Quello che zkEVM porta nello spazio dei Layer 2 di Ethereum ed i lanci previsti nel 2023 – da Polygon, ConsenSys, Scroll, ZkSync e Taiko.
Nella corsa alla scalabilità della blockchain di Ethereum, due fazioni sono emerse come attori dominanti nello spazio Layer 2 (L2). Stiamo parlando degli Optimistic rollups e dei Zero-Knowledge rollups (in breve zk-rollup).
In questo articolo scoprirai tutto quello che c’è da sapere sugli zkEVM di Ethereum.
Indice dei contenuti
Rollup ottimistici
I rollup ottimistici portano il calcolo e la memorizzazione dello stato fuori dalla blockchain.
Mentre l’esecuzione delle transazioni avviene sul rollup al di fuori di Ethereum, i dati delle transazioni vengono trasmessi e memorizzati sulla mainnet di Ethereum. Questo avviene raggruppando le transazioni in un’unica grande transazione che viene passata su Ethereum come calldata. Questo metodo consente anche di distribuire le commissioni del gas su Ethereum su tutte le transazioni incluse nella transazione raggruppata. Motivo per cui le commissioni di gas sui rollup ottimistici tendono a essere molto più basse rispetto alla mainnet di Ethereum.
I rollup ottimistici presuppongono che tutte le transazioni calcolate fuori dalla chain siano valide e accurate quando vengono pubblicate su Ethereum senza presentare una prova di validità, da cui il termine “ottimistico”. Per questo motivo, per combattere le transazioni fraudolente, viene istituito un periodo di contestazione in cui chiunque può contestare le transazioni pubblicate. Se sono state inserite transazioni fraudolente, il rollup ottimistico riesegue le transazioni valide e aggiorna il loro stato di conseguenza. Al contrario, se il periodo di contestazione passa senza alcun esito positivo, le transazioni diventano definitive.
ZK Rollup
Nell’altro angolo abbiamo gli zk-rollup, che sono molto meno ottimisti. Sebbene anche gli zk-rollup eseguano calcoli fuori dalla blockchain, essi forniscono una prova crittografica per dimostrare che l’aggiornamento dello stato che stanno passando a Ethereum è davvero il risultato di tutte le transazioni avvenute sullo zk-rollup.
Queste prove di validità consentono a chiunque di verificare l’accuratezza dell’aggiornamento dello stato senza conoscere i dettagli delle transazioni che lo hanno generato, da cui il nome “zero-knowledge”. Poiché gli zk-rollup sono in grado di fornire prove dell’accuratezza delle loro transazioni, non è necessario un periodo di sfida per gli zk-rollup. Inoltre, a differenza dei rollup ottimistici, gli zk-rollup non devono pubblicare ogni transazione su Ethereum, ma solo le prove.
Tuttavia, questo comporta l’onere di generare la prova di frode, che tende a consumare molte risorse e spesso richiede un alto livello di competenza per essere eseguita. Ma non tutti gli zk-rollup sono uguali. Gli zk-rollup possono essere ulteriormente suddivisi in zkSNARK e zk-STARK.
Ulteriore divisione tra i ZK Rollups: ecco le differenze tra ZkSNARK e ZkSTARK
Sia gli zkSTARK (Zero-Knowledge Scalable Transparent Argument of Knowledge) che gli zkSNARK (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge) si prefiggono di raggiungere lo stesso scopo, ovvero abilitare le zk-proof e consentire la scalabilità delle blockchain. Tuttavia, presentano differenze piuttosto significative.
Gli ZkSNARK sono arrivati per primi, essendo inizialmente resi popolari dal protocollo di privacy ZCash. Questo vantaggio ha permesso a ZkSNARKs di creare una forte community di sviluppatori e di strumenti che ne consentono oggi un uso molto più diffuso. Gli ZkSNARK utilizzano anche una dimensione di prova molto più piccola, che richiede meno gas e tempo per la verifica. Tuttavia, il rovescio della medaglia era un tempo di calcolo molto più lento per generare la prova.
Tuttavia, anche gli zkSTARK hanno i loro vantaggi. Uno dei principali svantaggi degli zkSNARK è la necessità di un setup affidabile nella fase iniziale. Ciò significa anche che se il processo di configurazione non è stato condotto correttamente, la blockchain potrebbe essere in futuro suscettibile di exploit da parte di malintenzionati. Gli ZkSTARK non utilizzano un setup fidato e quindi non sono suscettibili di questo tipo di attacco. Inoltre, gli zkSTARK tendono a generare prove più rapidamente, consentendo agli zkSTARK di scalare potenzialmente meglio.
Per ora non c’è un chiaro vincitore tra le due tecnologie ed entrambe sono ancora in fase di implementazione in progetti in via di sviluppo. Mentre i rollup ottimistici come Arbitrum e Optimism hanno preso quasi tutte le quote di mercato all’inizio del 2023, i rollup zk si stanno lentamente avvicinando. In particolare, sono gli zk-rollup compatibili con la Ethereum Virtual Machine (EVM) a entusiasmare il mercato.
Leggi la nostra guida su Arbitrum e Optimism.
Facciamo un tuffo nelle zkEVM.
Cosa sono le ZkEVM di Ethereum?
Le ZkEVM, come descritto nel punto precedente, si riferiscono a zk-rollup pienamente compatibili con l’EVM. Ciò significa che qualsiasi applicazione attualmente presente su Ethereum o su qualsiasi altra blockchain compatibile con le EVM, come Polygon e Avalanche, potrà essere implementata su una zkEVM, con modifiche minime alla propria base di codice.
La compatibilità con le EVM è sempre stata una caratteristica molto ricercata da una nuova blockchain come strategia per attrarre sviluppatori e utenti. Dopo tutto, la maggior parte del valore totale bloccato (TVL) sulla blockchain è sempre stato su Ethereum, che detiene più del 50% di tutto il TVL in qualsiasi momento.
Non sorprende quindi che blockchain alternative Layer-1 (L1) compatibili con EVM si siano rivelate interessanti per gli sviluppatori Ethereum esistenti. Questi ultimi possono implementare il loro progetto su un’altra blockchain con uno sforzo relativamente minore, pur raccogliendo i frutti di una base di utenti completamente nuova.
Allo stesso modo, anche se zk-rollup come StarkNet sono già presenti sulla mainnet, non hanno ottenuto una trazione significativa. Probabilmente a causa della mancanza di compatibilità con EVM e con le principali applicazioni decentralizzate (Dapps) sulla blockchain. Pertanto, con l’ondata di annunci da parte dei principali operatori zkEVM all’inizio del 2023, molti utenti di criptovalute sono ansiosi di esplorare le loro opzioni nello spazio zkEVM.
Ecco la nostra guida all’ecosistema StarkNet.
Polygon ZkEVM
Polygon non è estranea al settore della scalabilità, a partire dalla sidechain Proof-of-Stake Polygon che ha tentato di scalare Ethereum. A differenza dei rollup, che possono ereditare la sicurezza della società madre L1, le sidechain sono responsabili della propria sicurezza.
Detto questo, la sidechain Polygon ha comunque avuto un grande successo. Oltre a essere uno dei protagonisti dell’estate DeFi del 2020, la sua recente serie di importanti successi commerciali l’ha vista collaborare con aziende del calibro di Starbucks, Adidas e Prada, Reddit, Stripe e altre ancora.
Ma Polygon era più di una semplice sidechain. Dietro le quinte, Polygon ha svolto un lavoro approfondito nell’ambito dello scaling, acquisendo zk-rollup, Hermez e Mir, un progetto incentrato su zk. Il team di Polygon ha lavorato intensamente anche su diversi altri progetti legati a zk, tra cui Polygon Nightfall, Polygon Miden e Polygon Zero.
Ma quello che di gran lunga ha generato più entusiasmo è Polygon zkEVM, che ha recentemente annunciato la data di lancio della mainnet, il 27 marzo 2023.
Polygon zkEVM è l’evoluzione di Polygon Hermez e delle scoperte fatte durante lo sviluppo di Polygon Zero. Grazie a questa integrazione della tecnologia di Polygon Zero, Polygon sostiene che la sua attuale tecnologia di proving è la più veloce al mondo.
Inoltre, Polygon zkEVM utilizza STARK ricorsivi, il che in parole povere significa che mentre gli zk-rollup tradizionali eseguono molte transazioni in un’unica prova da caricare, il ricorso consente di arrotolare molte prove in un’unica grande prova. Ciò consente di risparmiare sui costi e di ridurre la latenza, permettendo allo zkEVM di Polygon di scalare in modo ancora più efficace.
ConsenSys ZkEVM
Fondata nel 2014 dal cofondatore di Ethereum Joseph Lubin, ConsenSys è responsabile di alcuni dei prodotti più utilizzati oggi in criptovaluta, tra cui l’hot-wallet MetaMask, il protocollo infrastrutturale Infura e molti altri.
Recentemente, ConsenSys ha aperto una beta privata della sua rete di test zkEVM alla fine del 2022 e il 28 marzo 2023 presenterà finalmente la sua testnet pubblica.
Lo zkEVM di ConsenSys utilizza uno stack unico, frutto di anni di ricerca da parte del team.
Pur essendo costruito sulla tecnologia zkSNARK, utilizza un innovativo prover generato internamente e alimentato da una rete che aiuta ad aggirare i difetti principali della tecnologia zkSNARK.
Il loro prover, in fase di sviluppo dal 2021, consente di generare rapidamente le prove di zkSNARK. E, cosa forse ancora più importante, in un documento di ricerca i ricercatori di ConsenSys dimostrano che ConsenSys zkEVM non richiederà nemmeno una configurazione fidata. La configurazione affidabile è stata a lungo considerata il tallone d’Achille degli zkSNARK, in quanto richiede all’utente di fidarsi del fatto che la configurazione sia stata eseguita correttamente. Tuttavia, l’importante scoperta di ConsenSys potrebbe effettivamente ribaltare la situazione e la percezione degli zkSNARK.
Inoltre, grazie alla reputazione di ConsenSys nello spazio delle criptovalute, si è già assicurata collaborazioni con protocolli quali Uniswap, il principale exchange decentralizzato (DEX), Lens Protocol, una piattaforma di social media decentralizzata, e Hop, un ponte tra blockchain, e altri partner sono in programma.
Scroll
Scroll, uno degli attori meno noti del settore, non è affatto estraneo alla tecnologia zkEVM. Ha lavorato duramente alla propria soluzione zkEVM per quasi due anni. Finalmente, dopo tutti i loro sforzi e dopo 1,6 milioni di transazioni elaborate sulla loro testnet pre-alfa, Scroll ha lanciato la sua soluzione sulla testnet Goerli il 28 febbraio 2023.
La soluzione zkEVM di Scroll funziona su zkSNARK, proprio come zkEVM di ConsenSys. Come ConsenSys, Scroll ha compreso i difetti iniziali del progetto zkSNARK e ha adottato misure per aggirarli. Scroll utilizza una versione modificata del codice “Halo2” di ZCash, che consente ai protocolli di sfruttare i vantaggi delle dimensioni ridotte delle prove di zkSNARK e la rapidità della verifica delle prove, eliminando al contempo la necessità di un setup affidabile.
Scroll vuole essere il più fedele possibile all’EVM e questo si riflette nel suo progetto, che è costruito in Solidity senza bisogno di compilatori aggiuntivi per la conversione tra diversi linguaggi di programmazione.
In realtà, il team di Scroll lavora anche su zkEVM, un livello di zkEVM costruito dalla comunità, a cui lavorano congiuntamente il team Privacy and Scaling Explorations (PSE) della Ethereum Foundation e diversi altri team che stanno costruendo nello spazio zkEVM.
L’obiettivo è quello di sviluppare una zkEVM completamente equivalente a Ethereum.
L’equivalenza di Ethereum è un livello superiore all’equivalenza di EVM, il che significa che qualsiasi applicazione su Ethereum sarà in grado di funzionare perfettamente senza alcuna modifica o strato intermedio.
Inoltre, in linea con l’etica della decentralizzazione di Ethereum, Scroll ha già in programma di decentralizzare la sua rete di prover e il suo sequenziatore, dopo il lancio della mainnet di Scroll.
L’era di ZkSync
ZkSync è stato creato dal team di ricerca e ingegneria blockchain Matter Labs come progetto per aiutare a scalare Ethereum con l’uso di zk-proof. Il loro primo prodotto zkSync 1.0, ora ribattezzato zkSync Lite, è stata la loro prima incursione nello spazio zk-rollup.
Tuttavia, zkSync 1.0 non supportava gli smart contract. Fortunatamente, zkSync 2.0 ha risolto il problema, introducendo il supporto per i contratti intelligenti con Zinc. Si tratta di un linguaggio progettato appositamente per supportare i contratti intelligenti su zkSync.
Nel febbraio 2023, zkSync 2.0 ha annunciato un rebrand in zkSync Era, introducendo nuove funzionalità per il rollup.
Oltre ai contratti intelligenti, ZkSync Era supporta anche l’astrazione degli account. L’astrazione dell’account, che è stata recentemente supportata sulla mainnet di Ethereum con ERC-4337, consente una logica di autenticazione più flessibile, transazioni senza gas e un migliore recupero del portafoglio per gli utenti, tra le altre caratteristiche. Queste caratteristiche migliorano notevolmente l’esperienza dell’utente, astraendo le complessità dell’autodeposito e della navigazione nello spazio crittografico.
Per quanto riguarda il backend, zkSync Era utilizza un sistema basato su zkSNARKs noto come PLONK per le sue prove. PLONK migliora il lavoro di zkSNARKs, rendendo la configurazione di fiducia universale e aggiornabile. Universale significa che il setup deve essere fatto una sola volta e può essere riutilizzato da tutti i circuiti. Aggiornabile invece significa che ogni utente può continuare ad aggiungere casualità durante il setup finché non è sicuro che il setup non sia compromesso. Pur non essendo una soluzione perfetta, rende facile includere un gran numero di partecipanti nella configurazione, rendendola praticamente molto sicura.
Oggi, zkSync 2.0 è diventata l’Era di zkSync, che apre finalmente le porte della mainnet ai progetti registrati per la distribuzione sulla piattaforma, prima di aprire definitivamente agli utenti finali nel secondo trimestre del 2023. Si sono registrati oltre 150 progetti, tra cui pesi massimi della DeFi come Uniswap, Balancer, 1inch, LayerZero e altri.
ZkSync Era dispone anche di un compilatore per supportare Solidity, Vyper e Rust, che consente alle Dapp costruite in altri linguaggi di distribuirsi su zkSync Era con relativa facilità, con modifiche minime al codice.
Taiko
Taiko è la più recente della lista, essendo stata fondata solo nel 2022. Tuttavia, il suo team non è nuovo al settore, poiché i suoi fondatori hanno lavorato a Loopring, il primo zk-rollup a essere distribuito su Ethereum.
Taiko mira a essere una zkEVM di tipo 1, ovvero a essere completamente equivalente a Ethereum, piuttosto che solo a una EVM. Ciò consentirà al codice ben collaudato di Ethereum di passare facilmente a Taiko, oltre a migliorare l’esperienza degli sviluppatori e degli utenti sulla blockchain.
In termini di modello di prova, Taiko utilizza prove zkSNARK per il suo rollup.
Riconoscendo il tempo necessario per generare le prove per gli zkSNARK, Taiko ha progettato il suo protocollo per aggirare la necessità di attendere una prova se la transazione avviene sul rollup, richiedendola solo per le transazioni cross-layer come il bridging. Ciò consente di ridurre notevolmente il tempo necessario per la generazione della prova, che è uno dei principali svantaggi degli zkSNARK. Ma oltre a questo, Taiko sta anche esplorando altri metodi di bridging che eliminano la necessità di generare prove zk complete.
Taiko ha attualmente deprecato la sua testnet Alpha-1 e sta cercando di lanciare la sua Alpha-2 tra marzo e aprile 2023. Il lancio della mainnet è attualmente previsto per l’inizio del 2024.
Considerazioni finali sui ZkEVM di Ethereum
Con le varie soluzioni zkEVM che raggiungeranno i rispettivi lanci della mainnet nel 2023, la corsa alla scalabilità di Ethereum non è mai stata così accesa. Ogni soluzione offre vantaggi e svantaggi propri rispetto ai concorrenti, senza contare il potenziale di airdrop della maggior parte di esse.
Inoltre, operatori come StarkNet, che non supportano ancora in modo nativo EVM, stanno esplorando i transpiler per colmare il divario nei linguaggi di programmazione. Il resto del 2023 sarà sicuramente un periodo entusiasmante per i zkEVM. Le diverse soluzioni si batteranno per il dominio non solo nello spazio zk-rollup, ma anche contro le loro controparti ottimistiche.
