Validity Rollups: Лучшее решение для масштабирования Ethereum?
Валидные роллапсы (VRs), также называемые zk-роллапсами, считаются наиболее перспективным решением для увеличения пропускной способности Ethereum безопасным и децентрализованным способом. Основная идея этого решения для масштабирования заключается в использовании доказательства валидности для проверки вычислений. Его работа основана на следующем принципе:
Операторы переместят выполнение транзакций в оффлайн-среду ( второго уровня ) для обработки. После обработки большого объема транзакций, операторы второго уровня возвращают результаты для применения к состоянию Эфир, одновременно предоставляя доказательства действительности для проверки целостности оффлайн-выполнения. Это доказательство гарантирует, что все транзакции в партии действительны и автоматически проверяются контрактом на блокчейне. Это позволяет Эфир применять результаты к своему состоянию.
Необходимо отметить, что Validity Rollups часто неправильно называют нулевыми знаниями, но это не точно. Большинство Validity Rollup не используют ZKP и не предназначены для обеспечения конфиденциальности. Поэтому термин "Validity Rollup" является более точным.
Внецепочная виртуальная машина
Виртуальная машина ( VM ) — это среда, в которой можно выполнять программы, похожая на запуск операционной системы Windows на Mac. Она выполняет вычисления на основе определённых входных данных и переключается между состояниями. Эфирная виртуальная машина ( EVM ) — это ВМ для выполнения смарт-контрактов Ethereum.
Нулевое знание виртуальной машины ( zkVM ) — это среда выполнения программ, которая может генерировать легко проверяемые доказательства действительности, чтобы подтвердить, что программа была выполнена правильно. "zkEVM" обычно относится к использованию Ethereum виртуальной машины ( EVM ) и возможности доказательства выполнения EVM. Этот термин может быть вводящим в заблуждение, поскольку сама EVM не генерирует эти доказательства; наоборот, доказательства создаются отдельным механизмом доказательства, который берет за основу результаты выполнения EVM. Кроме того, эти доказательства сосредоточены на действительности, а не на конфиденциальности, поэтому они не являются полноценными доказательствами нулевого знания.
Хотя все Validity Rollups нацелены на использование доказательства валидности для масштабирования Ethereum, они по-разному выбирают VM для выполнения оффчейн-транзакций. Многие Validity Rollups выбирают копировать дизайн EVM (, поэтому их называют "zkEVM rollups" ), пытаясь воспроизвести Ethereum на L2 rollup. В то время как другой подход использует специально разработанную новую VM - Cairo VM (CVM), предназначенную для оптимизации эффективности доказательства валидности.
У этих двух методов есть свои плюсы и минусы, но zkEVM жертвует производительностью ради совместимости с Ethereum, в то время как Cairo VM ставит производительность выше совместимости, уделяя приоритетное внимание масштабируемости.
Метод zkEVM
zkEVM нацелен на то, чтобы полностью перенести опыт Ethereum на Layer-2 блокчейны. Его цель заключается в том, чтобы воспроизвести среду разработки Ethereum в виде сводки. С помощью zkEVM разработчики могут писать смарт-контракты или переносить смарт-контракты на более масштабируемые решения, не меняя кода и не отказываясь от своих инструментов EVM ( и смарт-контрактов ).
Основным недостатком этого подхода является снижение потенциала масштабируемости доказательства эффективности. Поскольку zkEVM стремится быть совместимым с Ethereum, он работает медленнее и требует больше ресурсов. В отличие от CVM, EVM при проектировании не учитывал эффективность доказательства. Это ограничивает использование оптимизаций, которые могут повысить эффективность и масштабируемость, что в конечном итоге влияет на общую производительность системы.
Проблемы доказуемости EVM
Основная проблема метода zkEVM связана с первоначальным дизайном EVM - он не был разработан для работы в среде доказательства действительности. Следовательно, усилия по отражению его функциональности не могут в полной мере раскрыть потенциал доказательства действительности, что приводит к низкой эффективности. Эта низкая эффективность в конечном итоге влияет на общую производительность системы. Совместимость EVM с доказательством действительности ограничивается следующими факторами:
EVM использует стековую модель, в то время как доказательство корректности более подходит для регистровой модели. Стековая характеристика EVM увеличивает сложность доказательства правильности его выполнения, а также делает предоставление прямой поддержки для его родной инструментальной цепочки более сложным.
Хранение Ethereum сильно зависит от Keccak и большого дерева Меркла Патриции, оба из которых не способствуют доказательству эффективности и увеличивают нагрузку на доказательства. Например, Keccak работает быстро на архитектуре x86, но требует 90 тыс. шагов для доказательства. В то время как «дружественная к zk» хеш-функция Pedersen требует всего 32 шага. Даже при использовании рекурсивного сжатия использование Keccak в zkEVM означает, что пользователям придется нести значительные затраты на ресурсы доказателей.
Таким образом, различные решения zkEVM предоставляют различные уровни поддержки инструментам Ethereum - чем выше совместимость zkEVM с Эфиром, тем хуже производительность.
Методы Cairo-VM
В отличие от zkEVM, который потратил много времени на разработку, чтобы "подстроить EVM под Validity Rollups", Cairo-VM использует совершенно новый специализированный дизайн виртуальной машины и добавляет поддержку инструментов Ethereum в качестве дополнительного уровня. Это метод, используемый Starknet, который был запущен в ноябре 2021 года и является разрешенным Validity Rollup. Starknet - это первый Validity Rollup, который предлагает универсальную платформу для смарт-контрактов на полностью совместимой сети.
Starknet использует Cairo-VM (CVM), что является языком высокого уровня с тем же названием. Cairo-VM специально разработан для эффективной генерации доказательств корректности выполнения программ.
Используя виртуальную машину и язык Cairo(, мы получили:
Оптимизированное доказательство эффективности - каждая инструкция имеет действительное алгебраическое представление
Язык Rust, используемый для написания доказуемых программ
Промежуточное представление между расширенным Cairo и ассемблером Cairo )VM (, позволяющее эффективно выполнять код Cairo.
Разработка новых языков может быть настроена в соответствии с конкретными потребностями и оснащена функциями, которые ранее не удовлетворялись.
Cairo и кодирование многообразия
Язык Cairo изначально был предназначен для упрощения процесса генерации доказательств действительности и упрощения добавления функций и сложной бизнес-логики в StarkEx. Программы на Cairo компилируются в алгебраический машинный код - цифровую последовательность, выполняемую фиксированной виртуальной машиной. С помощью Cairo сложность генерации математических ограничений, описывающих вычисления, абстрагируется и фиксированный набор ограничений ) в целом содержит менее 50 ограничений (. Таким образом, разработчики могут использовать доказательства действительности для расширения своих приложений, не понимая базовую математику и инфраструктуру, просто используя знакомый им синтаксис для написания кода.
Starknet акцентирует внимание на инновациях, что проявляется в его разнообразных подходах к коду. Cairo использует STARKs для достижения оптимальной масштабируемости, которая не ограничивается только теми, кто напрямую пишет контракты на Cairo. Разработчики могут выбрать наиболее подходящий для них метод:
Прямое написание кода в Cairo: с выходом Cairo 1.0 разработчики теперь могут использовать эргономичный и безопасный язык, похожий на Rust, что делает написание программной логики более простым и менее подверженным ошибкам.
Совместимость с Solidity: Разработчики Solidity могут писать код, который может использоваться Cairo VM. Этот подход предоставляет опыт разработки, аналогичный Ethereum, и позволяет переносить смарт-контракты Solidity на Starknet. Существует два способа реализации:
Трансляция: преобразование исходного кода одного языка программирования в другой. Некоторые команды создали транслятор Warp для преобразования кода Solidity в Cairo. Warp делает смарт-контракты Solidity переносимыми на Starknet, эффективно превращая их в zkEVM типа 4. Он уже использовался для трансляции и развертывания некоторых контрактов DEX с минимальными изменениями.
zkEVM на Starknet: Cairo VM может использоваться для доказательства выполнения другой VM. Kakarot — это zkEVM, написанный на Cairo, который может использоваться для запуска смарт-контрактов Ethereum на Starknet. Cairo VM и zkEVM не являются конкурирующими решениями, мы можем одновременно иметь и Cairo VM, и zkEVM!
Несмотря на короткое время существования, Cairo стал четвертым по популярности языком смарт-контрактов по рейтингу TVL и получил более 350 миллионов долларов финансирования.
Резюме
zkEVM предназначен для копирования среды Ethereum в rollup и позволяет разработчикам использовать знакомые инструменты Ethereum. Однако этот подход ограничивает весь потенциал доказательства эффективности и может быть ресурсоемким.
Cairo VM разработан специально для систем доказательства эффективности и не ограничивается EVM. Он поддерживается новым, безопасным и эргономичным языком программирования типа Rust под названием Cairo 1.0, формируя мощный инструмент, предназначенный для достижения максимальной эффективности расширения Ethereum с использованием STARK-доказательств.
Продолжающийся прогресс Cairo и рост разнообразных вариантов разработки, таких как Kakarot zkEVM и Warp, вдохновляют. С переходом приложений на основе Cairo в стадию производства демонстрируются мощные возможности Cairo, и можно с уверенностью сказать, что в будущем он будет использован для более амбициозных проектов.
Благодаря множеству путей расширения STARK и другим путям, которые обязательно появятся в ближайшие несколько месяцев, разработчики теперь обладают беспрецедентной способностью контролировать расширение блокчейна.
![Почему Validity Rollups считаются самым перспективным способом масштабирования Ethereum?])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-12eef6e2fc5e11f187106bdd011fd720.webp(
На этой странице может содержаться сторонний контент, который предоставляется исключительно в информационных целях (не в качестве заявлений/гарантий) и не должен рассматриваться как поддержка взглядов компании Gate или как финансовый или профессиональный совет. Подробности смотрите в разделе «Отказ от ответственности» .
10 Лайков
Награда
10
7
Репост
Поделиться
комментарий
0/400
RektRecovery
· 08-13 08:25
meh... еще одна уязвимая поверхность, которая ждет своего использования, если честно
Посмотреть ОригиналОтветить0
fomo_fighter
· 08-13 03:30
L2 должен был уже так быстро бегать и На луну.
Посмотреть ОригиналОтветить0
just_here_for_vibes
· 08-12 17:26
Может ли второй уровень победить старого V?
Посмотреть ОригиналОтветить0
ZkSnarker
· 08-11 05:15
ну, технически роллапы — это просто красивые механизмы пакетирования, если честно
Посмотреть ОригиналОтветить0
GateUser-7b078580
· 08-11 03:05
Смотреть на изменения в тенденции Газ, кажется, придется ждать еще несколько лет
Посмотреть ОригиналОтветить0
Fren_Not_Food
· 08-11 02:45
Эфир действительно жарил старые блюда до небес, не так ли?
Посмотреть ОригиналОтветить0
WalletManager
· 08-11 02:42
Пакеты обрабатываются слишком медленно, риски по контракту невыносимы.
Валидность Роллапов: Конкуренция между EVM и Cairo VM открывает новое направление для масштабирования Ethereum
Validity Rollups: Лучшее решение для масштабирования Ethereum?
Валидные роллапсы (VRs), также называемые zk-роллапсами, считаются наиболее перспективным решением для увеличения пропускной способности Ethereum безопасным и децентрализованным способом. Основная идея этого решения для масштабирования заключается в использовании доказательства валидности для проверки вычислений. Его работа основана на следующем принципе:
Операторы переместят выполнение транзакций в оффлайн-среду ( второго уровня ) для обработки. После обработки большого объема транзакций, операторы второго уровня возвращают результаты для применения к состоянию Эфир, одновременно предоставляя доказательства действительности для проверки целостности оффлайн-выполнения. Это доказательство гарантирует, что все транзакции в партии действительны и автоматически проверяются контрактом на блокчейне. Это позволяет Эфир применять результаты к своему состоянию.
Необходимо отметить, что Validity Rollups часто неправильно называют нулевыми знаниями, но это не точно. Большинство Validity Rollup не используют ZKP и не предназначены для обеспечения конфиденциальности. Поэтому термин "Validity Rollup" является более точным.
Внецепочная виртуальная машина
Виртуальная машина ( VM ) — это среда, в которой можно выполнять программы, похожая на запуск операционной системы Windows на Mac. Она выполняет вычисления на основе определённых входных данных и переключается между состояниями. Эфирная виртуальная машина ( EVM ) — это ВМ для выполнения смарт-контрактов Ethereum.
Нулевое знание виртуальной машины ( zkVM ) — это среда выполнения программ, которая может генерировать легко проверяемые доказательства действительности, чтобы подтвердить, что программа была выполнена правильно. "zkEVM" обычно относится к использованию Ethereum виртуальной машины ( EVM ) и возможности доказательства выполнения EVM. Этот термин может быть вводящим в заблуждение, поскольку сама EVM не генерирует эти доказательства; наоборот, доказательства создаются отдельным механизмом доказательства, который берет за основу результаты выполнения EVM. Кроме того, эти доказательства сосредоточены на действительности, а не на конфиденциальности, поэтому они не являются полноценными доказательствами нулевого знания.
Хотя все Validity Rollups нацелены на использование доказательства валидности для масштабирования Ethereum, они по-разному выбирают VM для выполнения оффчейн-транзакций. Многие Validity Rollups выбирают копировать дизайн EVM (, поэтому их называют "zkEVM rollups" ), пытаясь воспроизвести Ethereum на L2 rollup. В то время как другой подход использует специально разработанную новую VM - Cairo VM (CVM), предназначенную для оптимизации эффективности доказательства валидности.
У этих двух методов есть свои плюсы и минусы, но zkEVM жертвует производительностью ради совместимости с Ethereum, в то время как Cairo VM ставит производительность выше совместимости, уделяя приоритетное внимание масштабируемости.
Метод zkEVM
zkEVM нацелен на то, чтобы полностью перенести опыт Ethereum на Layer-2 блокчейны. Его цель заключается в том, чтобы воспроизвести среду разработки Ethereum в виде сводки. С помощью zkEVM разработчики могут писать смарт-контракты или переносить смарт-контракты на более масштабируемые решения, не меняя кода и не отказываясь от своих инструментов EVM ( и смарт-контрактов ).
Основным недостатком этого подхода является снижение потенциала масштабируемости доказательства эффективности. Поскольку zkEVM стремится быть совместимым с Ethereum, он работает медленнее и требует больше ресурсов. В отличие от CVM, EVM при проектировании не учитывал эффективность доказательства. Это ограничивает использование оптимизаций, которые могут повысить эффективность и масштабируемость, что в конечном итоге влияет на общую производительность системы.
Проблемы доказуемости EVM
Основная проблема метода zkEVM связана с первоначальным дизайном EVM - он не был разработан для работы в среде доказательства действительности. Следовательно, усилия по отражению его функциональности не могут в полной мере раскрыть потенциал доказательства действительности, что приводит к низкой эффективности. Эта низкая эффективность в конечном итоге влияет на общую производительность системы. Совместимость EVM с доказательством действительности ограничивается следующими факторами:
EVM использует стековую модель, в то время как доказательство корректности более подходит для регистровой модели. Стековая характеристика EVM увеличивает сложность доказательства правильности его выполнения, а также делает предоставление прямой поддержки для его родной инструментальной цепочки более сложным.
Хранение Ethereum сильно зависит от Keccak и большого дерева Меркла Патриции, оба из которых не способствуют доказательству эффективности и увеличивают нагрузку на доказательства. Например, Keccak работает быстро на архитектуре x86, но требует 90 тыс. шагов для доказательства. В то время как «дружественная к zk» хеш-функция Pedersen требует всего 32 шага. Даже при использовании рекурсивного сжатия использование Keccak в zkEVM означает, что пользователям придется нести значительные затраты на ресурсы доказателей.
Таким образом, различные решения zkEVM предоставляют различные уровни поддержки инструментам Ethereum - чем выше совместимость zkEVM с Эфиром, тем хуже производительность.
Методы Cairo-VM
В отличие от zkEVM, который потратил много времени на разработку, чтобы "подстроить EVM под Validity Rollups", Cairo-VM использует совершенно новый специализированный дизайн виртуальной машины и добавляет поддержку инструментов Ethereum в качестве дополнительного уровня. Это метод, используемый Starknet, который был запущен в ноябре 2021 года и является разрешенным Validity Rollup. Starknet - это первый Validity Rollup, который предлагает универсальную платформу для смарт-контрактов на полностью совместимой сети.
Starknet использует Cairo-VM (CVM), что является языком высокого уровня с тем же названием. Cairo-VM специально разработан для эффективной генерации доказательств корректности выполнения программ.
Используя виртуальную машину и язык Cairo(, мы получили:
Разработка новых языков может быть настроена в соответствии с конкретными потребностями и оснащена функциями, которые ранее не удовлетворялись.
Cairo и кодирование многообразия
Язык Cairo изначально был предназначен для упрощения процесса генерации доказательств действительности и упрощения добавления функций и сложной бизнес-логики в StarkEx. Программы на Cairo компилируются в алгебраический машинный код - цифровую последовательность, выполняемую фиксированной виртуальной машиной. С помощью Cairo сложность генерации математических ограничений, описывающих вычисления, абстрагируется и фиксированный набор ограничений ) в целом содержит менее 50 ограничений (. Таким образом, разработчики могут использовать доказательства действительности для расширения своих приложений, не понимая базовую математику и инфраструктуру, просто используя знакомый им синтаксис для написания кода.
Starknet акцентирует внимание на инновациях, что проявляется в его разнообразных подходах к коду. Cairo использует STARKs для достижения оптимальной масштабируемости, которая не ограничивается только теми, кто напрямую пишет контракты на Cairo. Разработчики могут выбрать наиболее подходящий для них метод:
Прямое написание кода в Cairo: с выходом Cairo 1.0 разработчики теперь могут использовать эргономичный и безопасный язык, похожий на Rust, что делает написание программной логики более простым и менее подверженным ошибкам.
Совместимость с Solidity: Разработчики Solidity могут писать код, который может использоваться Cairo VM. Этот подход предоставляет опыт разработки, аналогичный Ethereum, и позволяет переносить смарт-контракты Solidity на Starknet. Существует два способа реализации:
Трансляция: преобразование исходного кода одного языка программирования в другой. Некоторые команды создали транслятор Warp для преобразования кода Solidity в Cairo. Warp делает смарт-контракты Solidity переносимыми на Starknet, эффективно превращая их в zkEVM типа 4. Он уже использовался для трансляции и развертывания некоторых контрактов DEX с минимальными изменениями.
zkEVM на Starknet: Cairo VM может использоваться для доказательства выполнения другой VM. Kakarot — это zkEVM, написанный на Cairo, который может использоваться для запуска смарт-контрактов Ethereum на Starknet. Cairo VM и zkEVM не являются конкурирующими решениями, мы можем одновременно иметь и Cairo VM, и zkEVM!
Несмотря на короткое время существования, Cairo стал четвертым по популярности языком смарт-контрактов по рейтингу TVL и получил более 350 миллионов долларов финансирования.
Резюме
zkEVM предназначен для копирования среды Ethereum в rollup и позволяет разработчикам использовать знакомые инструменты Ethereum. Однако этот подход ограничивает весь потенциал доказательства эффективности и может быть ресурсоемким.
Cairo VM разработан специально для систем доказательства эффективности и не ограничивается EVM. Он поддерживается новым, безопасным и эргономичным языком программирования типа Rust под названием Cairo 1.0, формируя мощный инструмент, предназначенный для достижения максимальной эффективности расширения Ethereum с использованием STARK-доказательств.
Продолжающийся прогресс Cairo и рост разнообразных вариантов разработки, таких как Kakarot zkEVM и Warp, вдохновляют. С переходом приложений на основе Cairo в стадию производства демонстрируются мощные возможности Cairo, и можно с уверенностью сказать, что в будущем он будет использован для более амбициозных проектов.
Благодаря множеству путей расширения STARK и другим путям, которые обязательно появятся в ближайшие несколько месяцев, разработчики теперь обладают беспрецедентной способностью контролировать расширение блокчейна.
![Почему Validity Rollups считаются самым перспективным способом масштабирования Ethereum?])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-12eef6e2fc5e11f187106bdd011fd720.webp(