ZKEVM چیست | با این ماشین مجازی اتریوم، مزایا و اهمیت آن آشنا شوید

زمان زیادی نمی‌گذرد که سه پلتفرم بسیار مشهور پالیگان (Polygon)، اسکرول (Scroll) و zkSync اعلام کردند که برای اولین بار در حال توسعه ZKEVM هستند. البته که توسعه‌دهندگان هر سه این پلتفرم‌ها در ابتدا کاملا غافلگیر شدند. چرا که آن‌ها تصور می‌کردند اولین نفراتی هستند که روی پروژه بسیار مهم ZKEVM کار می‌کنند. اما سوال بزرگ اینجاست که ZKEVM چیست و چرا اهمیت بسیار زیادی دارد. ماشین مجازی ZKEVM مخفف عبارت Zero Knowledge Ethereum Virtual Machine است. درواقع این نماد اختصاری برای ماشین مجازی می‌باشد که از الگوریتم اثبات با دانش صفر برای صحت‌سنجی برنامه‌های مختلف و به‌خصوص قراردادهای هوشمند استفاده می‌کند.

در واقع ZKEVM‌ها همگی یک هدف بسیار مهم را دنبال می‌کنند؛ ایجاد یک رول‌آپ دانش صفر که عملکرد یکسانی با بلاک‌چین لایه یک اتریوم دارد. به عبارت دیگر، توسعه‌دهندگان باید بتوانند بدون تغییر در کدنویسی و بدون رهاکردن EVM‌ها (ماشین مجازی اتریوم)،  ZKEVM را روی قراردادهای هوشمند خود پورت کنند. در این مطلب به‌صورت کامل با مفهوم ZKEVM، مزایا و کاربرد آن آشنا می‌شویم و به سوال ZKEVM چیست به‌صورت مفصل پاسخ می‌دهیم.

مفهوم ماشین مجازی ZKEVM دقیقا چیست؟

اگر بخواهیم به ساده‌ترین شکل ممکن سول ZKEVM چیست را پاسخ دهیم، باید به شما بگوییم که ZKEVM در واقع یک ماشین مجازی است که قراردادهای هوشمند را با محاسبات مبتنی بر اثبات با دانش صفر اجرا می‌کند. نقطه اساسی و مهم ساخت یک EVM سازگار با رول‌آپ ZK است. آن‌هم در حالی که کدها و دانش بسیار زیادی طی سال‌های اخیر پس از کار با زبان برنامه‌نویسی سالیدیتی به دست آمده‌اند.

ماشین مجازی اتریوم یا EVM، به‌جای این که یک قطعه خاص سخت‌افزاری و یا یک نرم‌افزار خاص باشد، بیشتر باید به‌عنوان یک ترکیب از قوانین، استانداردها و بسته‌های نرم‌افزاری شناخته شود. باید گفت که زمانی که ماشین مجازی اتریوم در کامپیوترهایی که نرم‌افزار مشابهی دارند اجرا و به اشتراک گذاشته می‌شود، استانداردهای مشترک این ماشین مجازی در یک شبکه ادغام می‌شوند.

همان‌طور که اشاره شد، سه پلتفرم مختلف ادعا می‌کنند که برای اولین بار توانسته‌اند ZKEVM را ایجاد کنند. به همین خاطر است که پاسخ به سوال ZKEVM چیست دشوار می‌شود. چرا که هر یک از این شرکت‌ها معنای متفاوتی را برای ZKEVM متصور هستند.

انتشار و راه‌اندازی ZKEVM یک نقطه عطف برای کریپتوکارنسی است. چرا که تا همین چند وقت اخیر چنین پروژه‌ای تنها یک فرضیه بود که عملی شدن آن به سال‌ها زمان نیاز داشت. هرچند که سرعت پیشرفت فناوری و اکوسیستم اثبات با دانش صفر از انتظارات بسیاری از کارشناسان نیز فراتر رفته است. به دلیل همین پیشرفت‌ها، ZKEVM در حال حاضر توانسته به مرحله اجرا برسد. به همین خاطر است که برنامه‌نویسان سالیدیتی در حال حاضر دیگر می‌توانند در زمینه اثبات‌های با دانش صفر دسترسی مناسبی به امنیت، مقیاس‌بندی بی‌نظیر و مزایای UX داشته باشند.

رول آپ و کاربرد آن را در شبکه اتریوم بشناسید

یکی از مفاهیمی که برای پاسخ به سوال ZKEVM چیست شما باید آن را کاملا درک کنید، مفهوم رول‌آپ است. رول‌آپ (Rollup) به تجمیع خارج از زنجیره تراکنش‌ها در داخل یک قرارداد هوشمند اتریوم گفته می‌شود. رول‌آپ‌ها می‌توانند توان عملیاتی بلاک‌چین را از ۱۵ تراکنش در ثانیه به بیش از ۱۰۰۰ تراکنش در ثانیه برسانند. همچنین این قابلیت را دارند که کارمزدها و ترافیک شبکه بلاک‌چین را نیز کاهش دهند. حال ZKEVM نیز یک رول‌آپ در بستر ماشین مجازی اتریوم است. درواقع افزایش سرعت انجام تراکنش‌ها در رول‌آپ ZK با استفاده از فرایند اثبات با دانش صفر انجام می‌شود.

باید اشاره کرد که رول‌آپ‌ها تنوع بسیار بالایی دارند و نمی‌توان ویژگی‌های تمام آن‌ها را در این مطلب بیان کرد. رول‌آپ‌های اثبات دانش صفر تنها در برخی موارد استفاده شده‌‌اند. برای مثال از این رول‌آپ‌ها برای مثال ارسال توکن‌ها بین آدرس‌های مختلف و یا معامله توکن‌های غیر قابل تعویض (NFT) استفاده شده است. به همین خاطر می‌باشد که عنوان شد که می‌توان از ZKEVM طی یک الی دو سال آینده استفاده کرد.

اثبات با دانش صفر؛ روشی برای صحت‌سنجی با حفظ محرمانگی

حال که با مفهوم رول‌آپ‌ها و حتی ZKEVM تا حد زیادی آشنا شدیم؛ باید به سراغ یادگیری یک مفهوم دیگر برای پاسخ به سوال ZKEVM چیست برویم. مفهومی تحت عنوان اثبات با دانش صفر که ZKEVM کاملا روی آن بنا شده است. اثبات با دانش صفر به روشی گفته می‌شود که یک فرد یا سیستم می‌تواند به افراد یا سیستم‌های دیگر اثبات کند به موضوعی آگاه است اما این موضوع و محتوای آن را به آن‌ها اعلام نکند.

برای مثال اگر شما چشمان فردی را ببندید و به آن دو توپ با رنگ‌های متفاوت دهید. سپس بخواهید بدون مشاهده این توپ‌ها توسط فرد، به او اثبات کنید که رنگ آن‌ها با یکدیگر متفاوت است. برای این کار کافی می‌باشد از او بخواهید رنگ توپ‌های یکی از دستان خود را حدس بزند. فرد بعد از چندین حدس، به این یقین می‌رسد که رنگ توپ‌ها متفاوت هستند اما دقیقا نمی‌داند که کدام توپ، چه رنگی دارد. الگوریتم اثبات با دانش صفر محرمانگی را در انجام تراکنش‌ها و قراردادهای هوشمند افزایش می‌دهد. پارامتری که تمام کریپتوکارنسی روی آن بنا شده است.

حال به سراغ استفاده از الگوریتم اثبات با دانش صفر در ماشین مجازی اتریوم می‌رویم. ماشین هرگز برای پشتیبانی از الگوریتم اثبات با دانش صفر طراحی نشده است و به همین خاطر پلتفرم‌ها مسیر بسیار دشواری در ساخت ماشین‌های مجازی اثبات با دانش صفر سازگار با EVM دارند.

چه چیزی درباره ZKEVM خاص است؟

ماشین مجازی ZKEVM می‌تواند یک تحول بسیار بزرگ در کریپتوکارنسی و به‌ویژه در شبکه بلاک‌چین اتریوم ایجاد کند. چرا که در مرحله اول بسیار مقیاس‌پذیر و سریع است و می‌تواند بسیاری از مشکلات شبکه اتریوم مانند سرعت پایین انجام تراکنش‌ها را با حفظ امنیت، بالا ببرد. درواقع همین قابلیت‌ها هستند که باعث ایجاد سوال ZKEVM چیست می‌شوند. سوالی که ذهن بسیاری از فعالان کریپتوکارنسی را به خود مشغول کرده است. یکی از مباحثی که در پاسخ به سوال ZKEVM چیست باید به آن پاسخ داد این است که چرا این ماشین مجازی خاص می‌باشد و چه تفاوت‌هایی با الگوریتم‌ها و رول‌آپ‌های دیگر EVM دارد. در ادامه با دلایل خاص بودن ZKEVM آشنا می‌شویم.

مقیاس‌پذیری مناسب با امنیت بالا

طبق پروتکل‌های شبکه اتریوم، تمام گره‌ها یا نودهای اعتبارسنجی باید تمام محاسبات انجام شده در ماشین مجازی اتریوم را دوباره اجرا کنند. این فرایند امنیت شبکه اتریوم را به‌خوبی تامین می‌کند اما یک ضعف بسیار بزرگ دارد. دقیقا به همین خاطر است که مقیاس‌پذیری اتریوم در سطح مناسبی قرار ندارد و تنها می‌تواند ۱۵ الی ۲۰ تراکنش را در ثانیه مدیریت کند.

با استفاده از ZKEVM، مشکلات خروجی اتریوم و سرعت پایین انجام تراکنش‌ها رفع می‌شود. این رفع مشکلات در کنار حفظ امنیت یک مولفه بسیار مهم به‌شمار می‌آید. باید اشاره کرد که رول‌آپ ZK تحت قوانین و پروتکل‌های اتریوم نیستند و به همین خاطر می‌توانند مقیاس‌پذیری این شبکه را به‌خوبی افزایش دهند. درواقع با استفاده از ZKEVM، شما می‌توانید بیش از ۲۰۰۰ تراکنش را در ثانیه و بدون پرداخت هزینه‌های بالاتر از انجام تراکنش‌ها در اتریوم انجام دهید.

هزینه‌های کم‌تر

یکی از مهم‌‌ترین دلایل افزایش هزینه‌ها برای کاربران و توسعه‌دهندگان، هزینه بالای جمع‌آوری و ارسال داده‌ها در زنجیره‌ها است. درصورتی‌که با ZKEVM این مشکل برای همیشه و تا حد بسیار مناسبی حل می‌شود. چرا که رول‌آپ‌های ZK کم‌ترین میزان داده را به شبکه اتریوم ارسال می‌کنند. همچنین در برخی موارد ممکن است ZKEVM، ورودی‌های تراکنش را نیز حذف کند. در نهایت در پاسخ به سوال مزایای ZKEVM چیست، باید به شما بگوییم که استفاده از این ماشین مجازی می‌تواند هزینه‌های شما به‌عنوان توسعه‌دهنده و کاربر را درصد بسیار زیادی کاهش دهد.

کارآمدی بسیار مناسب و نهایی شدن سریع تراکنش‌ها

نهایی شدن و یا بسته شدن تراکنش‌ها در ZKEVM سرعت بسیار بالایی دارند. درواقع به مدت‌زمانی که در شبکه بلاک‌چین طول می‌کشد تا یک تراکنش برگشت‌ناپذیر شود، نهایی شده می‌گویند. با استفاده از ZKEVM، تراکنش‌ها بلافاصله بعد از ارسال نهایی می‌شوند. این امر ازآن‌جهت اهمیت دارد که نهایی شدن سریع‌تر می‌تواند کارآمدی شبکه بلاک‌چین اتریوم را به‌شدت افزایش دهد.

خلوت کردن شبکه اتریوم

شبکه اتریوم یکی از شلوغ‌ترین و پرترافیک‌ترین شبکه‌های کریپتوکارنسی است. به همین خاطر کاربران و توسعه‌دهندگان این شبکه همواره به دنبال روش‌هایی برای خلوت کردن شبکه هستند. استفاده از ZKEVM می‌تواند این شبکه را به‌خوبی خلوت کند. از طرف دیگر باید اشاره کرد که استفاده از ZKEVM می‌تواند به‌خوبی ارزش شبکه اتریوم را نیز بالا ببرد. در نهایت در پاسخ به سوال مزایای ZKEVM چیست، باید به شما بگوییم که این ماشین مجازی مبتنی بر اثبات با دانش صفر می‌تواند برای همیشه شبکه اتریوم، تجربه کاربری با آن و حتی شرایط کاربران و توسعه‌دهندگان آن را نیز تغییر دهد.

معماری ساختار ZKEVM چیست

یکی دیگر از مفاهیمی که برای پاسخ به سوال ZKEVM چیست باید با آن آشنا شویم، معماری ساختار این ماشین مجازی مبتنی بر اثبات با دانش صفر است. به‌طور کلی ZKEVM به سه بخش اصلی تقسیم می‌شود که عبارت‌اند از: محیط اجرا، مدار اثبات و قرارداد تاییدکننده. عملکرد هر یک  از این بخش‌ها روی دیگری تاثیر می‌گذارد و تمام آن‌ها به اجرای بهتر ZKEVM، تولید اثبات و تایید آن‌ها کمک می‌کنند. در ادامه با این سه بخش آشنا می‌شویم.

محیط اجرا

محیط اجرا به محیطی گفته می‌شود که در آن برنامه‌ها یا همان قراردادهای هوشمند اجرا می‌شوند. از نظر عملکرد، محیط اجرای ZKEVM شباهت بسیار زیادی به محیط اجرای EVM دارد. برای مثال برای خروجی یک حالت جدید شما به حالت اولیه و یک تراکنش نیاز دارید.

مدار اثبات

مدار اثبات در ZKEVM اثبات‌های با دانش صفر را تولید می‌کند. این اثبات‌ها نیز در نهایت اعتبار تراکنش‌های محاسبه شده در محیط اجرا را تایید می‌نمایند. می‌توان گفت که از میان تمام بخش‌های ZKEVM، این بخش اهمیت بسیار بالاتری دارد. چرا که در این مرحله باید اثبات‌ها برای صحت‌سنجی تراکنش‌ها تولید شود.

قرارداد تاییدکننده

مجموعه‌های ZK برای تایید اعتبار، به یک قرارداد هوشمند مستقر در زنجیره L1 (اتریوم) شواهد اعتبار را ارائه می‌کنند. ورودی (قبل از وضعیت‌ها و اطلاعات تراکنش) و خروجی (حالت‌های نهایی) نیز به قرارداد تاییدکننده ارائه می شوند. سپس تایید کننده محاسبات را بر روی اثبات ارائه شده اجرا و آن را تایید می‌کند که خروجی‌های ارسال شده به درستی از ورودی‌ها محاسبه شده‌اند.

بزرگ‌ترین رقبا در زمینه ZKEVM را بشناسید

یکی از مهم‌ترین مباحثی که در پاسخ به سوال ZKEVM چیست باید به آن پاسخ دهیم، پروژه‌های مختلف در ZKEVM است. پلتفرم‌های زیادی مانند پالیگان، zkSync و StarkNET پروژه ZKEVM خود را لانچ کرده‌اند که هر یک ویژگی‌ها، مزایا و معایب مخصوص به خود را دارد.

برخی از بزرگ‌ترین رقبا در زمینه ایجاد ZKEVM عبارت‌اند از:

• پالیگان (Polygon): پروژه رول‌آپ ZK پالیگان با عنوان Polygon Hermez ایجاد شده است. در این پروژه از دو روش اثبات استفاده می‌شود. به عبارت دیگر پالیگان هم از اثبات با دانش صفر و روش‌های اثبات SNARK و STARK استفاده می‌کند. چرا که برای مثال الگوریتم استارک سرعت بالاتری دارند و اسنارک نیز ارزان‌تر است
• پروژه zkSync: این پروژه با استفاده از یک استراتژی خاص توانسته رول‌آپ ZK را با ماشین مجازی اتریوم هماهنگ کند. برای این کار در ابتدا کدهای قراردادها را در به زبان سالیدیتی نوشته و در نهایت نیز آن‌ها را به bytecode تبدیل کرده است
• پروژه StarkNET: این پروژه نیز یکی از بهترین‌ها در زمینه ایجاد ZKEVM است. البته که این پروژه ضعف‌هایی نیز دارد. برای مثال هزینه صحت‌سنجی تراکنش‌ها با آن بسیار بیشتر است، زمان بیشتری برای اثبات و نهایی شدن نیاز دارد و بلاک‌های بیشتری را اشغال می‌کند. بااین‌حال امنیت استارک‌نت بسیار بالا است
• اسکرول (Scroll): این پروژه شباهت بسیار زیادی به پروژه ZKEVM پالیگان دارد. همچنین باید اشاره کرد که ZKEVM اسکرول در مراحل اولیه است و نمی‌توان به کارایی و مقیاس‌پذیری آن اطمینان کرد

سخن آخر

در این مطلب به سوال بسیار مهم ZKEVM  چیست به‌صورت مفصل پاسخ دادیم. ماشین مجازی اتریوم مبتنی بر اثبات با دانش صفر یا همان ZKEVM را می‌توان یکی از پروژه‌های بسیار مهم در آینده کریپتوکارنسی دانست. بااین‌حال در حال حاضر از میان تمام EVM‌های اثبات با دانش صفر، تنها zkSync توانسته به مراحل پس از تولید برسد و دیگر پروژه‌های ZKEVM همچنان در مرحله تولید هستند.

هرچند باید گفت که باوجود پیشرفت بسیار سریع ZKEVM‌ها، انتشار پروژه‌های جدید با سرعت بیشتری انجام خواهد شد. پس اگر سوال ZKEVM چیست در ذهن شما وجود دارد، باید به شما بگوییم که این ماشین مجازی می‌تواند با افزایش سرعت و کاهش هزینه‌های انجام تراکنش در شبکه بلاک‌چین اتریوم، کار را برای کاربران و توسعه‌دهندگان این شبکه بسیار آسان کند.