Este ano, as provas de conhecimento zero (zk-proofs) estão deixando sua marca como os instrumentos criptográficos mais potentes que impulsionam a inovação em ecossistemas descentralizados.
As provas Zk foram concebidas pela primeira vez pelos pesquisadores de ciência da computação Shari Goldwassser, Silvio Micali e Charles Rackoff em seu artigo de 1985, A complexidade do conhecimento dos sistemas de prova interativos. Desenvolvedores, arquitetos de sistemas e pesquisadores da comunidade Ethereum – o principal ecossistema de contratos inteligentes do blockchain – passaram a maior parte dos últimos três anos forçando suas faculdades criativas para desenvolver soluções – e, mais frequentemente, soluções alternativas temporárias. O seu objetivo é remediar as duas deficiências flagrantes da blockchain: a capacidade de operar eficientemente em escala e de salvaguardar a privacidade do utilizador de forma inequívoca.
Em ambas as prerrogativas, as melhores e mais brilhantes mentes da Ethereum convergiram para protocolos de conhecimento zero e suas implementações sempre versáteis para construir a próxima iteração da infraestrutura blockchain completa.
A busca pelo rendimento
Uma prova zk descreve um mecanismo pelo qual uma parte pode provar a outra que uma determinada afirmação é verdadeira sem revelar qualquer informação adicional, especialmente o conteúdo da própria afirmação. Embora mais imediatamente aplicáveis em cenários centrados na privacidade - mais notoriamente no lançamento do Zcash em 2016, uma moeda de privacidade que emprega zks para proteger transações - as provas zk ganharam destaque na busca louca da Ethereum por uma solução de escalabilidade que possa abrir sua gama de aplicações revolucionárias de DeFi e NFT para o mercado de massa.
De acordo com o whitepaper de Satoshi, o blockchain foi desenvolvido com um propósito: contornar a autoridade por meio da formação de um sistema descentralizado e resistente à censura, sem um único ponto de falha. Embora seja um feito tremendo na arquitetura do sistema, a descentralização não ocorre sem custos. Em sistemas descentralizados, os processos de troca, armazenamento e verificação de informações ocorrem em dispositivos, software e humanos interdependentes. Ou seja, são sistemas de altíssima complexidade do conhecimento.
Ao contrário dos processos simplificados nativos dos sistemas centralizados, a complexidade do conhecimento prejudica necessariamente a eficiência da rede, diminuindo os tempos de transação e aumentando os custos de transação para os utilizadores.
Uma vez que o Fiasco dos Cryptokitties de 2017, Ethereum foi lançado no centro das atenções criptográficas perpétuas como o garoto-propaganda do dilema de escalabilidade inerente ao blockchain. Como líder do setor em aplicativos e usuários descentralizados, a complexidade do conhecimento da Ethereum limita seu rendimento de transações a insignificantes dez transações por segundo — 12 em um dia bom.
Determinadas a resolver o problema, as equipes de desenvolvedores em todo o ecossistema criaram várias soluções preliminares: Canais Estatais, que não eram compatíveis com EVM e exigiam identidades de usuário e bloqueios de capital iniciais; Plasma, uma rede de Child-Chains pouco convenientes que também não tinha compatibilidade com EVM; Sidechains, que operavam independentemente da segurança da cadeia principal Ethereum; e Sharding, uma modificação de consenso cujos atributos e datas de entrega oscilaram e evoluíram de uma forma que lembra promessas de campanha política quebradas.
Zks permaneceu no quadro na forma de Zk-Rollups, um mecanismo que emprega a tecnologia zkSNARK para consolidar transações fora da cadeia por meio de Merkle Trees e publicá-las na cadeia principal Ethereum com uma única transação – um modelo altamente eficiente que conduziu a computação fora da cadeia e usou a mainchain exclusivamente para armazenamento de dados. Embora fosse a melhor solução técnica disponível, os Zk-Rollups ainda não eram compatíveis com EVM e só podiam atuar como canais de pagamento. Os aplicativos DeFi teriam que permanecer na cadeia até que os roll-ups pudessem apoiar a execução inteligente de contratos.
Rollup do otimismo
Na corrida para apoiar o DeFi, a equipe de desenvolvedores do Ethereum, Optimism, foi a primeira a vencer com o lançamento do Optimistic Rollups, uma cadeia de rollup compatível com EVM, pronta para implantações de dApp com um clique, e tudo sem uma única prova de zk. Havia apenas um problema: o Rollup do Optimism dependia de provas de fraude para publicar transações agrupadas na rede, exigindo assim que os usuários tolerassem atrasos de disputa (DTDs) para retiradas da rede principal, muitas vezes mais de uma semana. Mas com a capacidade de composição online, o Otimismo continuou sendo a melhor alternativa disponível.
Isso foi até os últimos meses, quando a Matter Labs lançou o zkSync v2: um Zk-Rollup totalmente funcional e compatível com EVM que emprega Provas de Validade computacionalmente sólidas com DTDs curtos. Com a compatibilidade EVM resolvida para v2, zkSync e suas retiradas de mainchain de menos de dez minutos agora são superiores ao Optimism, cujo OVM ainda depende de DTDs prolongados para confirmar transações de retirada.
À medida que a atenção e os recursos dos desenvolvedores continuam a migrar para o domínio do conhecimento zero, a realidade se torna clara: de acordo com o título escolhido pelos arquitetos, as provas zk foram projetadas para sistemas caracterizados por alta complexidade de conhecimento, e são mais adequados para resolver muitos dos dilemas computacionais enfrentados pelos ecossistemas blockchain e seus caminhos para adoção.
Fechando o círculo: mantendo a privacidade onde ela pertence
Com a concepção do DeFi, o Ethereum garantiu seu lugar como o centro de referência para a inovação em blockchain. Aplicativos sofisticados como aqueles que constituem o setor DeFi da criptografia exigem economia de estado e, portanto, a completude de Turing e o modelo de transação baseado em conta da Ethereum. Enquanto isso, os aplicativos centrados na privacidade operam em blockchains com modelos de transação UTXO, onde estados globais, incluindo saldos de contas, são tratados por níveis mais elevados de abstração, como aplicativos de carteira e exploradores de blocos.
Até este ponto, na missão de trazer privacidade ao DeFi, os desenvolvedores decidiram trazer o DeFi para a privacidade, seja construindo blockchains UTXO independentes ou modelos de Camada 2 altamente centralizados e opacos, longe da assustadora cadeia principal pública do Ethereum.
Somente em janeiro de 2019 é que o primeiro padrão de token confidencial on-chain da Ethereum foi concebido no protocolo asteca. EIP-1724. A Aztec propôs a utilização de zkSNARKs para gerar tokens privados no Ethereum, embora um seria necessária uma configuração confiável para distribuir chaves privadas. Além disso, todo o processo de ofuscação que confere privacidade aos tokens zk da Aztec ocorre em uma espécie de Camada 2. Um modelo visionário brilhante, a construção da Camada 2 da Aztec trouxe privacidade ao Ethereum pela primeira vez. Mas, contrariando a escalabilidade, o mandato fundamental da privacidade é que ela deve residir na Camada 1 – sem ifs, ands ou bridges.
Configuração confiável
Um ano após o lançamento do Aztec, a equipe Offshift apresentou uma solução pioneira Layer 1 PriFi no Ethereum com lançamento previsto para o primeiro trimestre de 1. O modelo da equipe emprega zks à prova de balas, que, ao contrário dos SNARKs, não requerem nenhum elemento de configuração confiável e vivem totalmente na Camada 2022. Para abordar o modelo de transação baseado em conta do Ethereum, o protocolo Offshift emite zkAssets na forma de compromissos criptográficos que são trocados entre endereços Ethereum em um modelo UTXO, permitindo assim que aplicativos PriFi se beneficiem da integridade Turing do Ethereum sem sair da Camada 1.
Embora sejam desafios totalmente únicos, a escalabilidade eficiente e a privacidade impenetrável são melhor resolvidas por ferramentas computacionais concebidas para sistemas descentralizados – isto é, sistemas caracterizados por uma complexidade de conhecimento extremamente elevada.
Décadas à frente do seu tempo, Goldwasser, Macali e Rackoff deixaram bem claro no seu artigo de 1985: “A complexidade do conhecimento ajuda a provar ou refutar a correcção dos protocolos criptográficos, uma vez que estes se baseiam no sigilo de algumas informações privadas e devem preservar esse sigilo. ”
Eles então observaram poeticamente: “A privacidade de algumas informações é o que nos dá uma vantagem sobre nossos adversários”.
Alex Shipp, Diretor de Estratégia da Fora de turno, uma plataforma de derivativos PriFi (private DeFi).
Fonte: https://thedefiant.io/zero-knowledge-ethereum-layer-1/
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