Mục lục

zkEVM là một giao thức mới cho phép thực thi các hợp đồng thông minh trên các blockchain công khai như Ethereum, BNB Chain, Polygon, Avalanche C Chain,… Điểm đặc biệt của zkEVM là sử dụng công nghệ Zero-Knowledge Proof để tăng tính riêng tư và bảo mật cho người dùng.

Vitalik Buterin, người sáng lập Ethereum, đã chia zkEVM thành 4 loại khác nhau tùy theo mức độ tương thích với EVM. Với những ưu điểm vượt trội, zkEVM đem lại lợi ích lớn cho các nhà phát triển và hệ sinh thái zk, tuy nhiên vẫn còn nhiều thách thức cần được giải quyết để tối ưu hóa hoạt động của nó.

Tổng quan về zkEVM

Trước khi bàn về zkEVM, hãy cùng tìm hiểu về khái niệm Zero Knowledge Proof (ZKP). Đây là một thuật ngữ quan trọng trong lĩnh vực bảo mật thông tin. Nó được sử dụng để chứng minh rằng một giả thiết nào đó là đúng mà không cần phải tiết lộ bất kỳ thông tin bí mật nào. Điều này giúp cho việc truyền tải thông tin trở nên an toàn hơn và đảm bảo tính riêng tư cho người dùng. Cùng tiếp tục khám phá zkEVM để hiểu rõ hơn về công nghệ này nhé.

Zero Knowledge Proof (ZKP) là gì?

Công nghệ ZK (zero-knowledge) Proof là một công nghệ mã hóa được áp dụng để bảo vệ tính riêng tư và xác thực trên internet cũng như các nền tảng blockchain. Thay vì chia sẻ toàn bộ thông tin, công nghệ ZKP cho phép các bên trao đổi thông tin mà không cần tiết lộ chi tiết về bản thân mình.

Ví dụ, nếu bạn muốn xác minh với một tổ chức rằng bạn đủ 18 tuổi để đăng ký dịch vụ, nhưng không muốn tiết lộ ngày sinh của mình, bạn có thể sử dụng hoạt động ZKP để chứng minh điều đó bằng cách cung cấp nhiều thông tin khác có ý nghĩa tương tự. Ví dụ, bạn có thể cho biết rằng bạn đã tốt nghiệp đại học (chứng minh bạn khoảng 22 tuổi) hoặc bạn đã sở hữu doanh nghiệp đăng ký kinh doanh dưới tên mình (chứng minh bạn đủ 18 tuổi).

ZKP có 2 loại chính được biết đến nhiều nhất là zk-SNARKs và zk-STARKs. zk-SNARKs (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge) và zk-STARKs (Zero-Knowledge Scalable Transparent Argument of Knowledge).

zkEVM là gì?

zkEVM là một giao thức cho phép thực thi các hợp đồng thông minh trên các blockchain công khai như Ethereum, BNB Chain, Polygon, Avalanche C Chain… Nó cho phép các nhà phát triển triển khai các ứng dụng phức tạp trên blockchain mà không cần tiết lộ các thông tin nhạy cảm về dữ liệu và logic của ứng dụng. Điều này giúp bảo vệ quyền riêng tư và đảm bảo tính bảo mật của các ứng dụng.

zkEVM ra đời như thế nào?

Mặc dù đã có một số ngôn ngữ lập trình ZK như Cairo (StarkWare) hay Zinc (zkSync), nhưng vẫn còn nhiều hạn chế về tính không đồng nhất giữa các ngôn ngữ. Điều này khiến các lập trình viên gặp khó khăn khi phải lập trình trên nhiều ngôn ngữ khác nhau.

Vì vậy, zkEVM ra đời để giải quyết vấn đề này. Nó được thiết kế để tương thích với Ethereum, giúp cho việc triển khai các smart contract sử dụng công nghệ ZK Proof trên Ethereum trở nên dễ dàng hơn. Đồng thời, zkEVM cung cấp cho các nhà phát triển một lớp trừu tượng hóa để triển khai các ứng dụng ZK một cách dễ dàng hơn. Các nhà phát triển không cần phải quan tâm đến chi tiết của thuật toán ZK tại mức thấp nhất. Ngoài ra, zkEVM hỗ trợ nhiều loại ZK Proof khác nhau, bao gồm cả zk-SNARKs và zk-STARKs, giúp các nhà phát triển lựa chọn phương pháp phù hợp nhất cho ứng dụng của mình.

Tóm lại, zkEVM là một công cụ hữu ích giúp cho việc triển khai các smart contract sử dụng công nghệ ZK Proof trên Ethereum và các EVM Chain trở nên dễ dàng hơn. Nó cũng cung cấp cho các nhà phát triển một cách tiếp cận mới và tiện lợi hơn để triển khai các ứng dụng ZK.

zkEVM hoạt động như thế nào?

zkEVM và ZK-rollups là hai khái niệm quen thuộc trong lĩnh vực blockchain. Cả hai đều tuân theo cách hoạt động chung và nhằm tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống.

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng có nhiều ý tưởng xoay quanh cấu trúc lý tưởng của zkEVM và các hoạt động của nó. Phiên bản thuần khiết nhất của zkEVM sẽ hoàn toàn tương đương với Ethereum, không cho phép thay đổi ngay cả khi chúng có thể làm cho việc tạo bằng chứng dễ dàng hơn.

Zero-knowledge rollups thực hiện các giao dịch ngoài chuỗi và gửi một báo cáo mật mã chứng minh tính chính xác của những tương tác này đến Ethereum. Tuy nhiên, chứng minh zero-knowledge không tiết lộ chi tiết của tất cả các giao dịch trong lô, mà chỉ xác nhận rằng chúng đủ chính xác để kích hoạt một chuyển tiếp đến trạng thái Ethereum.

Sau đó, hệ thống cung cấp các bằng chứng tính hợp lệ cho một hợp đồng thông minh được thiết lập trên chuỗi L1. Sau khi nhận được và xác nhận, nó xác minh các đầu vào.

Ưu và nhược điểm của zkEVM

Ưu điểm

Khả năng mở rộng của zkEVM có thể giúp blockchain công khai như Ethereum cải thiện hiệu suất thực thi các hợp đồng thông minh bằng cách giảm số lượng tài nguyên tính toán cần thiết. Nhờ tính năng này, việc offload tính toán sang các mạng riêng tư giúp giảm tải trên blockchain công khai, tăng khả năng mở rộng của hệ thống.

Không chỉ hỗ trợ cho ngành công nghiệp chăm sóc sức khỏe, zkEVM còn có thể áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác để thực thi các hợp đồng thông minh riêng tư. Điều này giúp đảm bảo tính riêng tư cho dữ liệu của các bên liên quan, đồng thời vẫn cho phép các nhà nghiên cứu truy cập và phân tích thông tin.

Khả năng tương thích với EVM cũng là một lợi thế lớn của zkEVM, giúp các nhà phát triển dễ dàng chuyển đổi từ các DeFi protocol trên EVM sang nền tảng zk. Điều này cũng thu hút được nhiều developer đến với zk, giúp tạo ra một hệ sinh thái đa dạng và phong phú hơn.

Nhược điểm

Triển khai zkEVM là một quá trình phức tạp, yêu cầu kiến thức chuyên môn và tài nguyên đáng kể. Điều này bởi vì zkEVM cần tích hợp nhiều công nghệ khác nhau.

Tuy nhiên, việc sử dụng zkEVM có thể bị giới hạn trong các chức năng phức tạp của các hợp đồng thông minh vì nó tập trung vào tính riêng tư. Nó có thể không thể thực hiện được các chức năng liên quan đến các tài khoản thông thường như bỏ phiếu hoặc gửi tiền, và chỉ tập trung vào xác minh tính hợp lệ của một tính toán riêng tư.

Một vấn đề khác đối với zkEVM là hiệu suất. Việc tính toán chứng minh không chứng tỏ có thể đòi hỏi nhiều tài nguyên tính toán và băng thông mạng, có thể làm chậm quá trình xử lý các giao dịch. Tuy nhiên, việc sử dụng các kỹ thuật tối ưu hóa và phát triển phần mềm hiệu quả hơn có thể giải quyết vấn đề này.

Cuối cùng, việc sử dụng zkEVM cũng có thể dẫn đến tiêu tốn năng lượng và chi phí khi thực hiện các tính toán. Điều này đặc biệt đáng lưu ý đối với các blockchain công khai, nơi các hoạt động tính toán phải trả phí bằng tiền điện tử.

Phân loại zkEVM

Trong bài viết của Vitalik về cách phân loại zkEVM, ông đã đề cập đến 4 loại chính tùy theo khả năng tương thích của zkEVM. Cấp thấp nhất (tương thích EVM) chỉ đem lại một phần trăm tương thích nhất định đối với một số smart contract phức tạp, yêu cầu nhà phát triển phải tùy chỉnh lại mã nguồn bằng cách sao chép, dán và viết lại một số điều.

Ở cấp độ cao hơn (tương đương EVM), zkEVM mang lại khả năng tương thích cao hơn, cho phép các nhà phát triển dễ dàng, nhanh chóng và ít phải sửa đổi di chuyển các smart contract từ Ethereum sang giao thức rollup của họ.

Loại 1: zkEVM hoàn toàn tương thích với Ethereum (Fully Ethereum equilvalent)

Dự kiến, phiên bản zkEVM loại 1 sẽ hoàn toàn tương thích với Ethereum ở mức độ đồng thuận. Điều đó có nghĩa là không có bất kỳ thay đổi nào về trạng thái, merkel proof, mã băm hoặc bất kỳ logic nào liên quan đến sự đồng thuận.

Đồng thời, phiên bản này cũng sẽ hoàn toàn tương thích với tất cả các ứng dụng cơ bản của Ethereum. Tuy nhiên, để tạo bằng chứng, thời gian cần thiết sẽ hơi dài hơn so với phiên bản gốc vì không có bất kỳ cải tiến nào được thực hiện để tối ưu hóa quá trình này.

Loại 2: zkEVM hoàn toàn tương thích với EVM (Fully EVM equilvalent)

Các zkEVM loại 2 sẽ giảm tiêu chuẩn một chút để phù hợp với EVM thay vì phù hợp với Ethereum. Chúng sẽ có hình dạng giống như EVM bên ngoài, nhưng sẽ có một số thay đổi nhỏ bên trong để hỗ trợ phát triển và tăng tốc độ tạo bằng chứng. Nhưng loại này có thể không tương thích với một số ứng dụng.

Tuy nhiên, để tăng tốc độ chuẩn bị, zkEVM loại 2.5 có thể sử dụng phương pháp tăng chi phí gas.

Loại 3: zkEVM tương thích với EVM

Phiên bản zkEVM thứ 3 sẽ không hoàn toàn giống với EVM vì nó tập trung vào sự thuận tiện khi xây dựng hệ thống giống như EVM trong các bản tổng hợp ZK. Những thay đổi cụ thể đã được thực hiện để giúp việc xây dựng dễ dàng hơn và cải thiện quá trình tạo bằng chứng. Mặc dù zkEVM loại 3 có thể tương thích với hầu hết các ứng dụng, tuy nhiên một số ứng dụng có thể cần phải được viết lại để có thể hoạt động.

Loại 4: zkEVM gần tương thích với EVM

Trong phiên bản zkEVM Loại 4, nó sẽ chỉ tương đương với các ngôn ngữ cấp cao, không phải EVM trực tiếp. Điều này sẽ giảm chi phí và khuyến khích phân cấp, đồng thời cải thiện thời gian tạo bằng chứng. Tuy nhiên, điều này có thể làm cho zkEVM Loại 4 kém tương thích hơn với một số ứng dụng. Có thể thay đổi địa chỉ hợp đồng khi chuyển ứng dụng sang EVM và không thể chuyển qua một số cơ sở hạ tầng gỡ lỗi.

Lịch sử phát triển của zkEVM

zkEVM là một trong những công nghệ tiên tiến nhất về chuỗi khối và ứng dụng tiện ích cho việc phát triển các ứng dụng phi tập trung. zkEVM đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển và đã đạt được nhiều thành tựu đáng kể:

Tháng 12 năm 2017, Zcash đã giới thiệu một dạng Zero-Knowledge Proof mới gọi là zk-SNARKs, cho phép người dùng chứng minh một thông tin mà không cần tiết lộ nội dung của nó.
Năm 2018, giáo sư Eli-Ben Sasson tại Viện Công nghệ Technion-Israel đã phát triển zk-STARK, một công nghệ mới cải tiến hơn.
Tháng 12 năm 2019, Matter Labs đã giới thiệu zkSync, một Layer 2 cho Ethereum được xây dựng trên zkRollup và zk-SNARKs.
Tháng 9 năm 2020, họ còn giới thiệu zkPorter, một giao thức mới sử dụng zk-SNARKs để nâng cao khả năng mở rộng của các ứng dụng blockchain.
Tháng 3 năm 2021, công ty kiểm toán hàng đầu thế giới EY đã giới thiệu phiên bản thử nghiệm của Nightfall 3, một công nghệ tích hợp vào zkEVM giúp tăng cường bảo mật của các giao dịch trên mạng Ethereum.
Tháng 8 năm 2021, Polygon chi 250 triệu USD để mua lại Hermez, sau đó đổi tên thành Polygon zkEVM.
Tháng 5 năm 2022, StarkWare đã gọi vốn 100 triệu đô la với mức định giá 8 tỷ USD.
Tháng 11 năm 2022, công ty mẹ của zkSync, Matter Labs, đã gọi vốn thành công 200 triệu USD (Series C), nâng tổng số vốn gọi được lên 458 triệu USD.
Tháng 2 năm 2023, CZ thông báo rằng Binance sẽ đổi cơ chế chứng minh của Proof of Reserve thành công nghệ zk-SNARKs. Ngoài ra, giải pháp zkEVM của Scroll cũng bắt đầu thử nghiệm trên testnet của Ethereum.
Tháng 3 năm 2023, Scroll đã gọi vốn 50 triệu USD với định giá 1,8 tỷ USD. ConsenSys, công ty mẹ của Metamask, cũng dự kiến sẽ ra mắt public testnet cho zkEVM.
Tháng 3 sau khi thông báo ra mắt private testnet vào tháng 12 năm 2022.

Những dự án zkEVM nổi bật

Hiện tại, trên thị trường đang có 6 dự án zkEVM đáng chú ý là Polygon zkEVM, zkSync Era, StarkWare, Scroll, Taiko và Linea.

Polygon zkEVM là một trong những dự án mới nhất của Polygon trong lĩnh vực zkEVM, đã được đổi tên từ Polygon Hermez sau khi chi ra 250 triệu USD để thâu tóm.
zkSync Era là một sản phẩm của zkSync (Matter Labs) trong lĩnh vực zkEVM.
StarkWare là công ty mẹ của nhiều sản phẩm liên quan đến zk như StarkEx, SatrkNet… Họ cũng phát triển zkEVM để giúp ngôn ngữ của họ trở nên dễ sử dụng hơn.
Scroll là một dự án phi tập trung về mã nguồn mở được xây dựng trên nền tảng zkEVM, với mục tiêu cung cấp khả năng bảo mật tốt hơn cho các ứng dụng blockchain.
Taiko là dự án mã nguồn mở, phi tập trung hoàn toàn và hướng đến phát triển thành giải pháp tương thích hoàn toàn với Ethereum (Type 1).
Linea (tên trước đó là ConsenSys zkEVM) là sản phẩm của ConsenSys (công ty mẹ của Metamask), đang hướng đến trở thành giải pháp tương thích hoàn toàn với EVM (Type 2).

Tổng kết

Công nghệ zkEVM là một ứng dụng mới trong việc tích hợp zero-knowledge proofs vào blockchain. Nó có khả năng giúp tăng tốc độ và giảm chi phí giao dịch trên Ethereum, đồng thời cải thiện tính riêng tư và bảo mật cho người dùng. Tuy vậy, việc triển khai zkEVM vẫn đang trong giai đoạn phát triển và yêu cầu sự tương tác của các nhà phát triển và cộng đồng để đưa nó vào sử dụng rộng rãi hơn.

Tin Tức Bitcoin tổng hợp