجاوز هذه الوظائف مستوى تكميلات EIP. على Cairo VM، يمكن تشغيل نماذج التعلم الآلي، وهناك حتى منصة لنماذج التعلم الآلي يتم بناؤها على StarkNet.

بالمقارنة مع zkEVM، بناء zkVM أسهل (دون القلق بشأن دين EVM التقني)، أكثر مرونة (دون القلق بشأن تحديثات EVM)، وأسهل لتحسينه (محسن الدائرة والبرهان أبسط وأرخص بكثير من بناء zkEVM).

ومع ذلك ، فإن zkVM له عيب بسيط واحد ولكنه قد يكون قاتلا. إذا لم تتمكن zkVM من توفير توافق EVM على مستوى لغة Solidity ، فسيكون من الصعب على zkVM إنشاء نظام بيئي شامل وناضج لتطوير Web3 مشابه لنظام EVM.

قد يكون zkVM اتجاهًا أكبر يمكن أن يمكن تحسين عمودي لـ EVM وتوسيع أفقي لنظام البيئة الخاص بـ EVM، متحررًا من القيود التي تفرضها EVM.

6. مستقبل zkVM

إذا كان هناك zkVM عالمي يسمح بتنفيذ العقود الذكية بجميع لغات البرمجة، ليس فقط Solidity، وليس فقط Cairo، ولكن Rust، C++، Go، بأمان مع دليل على عدم المعرفة، هل لا يكون ذلك رائعًا؟ (حاولت Stellar، لكنها فشلت.)

كما@kelvinfichterذكر: لماذا zkEVM إذا كان zkMIPS؟@KyleSamani ذكرت: EVM علة ليست ميزة. لماذا zkEVM إذا كان zkVM؟

لم يتمكن Winterfall، Distaff، Miden VM، وغيرها من zkVMs من تحقيق مستوى عالٍ من ودية المطور. Nervos لديها RISC-V VM، ولكنها لا تستخدم تكنولوجيا البرهان الصفري.

الحل الأمثل في الوضع الحالي هو بناء WASM أو RISC-V zkVM، وأفضل بكثير إذا كان يمكنه دعم لغات مثل Rust و Go و C++، وحتى Solidity (يبدو أن zkSync قادر على إحداث مساهمات كبيرة). إذا كان هناك zkVM عالمي مثل هذا، فإنه سيكون ضربة كبيرة لـ zkEVM.

يمثل عدد مطوري Web3 حوالي 0.07٪ من جميع المطورين. هذا يعني أن عدد مطوري Solidity أقل من 0.07٪ ، وحتى عدد أقل من المطورين سيستخدمون القاهرة لكتابة العقود أو Leo لكتابة الدوائر. نتيجة لذلك ، يهدف zkVM المثالي إلى تلبية احتياجات ما يقرب من 100٪ من المطورين ، حيث يمكن لأي مطور الحصول على بيئة تنفيذ مثالية خالية من المعرفة باستخدام أي لغة برمجة تقريبا.

إذا كان يومًا ما ستهيمن Web3 والعملات المشفرة العالم، أعتقد أنه من المؤكد أن النظام البيئي EVM لن يحتل 100٪ من جميع المطورين، بل سينتقل جميع المطورين تدريجيًا إلى Web3 ومطوري Crypto. هنا حيث تكمن لمعانية zkVM العالمية.

الـzkEVM الأصلي هو مستقبل البلوكشين.

الشبكة الظاهرية zkVM هي مستقبل Web3.

إخلاء المسؤولية:

1. تم نقل هذه المقالة من [أبحاث التنبؤ]. جميع حقوق الطبع والنشر تنتمي إلى الكاتب الأصلي [ميسفيو @ Foresight Ventures]. إذا كانت هناك اعتراضات على هذه الإعادة طبع، يرجى الاتصال بالبوابة تعلمالفريق، وسيتولون على التعامل معها بسرعة.
2. إخلاء المسؤولية عن المسؤولية: الآراء والآراء الواردة في هذه المقالة هي فقط تلك المؤلف ولا تشكل أي نصيحة استثمارية.
3. تتم ترجمة المقالة إلى لغات أخرى من قبل فريق Gate Learn. ما لم يذكر غير ذلك، فإن نسخ أو توزيع أو سرقة المقالات المترجمة ممنوعة.