ما هو ZkEVM وكيف يمكنه تعزيز النظام البيئي للإيثريوم؟

لم يفكر مطورو الإيثيريوم الأصليون في تقنية ZKP عندما اقترحوا الشبكة لأول مرة في عام 2014. ومع ذلك في السنوات الأخيرة اكتسبت ZKP الاهتمام الكبير ومن المتوقع أن تلعب دوراً أكثر بروزاً في مساحة البلوكتشين. على هذا النحو تكثفت الجهود المبذولة للجمع بين تقنية ZKP وآلة الإيثيريوم الافتراضية. لفهم ماهية zkEVM دعنا أولاً نراجع بإيجاز مفهوميه الأساسيين: zk-rollups و EVM.

اقرأ أيضاً: ما هي بلازما الإيثيريوم؟

ما هي zk-rollups؟

الإظهار هو حل تحجيم يجمع العديد من عمليات تنفيذ المعاملات خارج السلسلة الرئيسية ويرسل البيانات مرة أخرى إلى الشبكة الرئيسية كمعاملة واحدة. تعمل هذه العملية على زيادة الإنتاجية مع تقليل تكلفة تنفيذ هذه المعاملات. على الإيثيريوم يتم ضغط المعاملات داخل مجموعة التحديثات وإرسالها إلى شبكة الإيثيريوم الرئيسية لتكلفة التحقق من معاملة واحدة. توفر شبكة الإيثيريوم الرئيسية التسوية وتتحقق من بيانات المعاملات الواردة في مجموعة التحديثات.

zk-rollup هو نوع من التجميع يستخدم تقنية ZKP، وهي تقنية تشفير تسمح بالتحقق من صحة جزء من المعلومات دون الكشف عن المعلومات نفسها. لا تحتاج zk-rollups إلى نشر جميع بيانات المعاملات على شبكة الإيثيريوم الرئيسية يحتاجون فقط إلى اختلافات الحالة مثل التغييرات في حالة حساب المستخدم وإثبات الصلاحية و تخفيض رسوم الغاز في هذه العملية.

يأتي أمان zk-rollups من تشفير ZKP حيث يتم استخدام وسائل التشفير للتحقق من الإثبات وتحقيق عدم الثقة. هذا يختلف عن عمليات التجميع الأخرى مثل عمليات التجميع المتفائلة، التي يأتي أمنها من نظرية اللعبة الاقتصادية حيث يتم تثبيط الجهات الفاعلة السيئة بسبب الخسائر المحتملة ويتم تحفيز المنافسين من خلال الحوافز.

ما هو EVM؟

EVM هي آلة حالة يعمل فيها نظام حساب الإيثيريوم والعقود الذكية. يؤدي كل تنفيذ ذكي للعقد إلى انتقال EVM من حالة قديمة إلى حالة جديدة. يحدد EVM قاعدة حساب الحالات الجديدة والصالحة من كتلة إلى أخرى.

الدولة هي مفهوم مهم في الإيثيريوم، إنها بنية بيانات Merkle Patricia Trie التي تمثل الحالة الحالية للإيثيريوم وتسمح لأي شخص بتتبع معلومات المعاملات من الكتلة الحالية وصولا إلى كتلة التكوين. توجد جميع العقد المشاركة في الحفاظ على الإيثيريوم لضمان الاستمرارية والإجماع، مما يسمح لكل عقدة برؤية الحالة الحالية بالضبط. تلعب إدارة القيمة المكتسبة دوراً مهماً في الحفاظ على هذا الاتساق.

كيف يعمل ZkEVM؟

لا يدعم EVM ZKPs افتراضياً. يهدف zkEVM إلى ضمان استمرارية حالة الإيثيريوم مع تقديم دليل على صحة جميع المعلومات. بهذه الطريقة يتم التحقق من العوامل المختلفة التي ينطوي عليها حساب هذه العمليات مع الحفاظ على الأمان والخصوصية.

يقوم zkEVM بذلك عن طريق تكرار بيئة الإيثيريوم كتراكمات zk. يأخذ الحالة الأولية ويحسب جميع المعاملات ثم يخرج حالة جديدة ومحدثة مع ZKP المصاحب. يتم تقديم هذا الدليل إلى عقد ذكي للتحقق يتحقق من صحة كل من مخرجات الحالة الأولية والجديدة دون الحاجة إلى التحقق من جميع المعاملات بشكل فردي.

نظراً لأن zkEVMs تعتمد على EVM يمكن للمطورين نقل Ethereum DApps والعقود الذكية بسهولة إلى zkEVMs دون الحاجة إلى القيام بأعمال تطوير ZKP. بمعنى آخر تسمح zkEVMs لـ zk-rollups بتنفيذ العقود الذكية بالإضافة إلى مقايضات الرمز المميز والمدفوعات المدعومة مسبقاً بدون zkEVMs.

نظراً لميزة التوافق في EVM يمكن للمطورين إنشاء منتجات جديدة باستخدام أدوات EVM الحالية ولغة البرمجة ، Solidity ، مع الاستمتاع بالأمان المعزز الذي يأتي مع zkEVM. تنطبق نفس المزايا على المستخدمين أيضاً يمكنهم الاستمرار في استخدام نفس التطبيقات اللامركزية والأدوات المألوفة ولكن مع مزيد من الأمان والخصوصية.

توافق EVM مقابل مكافئ EVM

عندما يشار إلى البلوكتشين على أنه متوافق مع EVM، فهذا يعني أنه يوفر بيئة يمكنها نشر DApps المكتوبة بلغة برمجة Solidity. تم تصميم Solidity لتطوير العقود الذكية التي تعمل على شبكة الإيثيروم. في الواقع يمكن لمطوري الإيثيريوم نسخ ولصق رمز DApps الحالي من الإيثيريوم ونشره على سلاسل أخرى متوافقة مع EVM مع الحد الأدنى من التعديلات. بالنسبة للمستخدمين فإن أي عنوان سلسلة متوافق مع EVM هو نفسه عنوان الإيثيريوم الخاص بهم.

هذا يعني أن العناوين متوافقة مع المحافظ السائدة مثل ميتاماسك و ترست ووليت. حالياً تشمل السلاسل الرئيسية المتوافقة مع EVM سلسلة BNB وسلسلة Avalanche C ومضلع. لا ينبغي الخلط بين توافق EVM وتكافؤ EVM، مما يعني أنه من منظور مطور DApp، فإن مجموعات الطبقة 2 متطابقة تقريباً مع الطبقة الأولى من الإيثيريوم.

لاستخدام تشبيه نظام التشغيل فإن مكافئ EVM يشبه استعادة الملفات والإعدادات من خلال Apple Cloud إذا كان كل من الكمبيوتر السابق للمستخدم والكمبيوتر الجديد يعملان على نظام تشغيل Apple. في المقابل يعني توافق EVM أنه إذا تحول جهاز كمبيوتر جديد إلى نظام Windows، فيجب تنزيل الملفات الأصلية من خلال التخزين السحابي وتحويلها لاستعادة الإعدادات المفضلة والملفات القديمة.

أنواع مختلفة من ZkEVMs

يعد إنشاء ZKPs والتحقق منها مباشرة باستخدام EVM بطيئا للغاية لأن الإيثيريوم لم يتم تصميمه في الأصل لدعم تقنية ZKP. في بعض الحالات قد يستغرق الأمر عدة ساعات. وبالتالي من الضروري تحقيق توازن بين توافق EVM وكفاءة ZKP.

قام مؤسس Ethereum Vitalik Buterin بتصنيف zkEVMs إلى الأنواع الأربعة التالية. على غرار المعضلة الثلاثية بلوكتشين، لكل منها مقايضات مختلفة بين كفاءة أداء ZKP وتوافق EVM.

النوع 1: التكافؤ على مستوى الإجماع zkEVM المكافئ تماماً للإيثيريوم

على مستوى الإجماع فإن النوع 1 zkEVM المعروف أيضاً باسم التجميع المكرس يعادل الإيثيريوم وحالة سلسلة zkEVM والمعاملات مماثلة لتلك الخاصة بالإيثيريوم. يمكنهم التحقق بشكل متبادل من الكتل واستخدامها مباشرة مع عملاء تنفيذ الإيثيريوم.

النوع 1 zkEVMs يجعل الإيثيريوم نفسه أكثر قابلية للتطوير ويمكن إدخاله مباشرة على شبكة الإيثيريوم الرئيسية. العيب هو أن كفاءة ZKP ضعيفة للغاية وتتطلب قدراً كبيراً من الحساب للتحقق منها. الحل هو استخدام مدققين متوازيين على نطاق واسع أو دوائر متكاملة متخصصة ل zk-SNARKs في المستقبل.

النوع 1 zkEVMs مع كفاءة ZK العالية سيكون الشكل الأكثر مثالية من zkEVM. حالياً هناك العديد من المشاريع بناء أو استكشاف هذا النوع من zkEVM.

النوع 2: تكافؤ على مستوى الرمز البايت مكافئ تماماً ل EVM

النوع 2 يعادل تماماً EVM ولكن ليس الإيثيريوم. وهو يختلف عن الإيثيريوم من حيث هياكل البيانات (مثل بنية الكتلة وشجرة الحالة) ويحذف بعض عمليات المكدس غير الملائمة ل ZK.

اقرأ أيضاً: كل ما يجب معرفته عن التطبيقات اللامركزية (Dapps)

إنه متوافق تماماً مع تطبيقات التطبيقات اللامركزية الحالية وأدوات تصحيح الأخطاء والبنية التحتية للمطورين في الإيثيريوم. يمكن أن يؤدي التكافؤ على مستوى Bytecode إلى تسريع أوقات prover، وإن لم يكن بشكل كبير. الجانب السلبي الواضح للنوع 2 هو أنه مكلف، وليس تآزرياً مع ZK بكفاءة منخفضة ومكلفة.

النوع 2.5: مشابه للنوع 2 ولكن مع تعديلات على رسوم الغاز

يشترك النوع 2.5 في مزايا وعيوب النوع 2 ولكن لديه رسوم غاز أقل قليلاً.

النوع 3: تكافؤ على مستوى الرمز البايت – مكافئ تقريباً ل EVM

استنادا إلى النوع 2 يضحي النوع 3 بالتوافق لتحسين كفاءة ZK. يقوم بحذف الوظائف التي يصعب تنفيذها على zkEVM ، مثل الترجمات المسبقة لذلك يجب إعادة كتابة بعض الترميز المستخدم في DApps التي تتطلب هذه الوظيفة.

النوع 4: تطوير التكافؤ على مستوى اللغة – لغة عالية المستوى مكافئة ل EVM

تتمتع EVMs من النوع 4 بأعلى أداء ZK ولكن توافقها دون المستوى نسبياً.