Следующий шаг Ethereum: преимущества и вызовы нулевых знаний

Почему следующий шаг Ethereum — это нулевое знание

В прошлом году было достигнуто несколько важных вех на дорожной карте Ethereum, которые улучшили сеть. EIP-4844 (также известный как Dencun) представил блобы и протоданкшардинг, что сделало хранение данных на порядок дешевле для второго уровня и привело к значительно более низким комиссиям за транзакции.

Тем временем Layer 2 (в основном оптимистического типа) стали более интегрированными и широко используемыми в приложениях, что позволяет совершать транзакции за меньше чем одну Пенни и улучшает базовую инфраструктуру Ethereum.

Однако, как знает любой, кто следил за комиссиями за газ, на Ethereum по-прежнему слишком много перегрузок, и с ростом реального использования блокчейнов все больше и больше децентрализованных приложений будут конкурировать за блоки и вычислительные мощности.

Не нужно быть инженером или криптографом, чтобы знать, что это неустойчиво. Мы видели, что происходит, когда Ethereum становится слишком перегруженным. В некоторые особенно напряженные моменты пользователи платили более 2 ETH только для завершения транзакции, и некоторые из этих транзакций все еще терпели неудачу, когда пользователи боролись за то, чтобы их приоритизировали.

В идеальном мире мы переместили бы как можно больше из этих вычислений вне цепочки и все равно смогли бы разместить краткое, подлежащее проверке доказательство, которое обеспечивает правильность данных и их размещение на месте.

Доказательства нулевого знания делают это возможным, но все еще сложно для блокчейнов проверять транзакции с таким количеством потенциальных возможностей в EVM, и это может быстро стать дорогостоящим. zk-rollups должны платить за специализированное оборудование, которое создает ZK-доказательство через провера, и затем это обычно необходимо преобразовать в тип доказательства, который понимает Ethereum.

Коротко говоря, оптимистичные роллапсы относительно просты и недороги для проверки, в то время как zk-rollups являются сложными и дорогими. Для малых и даже средних предприятий, которые хотят проводить часть своего бизнеса в цепочке и сохранять его конфиденциальным, zk-rollups являются правильным выбором, но проверка доказательства может стать чрезмерным расходом.

Экосистемы роллапов имеют свои собственные интересы

До этого момента брендированные L2 не проявляли интереса к модульному решению для проверки доказательств, подобному zkVerify — которое может снизить расходы на проверку более чем на 90%. Они могут принять это в будущем, но это не их текущий приоритет. В общем, крупные экосистемы L2 верят в проверку всех этих ZK-доказательств на одной цепочке и амортизацию этих затрат между пользователями.

Тем не менее, мы нашли возможность с провайдерами роллапов как услуги (RaaS), потому что они верят в модульный подход к блокчейнам и стремятся обслуживать малые и средние проекты, которые не могут позволить себе оплачивать эти затраты на проверку. Для них идея отправки доказательств на отдельную цепочку и затем отправки проверки доказательства обратно в Ethereum имеет много смысла. Как и с модульной доступностью данных, мы видим, как провайдеры RaaS с радостью принимают модульную проверку доказательств.

У крупных L2 есть два основных аргумента против данного подхода: во-первых, они считают, что это ослабляет безопасность L2, перемещая проверку доказательства на другой уровень. На самом деле, некоторые из этих L2 уже проверяют свои доказательства вне цепочки. Они просто это не анонсируют.

Их другой аргумент заключается в том, что они предпочли бы агрегировать доказательства, группируя большую партию доказательств вместе и по сути создавая «доказательство доказательств». Делая это, крупные L2 могут распределить расходы на гораздо большее количество транзакций. Однако они, похоже, не слишком беспокоятся о том, что с этим подходом может потребоваться несколько часов для агрегирования сотен доказательств, с потенциально более высокими расходами.

Агрегация имеет смысл для многих случаев использования, но не обязательно для приложения, где вы хотите что-то сделать быстро и иметь это проверенной в то же время.

В конечном итоге вам все равно придется доверять L2, на котором вы находитесь.

В некотором роде EVM застрял в 2017 году

Пока наша команда продолжала исследовать пространство ZK и отношения Ethereum с ним, мы обнаружили, что Ethereum на самом деле имеет некоторую совместимость с кривыми эллиптическими нулевого знания, использующими предкомпиляцию, что делает обработку вычислений, связанных с проверкой доказательства, более эффективной. Но в настоящее время сеть поддерживает только три математические операции на одной кривой.

Что это означает для пользователей? Поскольку некоторые zk-SNARKs не могут быть проверены, это требует обертывания доказательств в более дружелюбную форму (используя доказательство bn128), что приводит к меньшей эффективности, большему пространству для ошибок и потенциально более высоким расходам. В идеале разработчики должны иметь возможность выбирать zk-SNARK, который лучше всего подходит для их приложения, и неспособность hacerlo означает, что они должны идти на компромисс по качеству.

Технически возможно, что Ethereum со временем примет более продвинутые предкомпиляции, но на это может потребоваться много лет. Последняя предкомпиляция была внедрена в 2017 году, и с тех пор их не было.

Почему это так? Отсутствие спроса? На самом деле нецелесообразно их реализовать в Ethereum? И даже если сообщество сможет это сделать, было бы это неэффективно для выполнения вычислений с этими новыми предкомпиляциями в EVM?

Неясно. Но что ясно, так это то, что EVM нуждается в модернизации, и проверка ZK-доказательств в цепочке все еще слишком дорога для среднего случая использования. После оборудования это крупнейшие расходы при использовании zk-rollup.

В Horizen Labs мы решаем эту проблему двумя способами: предлагая модульную проверку доказательства в виде zkVerify и строя полностью совместимую с EVM цепочку с поддержкой новейших предкомпиляций нулевого знания.

Например, Horizen 2.0 построен на Substrate, который позволяет проводить обновления без форков, которые автоматически применяются сразу после голосования сообщества. Никакая работа не должна выполняться на стороне узла, и не требуется жесткий форк.

Некоторые команды предпочтут оставаться внутри специализированной экосистемы, такой как Horizen 2.0, с его собственным тесно связанным сообществом и сетевыми эффектами. Другие выберут маршрут RaaS для создания своего собственного индивидуального роллапа, и они смогут наслаждаться экономией расходов на внецепочную проверку доказательств там также.

Существует несколько способов эволюции EVM с ZK, но мы считаем, что это должно произойти до следующей волны принятия.