Какой zkEVM имеет лучшую производительность? Тест развертывания контракта Ethereum L2

Question

Автор: Джаррод Уоттс, Сборник: Block Beats

В войне расширения Ethereum накопительные пакеты Optimistic в высокой степени совместимы или даже полностью эквивалентны EVM, что приводит к неотъемлемым преимуществам Arbitrum и Optimism на пути к принятию разработчиками.Его бесшовный перенос кода с уровня 1 на уровень 2 и богатые инструменты разработки могут быстро привлечь разработчиков к адаптации, развертыванию и созданию приложений на платформе.

Напротив, серия ZK сложнее. Его присущие технические характеристики заставляют накопительные пакеты ZK настраивать свои собственные виртуальные машины, а это означает, что проектная сторона должна проделать больше работы, чтобы «интерпретировать» код из EVM или даже разработать и написать новый код с нуля. Тем не менее, несколько проектов отслеживания ZK, включая Taiko, Polygon, Linea, Scroll и ZkSync Era, запустили свои собственные реализации zkEVM.

Как святой Грааль расширения, zkEVM оказывает решающее влияние на опыт развертывания контракта разработчика Столкнувшись с множеством проектов свертки ZK, какой выбор разработчикам следует выбрать?

В этой статье собраны твиты Джаррода Уоттса, инженера по связям с разработчиками в Polygon. Развернув смарт-контракты (1 смарт-контракт Solidity и контракт NFT) в текущем популярном проекте свертки ZK, он измерил производительность zkEVM таких проектов, как Taiko, Polygon, Linea, Scroll и ZkSync Era, и сравнил их соответствующие преимущества и недостатки, а также кредиты L2 и L1. Время предоставить практическое руководство по тестированию для разработчиков, которые хотят попробовать развернуть двухуровневую систему. контракты.

Ниже приводится компиляция оригинального текста из BlockBeats:

**Что такое ЗК-ЭВМ и зачем он нужен? ****Прежде чем интерпретировать, что такое ZK-EVM, давайте разберемся, зачем нужен ZK-EVM? **

ZK Rollups обеспечивает масштабируемость и высокую производительность Ethereum.С другой стороны, решение ZK Rollups не совместимо с EVM (виртуальная машина Ethereum), а это означает, что решение ZK Rollups может поддерживать только ограниченные операции, включая передачу, чеканку или сжигание, и такие инструменты, как кошельки, должны быть разработаны для пользователей.

Поэтому нам нужны роллапы ZK, совместимые с EVM, и для этого разные компании разработали свои ZK-EVM.

ZK-EVM или EVM с нулевым разглашением — это реализация виртуальной машины Ethereum, совместимая с доказательствами с нулевым разглашением.

Основная функция ZK-EVM заключается в пакетной обработке транзакций на Ethereum L2 (уровень 2) и отправке «доказательства достоверности» пакетных транзакций обратно в Ethereum L1. В общем, zkEVM может делать все для основной сети Ethereum. Он компилирует удобочитаемый код в Solidity или Vyper в байт-код, выполняет смарт-контракты и обновляет состояние блокчейна.

Сложность создания совместимых с EVM роллапов ZK заключается в том, что Ethereum изначально не разрабатывался с учетом дружественности к ZK. Это означает, что доказательства с нулевым разглашением требуют много вычислительных ресурсов.

Среди них некоторые коды операций кода операции EVM особенно «недружественны к ZK», что приводит к тому, что продукты ZK-EVM, наконец, разработаны различными компаниями с разной совместимостью с EVM.

** Что такое коды операций, байт-код и EVM? **

Настало время популярной науки, что такое опкоды, байткоды и EVM?

Во-первых, EVM — это операционная среда для смарт-контрактов на Ethereum. Ethereum хранит так называемое «состояние машины» в структуре данных дерева дерева, которое изменяется после выполнения каждой транзакции в блоке.

EVM является детерминированным, что означает, что выполнение набора инструкций в любом конкретном состоянии приведет к тому же самому новому состоянию.

Согласно документации разработчика Ethereum, старое действительное состояние (S) + новый набор действительных транзакций (T), Ethereum сгенерирует новое действительное выходное состояние S'.

Вы можете думать об этом как об игре, подобной шахматам. Эфириум похож на шахматную доску, где есть разные игровые состояния, и в Эфириуме возможности этого состояния безграничны. Настольные игры имеют свои определенные правила движения (сравните транзакции в Ethereum) и имеют определенные ограничения на то, какие действия можно выполнять над какими фигурами. Геймеры выполняют действия (по сравнению с пользователями, отправляющими транзакции в Ethereum), а игра (Ethereum) формулирует и применяет правила, в результате чего после каждого раунда (соответствующего времени блокировки) на доске (Ethereum global) появляется новое состояние.

Для Ethereum или любой другой разработки блокчейна, совместимой с EVM, смарт-контракты должны быть написаны на Solidity. Solidity — это язык высокого уровня, разработанный для удобочитаемости, чтобы разработчики могли сосредоточиться на написании кода, а не на регистрах, адресах памяти, стеках вызовов и других абстракциях.

Однако EVM не может прочитать Solidity. Вместо этого он понимает только «байт-код», который представляет собой двоичный машиночитаемый низкоуровневый код.

В EVM «байт-код» (bytecode) представляет собой серию «кодов операций» (opcodes) EVM, опкоды — это низкоуровневые читаемые инструкции программы, представляющие конкретные операции, которые могут выполняться в EVM.

Поскольку язык высокого уровня, такой как Solidity, не может быть непосредственно выполнен в EVM, нам нужен способ преобразования кода смарт-контракта из понятного человеку байт-кода языка Solidity для выполнения EVM, что является работой компилятора.

После компиляции кода Solidity с помощью компилятора Remix IDE вы можете увидеть конкретный код операции, в который преобразуется смарт-контракт, и просмотреть байт-код, сгенерированный из кода операции.

Вот коды операций:

Ниже приведен байт-код, соответствующий приведенному выше коду операции.

Преобразовывая байт-коды в коды операций, можно узнать, какие инструкции выполнения содержатся в байт-кодах.

Из-за сложности ZK-доказательства для некоторых конкретных опкодов в EVM на рынке появились ZK-EVM с разной степенью совместимости, среди них некоторые наборы опкодов ZK-EVM и EVM полностью эквивалентны, некоторые частично модифицировали некоторые опкоды EVM, а у одного полностью разные байткоды.

Разные типы ЗК-ЭВМ

Поскольку дизайн Ethereum изначально не учитывал удобство ZK, теоретически, чем ближе к дизайну Ethereum, тем сложнее и трудоемче генерировать доказательства ZK. В августе 2022 года Виталик, основатель Ethereum, опубликовал сообщение в блоге «Послушайте интерпретацию Виталиком будущего различных типов ZK-EVM», классифицируя различные ZK-EVM.

В этой статье Виталик классифицировал различные ZK-EVM на основе двух аспектов совместимости EVM и времени генерации доказательства ZK (производительности).В этой таблице Виталик перечислил четыре (полу)типа, и все продукты ZK-EVM, представленные в настоящее время на рынке, могут быть включены.

1, первый тип ZK-EVM полностью эквивалентен Ethereum, они не изменяют никакую часть системы Ethereum, и их проще генерировать. В таких системах доказательства ZK генерируются долго (несколько часов). Тайко относится к этому типу ZK-EVM.

Второй тип полностью эквивалентен EVM, но изменяет некоторые другие внутренние представления, такие как метод хранения состояния цепочки, чтобы ускорить время генерации доказательств ZK. В настоящее время ЗК-ЭВМ данного типа на рынке отсутствуют, однако компании Polygon, Linea и Scroll работают в этом направлении.

2.5, между типом 2 и типом 3 есть еще тип 2.5. Этот тип точно эквивалентен EVM, за исключением того, что стоимость газа для определенных типов операций увеличена, чтобы «значительно сократить время проверки в наихудшем случае». В настоящее время на рынке ЗК-ЭВМ этого типа нет, однако над ним работает новый проект ЗК-ЭВМ под названием «Какарот».

Тип 3 почти эквивалентен EVM, но с некоторыми компромиссами в эквивалентной точности, чтобы еще больше сократить время проверки и упростить разработку EVM. В настоящее время к этому типу относятся Polygon, Linea и Scroll.
Тип 4 эквивалентен языку высокого уровня ZK-EVM Этот тип ZK-EVM компилирует исходный код смарт-контракта в язык, удобный для ZK-SNARK, что обеспечивает более быстрое время проверки и соответствующие недостатки, такие как несовместимость и ограничения. В настоящее время zkSync Era попадает в эту категорию.

Стоит отметить, что время, необходимое для отправки подтверждения валидности обратно в Ethereum L1, — это время, необходимое пользователю для перевода средств обратно в L1. Если создание доказательства занимает несколько часов, этот пользователь не может перевести средства обратно в L1 в течение этих часов.

Практический бой: оценка разработки Taiko, Polygon, Linea, Scroll и ZkSync Era

После ознакомления с теоретическими знаниями следует собственно боевая часть.

При развертывании смарт-контрактов Solidity и контрактов NFT на Taiko, Polygon, Linea, Scroll и ZkSync Era соответственно тестируются производительность и соответствующие дефекты каждого ZK-EVM.Автор также предоставляет доступные ресурсы разработчика, и оценка в основном проводится с учетом двух аспектов опыта разработчика и времени перехода с L2 на L1.

Тайко ЗК-ЭВМ

Taiko — это ZK-EVM типа 1, и в настоящее время он находится на стадии тестовой сети. Taiko работает точно так же, как и Ethereum, используя те же хеш-функции, цены на газ, алгоритмы шифрования и т. д.

Процесс работы: развернул простой смарт-контракт Solidity и развернул простую коллекцию NFT с помощью прокси-сервера ThirdWeb.

Минус Type 1 ZK-EVM в том, что генерация пруфов занимает много времени, когда все точно так же, как в Ethereum (даже внутренне). Это означает, что пользователю требуется несколько часов, чтобы подключить ETH от Taiko L2 обратно к Ethereum L1 (как показано ниже).

Линия ЗК-ЭВМ

Linea относится к типу 3 ZK-EVM, и Linea пока не может подтвердить все коды операций или предварительную компиляцию; она представляет собой отличное от Ethereum внутреннее состояние цепочки, например, использование другой хеш-функции.

Развернутый байт-код такой же, как у Ethereum.

Процесс развертывания был практически бесшовным, что упростило развертывание и взаимодействие с обоими смарт-контрактами. Это то же поведение, что и у Ethereum: существующие инструменты и кошельки можно использовать для развертывания смарт-контрактов, взаимодействия с ними, создания NFT и т. д.

На момент написания этой статьи Linea еще не запустила внешний интерфейс моста. Следовательно, напрямую можно вызывать только функции мостового смарт-контракта.

Согласно документации Linea, мост L2 к L1 ETH обычно занимает около 15 минут, но в этом случае это заняло около нескольких часов.

Полигон ЗК-ЭВМ

Polygon ZK-EVM относится к Type 3 ZK-EVM и запустил основную сеть с конца марта этого года.

В официальной документации Polygon zkEVM перечислены все текущие различия между EVM и zkEVM.

Развертывание байт-кода в Polygon zkEVM такое же, как в Ethereum, что делает развертывание и взаимодействие со смарт-контрактами очень простым. Виталик однажды сказал: «У Polygon zkEVM уникальный дизайн, и они используют ZK для проверки своего собственного внутреннего языка, называемого zkASM».

Команда инженеров Polygon заявила, что помимо улучшения генерации доказательств и времени вывода, оставшаяся предварительная компиляция будет завершена как можно скорее в будущем с целью стать типом 2 на диаграмме Виталика.

В этом примере развертывания мост основной сети zkEVM прошел гладко; процесс моста L2 -> L1 занимает около 1 часа.

Прокрутка

Scroll относится к Type 3 ZK-EVM и в настоящее время находится на стадии тестовой сети. Scroll также перечисляет различия между ZK-EVM и Ethereum EVM в официальной документации.

Как и в случае с другими ZK-EVM типа 3, процесс развертывания практически не вызывает затруднений, а смарт-контракты Solidity и коллекции NFT легко развертываются и взаимодействуют с ними. Ожидается, что перевод средств из L2 в L1 займет «от 10 минут до нескольких часов».

Эпоха ZkSync

ZkSync Era относится к типу 4 ZK-EVM. Байт-код смарт-контракта, развернутый на zkEVM ZkSync Era, полностью отличается от других ZK-EVM и отличается от Ethereum.

Это позволяет ZkSync Era предоставить уникальную функцию, встроенную поддержку абстракции учетной записи, которая предоставит другой опыт разработчика. Как правило, большинство криптокошельков — это просто стандартные адреса, которые могут отправлять и получать средства и взаимодействовать со смарт-контрактами. Благодаря абстракции учетной записи криптокошельки настраиваются и могут быть разработаны более сложными способами для обеспечения более широкого спектра функций. Кроме того, zkEVM по-прежнему позволяет разработчикам использовать те же языки высокого уровня, такие как Solidity.

Хотя ZK-EVM ZkSync Era сильно отличается от EVM, ZkSync Era предоставляет набор передовых методов и рекомендаций для разработчиков. Кроме того, разработчикам потребуется внести некоторые незначительные коррективы в процесс разработки, чтобы создать его специально для ZkSync Era.

Например, в приведенном ниже примере среда Hardhat должна быть установлена и настроена с пользовательским расширением zkSync для создания байт-кода, который можно развернуть на Era ZK-EVM.

Компиляция генерирует совершенно новый байт-код, который полностью отличается от Ethereum, который полностью отличается от байт-кода, сгенерированного вышеупомянутым ZK-EVM.

Стоит отметить, что ThirdWeb запустила zkSync Era, чтобы предоставить разработчикам более удобный опыт развертывания.

Всего во время этой операции развертываются два смарт-контракта, которые взаимодействуют с ними и отправляют активы из L2 обратно в L1. В настоящее время существует 24-часовая задержка вывода средств из основной сети ZkSync Era в Ethereum L1 по соображениям безопасности.

Какарот ЗкЭвм

Еще один проект, посвященный реализации Type 2.5 ZK-EVM, — это Kakarot ZkEvm, который в июне этого года получил финансирование от нескольких организаций, включая Виталика Бутерина и StarkWare.Kakarot планирует выпустить тестовую сеть позже в 2023 году.

Заключение

Для конечных пользователей не имеет значения, кто выиграет гонку, так как развитие решения ZK, совместимого с EVM, является большой победой для отрасли в целом. Для различных участников проекта это не столько соревнование, сколько изучение различных методов для продвижения прогресса всей отрасли.У Виталика даже есть «теория мультисертификации».Основная предпосылка заключается в том, что разные роллапы могут работать вместе для повышения общей безопасности Ethereum.

В конце концов, все хотят успеха Ethereum. Трансформация расширения L2 — одна из трех технических трансформаций, которые, по мнению Виталика, необходимо пройти Ethereum. Подождем и посмотрим, как оно будет развиваться в будущем.

Посмотреть Оригинал