Os Diferentes Tipos de zkEVM e a Classificação dos Principais Projetos Existentes
zkSync, Polygon, Scroll, Taiko e Linea. O que todos esses nomes têm em comum?
Já imaginou uma blockchain que funcionasse igualzinha à Ethereum mas fosse mais eficiente e escalável?
É isso que as zkEVM pretendem trazer ao universo cripto.
Zero-knowledge Ethereum Virtual Machine, também conhecido como zkEVM, é uma extensão da Máquina Virtual do Ethereum (EVM), que utiliza de provas de conhecimento zero (ZKPs) para aumentar a privacidade e a escalabilidade de uma rede. Lembrando que hoje temos duas grandes espécies de solução de segunda camada do Ethereum, os optimistic rollups (como Arbitrum e Optimism) e os zk-rollups (como zkSync e Polygon zkEVM).
Além disso, também é importante mencionar que existem redes de segunda camada do Ethereum que não utilizam da Máquina Virtual do Ethereum, como a Fuel e a StarkNet. Contudo, nos casos atuais do ecossistema, isso tem se mostrado um desafio, já que demanda a existência de outros incentivos para que usuários tenham interesse em interagir com a rede (ex: especulação sobre airdrop).
Para resumir, EVM é o computador que alberga a rede Ethereum com um único objetivo, garantir a integridade das mudanças que acontecem nessa blockchain. Quanto mais próximo da Máquina Virtual do Ethereum, mais equivalente ao Ethereum e melhor para um projeto, já que traz mais similaridades com a própria Ethereum, facilitando a sua adoção e também o processo de trazer aplicativos descentralizados para a rede. Mas claro que, assim como tudo na vida, isso também tem seu lado negativo.
Tudo parece muito bonito, escalar o Ethereum utilizando sua própria máquina virtual, mas até pouco tempo atrás isso só funcionava no âmbito das ideias e pensava-se que estávamos anos luz até ser possível qualquer experiência prática.
Na verdade, o surgimento de redes zkEVM, por si só, foi um marco no universo cripto. E mostrou à comunidade que as tecnologias estão evoluindo mais rapidamente do que imaginávamos.
Dentre os benefícios de redes zkEVM estão a possibilidade de mais privacidade e escalabilidade aprimorada, isso mantendo a segurança da Ethereum.
zkSync, Polygon, Scroll, Taiko e Linea. O que todos esses nomes têm em comum? Todos estão construindo soluções de escalabilidade da Ethereum pautadas por zkEVM.
Claro que esses projetos não são iguais, cada um possui sua própria tese e tecnologia que os torna únicos quando falamos em equivalência com a Máquina Virtual do Ethereum. Por essa razão, Vitalik Buterin criou um artigo em seu blog explicando os cinco tipos de zkEVM, o qual será melhor explorado hoje.
Tipo 1 - Totalmente Equivalente à Ethereum.
As soluções de escalabilidade zkEVM Tipo 1 do Ethereum são aquelas totalmente equivalentes à mainnet, sem nenhuma mudança que comprometa o código da Ethereum.
Lembrando que o código da Ethereum não foi criado com suporte à zero knowledge. Sendo esta, inclusive, uma das dificuldades de zkEVMs.
Nesses casos (Tipo 1), a rede zkEVM não faz nenhuma modificação no código que facilite a geração de provas (Zero Knowledge Proofs). E seu objetivo é ser uma zkEVM cuja equivalência permitiria, inclusive, verificar os blocos do Ethereum.
A vantagem disso é a perfeita compatibilidade da solução de segunda camada com a rede Ethereum.
Vitalik defende que os zkEVMs do Tipo 1 são essenciais para tornar a Ethereum mais escalável, e que, no longo prazo, zkEVMs do Tipo 2 ou 3 podem até funcionar, mas qualquer reestruturação da Máquina Virtual da Ethereum apresenta suas complexidades.
Além disso, dada à perfeita compatibilidade com a Ethereum, redes zkEVM do Tipo 1 podem reutilizar da infraestrutura do Ethereum, por exemplo na geração e processamento de blocos dessa solução de segunda camada.
Contudo, como tudo na vida, essa equivalência com a Ethereum também tem suas desvantagens, principalmente com relação ao tempo e custo de prova. Isso porque, como já mencionado, a Ethereum não foi criada para ser amigável à zero knowledge - mecanismo de prova que demanda um alto poder computacional - então criar uma prova zero knowledge (ZKP) acaba se tornando mais trabalhoso, custoso e demorado.
Claro que isso pode ser contornado com trabalhos de engenharia e desenvolvimento, mas não há como negar que esse é um ponto de atenção.
Atualmente, o único projeto construindo zkEVM do Tipo 1 é a Taiko, que desde o princípio do projeto defende o mínimo de modificações possíveis no código para a criação de sua chain. O projeto ainda está sendo desenvolvido, então mudanças ainda podem acontecer, e a previsão é que o lançamento de sua mainnet ocorra somente no primeiro trimestre de 2024.
Se você quiser saber mais particularidades sobre a razão da Taiko ser uma zkEVM do Tipo 1, clique aqui.
Tipo 2 - Totalmente equivalente à Máquina Virtual da Ethereum (EVM)
As zkEVM do tipo 2 são, então, equivalentes com a Máquina Virtual da Ethereum, mas NÃO são equivalentes à própria Ethereum. Ou seja, elas se parecem com a Ethereum "por dentro", mas possuem diferenças no seu exterior, principalmente envolvendo a estrutura de dados.
Essa modalidade de zkEVM almeja ser totalmente compatível com as aplicações hoje existentes na mainnet, ao mesmo tempo que faz adaptações ao código da Ethereum para facilitar seu desenvolvimento e também os mecanismos de produção de provas (ZKPs).
Apesar disso, sua vantagem está no fato de que essas zkEVMs conseguem perfeita equivalência com relação à Máquina Virtual do Ethereum, sendo, portanto, muito fácil que aplicativos descentralizados venham para essas redes. Contudo, algumas incompatibilidades técnicas já se mostram presentes em zkEVMs do Tipo 2.
Mesmo com essas melhorias, as soluções de escalabilidade do Tipo 2 ainda não são tão eficientes com relação ao tempo e custo de prova, apesar de serem melhores que as do Tipo 1.
Essa melhoria acontece, basicamente, pois as zkEVMs do Tipo 2 removem partes do código da Ethereum que não são amigáveis à zero knowledge. Contudo, ainda assim os projetos ficam sujeitos à limitações inerentes à EVM, por exemplo de escalabilidade.
Os projetos da Scroll e da Linea estão construindo zkEVMs do Tipo 2.
A Scroll ainda está em rede de testes e desenvolvimento, ao que tudo indica o projeto será lançado em mainnet como Tipo 2, apesar de já ter mostrado interesse em se tornar mais próximo do Tipo 1 no futuro. Seu lançamento oficial está programado para o final deste ano ou início de 2024 e já é antecipado por muitos usuários da comunidade cripto.
Por outro lado, a Linea é uma zkEVM desenvolvida pela gigante Consensys (responsável, por exemplo, por desenvolver a Metamask) que foi muito esperada pelo mercado, graças a toda a fama e respeito que a Consensys possui no ecossistema cripto. Recentemente o projeto lançou a primeira versão de sua mainnet, mais precisamente em 11 de julho de 2023.
Em menos de 1 mês do seu lançamento, a Linea já conta com mais de 30 milhões de dólares em valor total travado na rede (TVL).
Só para comparação, a Polygon zkEVM demorou quase 3 meses para atingir a mesma marca.
Tipo 2.5 - Equivalente à Máquina Virtual da Ethereum (EVM), exceto pelos custos de gás
Uma das maneiras de zkEVMs resolverem o problema de tempo e custo de prova é aumentar significativamente os custos de gás para operações específicas na Máquina Virtual da Ethereum que demandem alto poder computacional (operações que sejam difíceis de criar a prova zero knowledge).
Essa é considerada uma medida menos arriscada do que outras mudanças mais significativas na EVM. Contudo, ainda assim, há chances dessas modificações reduzirem as ferramentas compatíveis para desenvolvimento da rede e até interromperem algumas aplicações.
Tipo 3 - Quase Equivalente à Máquina Virtual da Ethereum (EVM)
O Tipo 3 das zkEVMs acaba fazendo alguns sacrifícios à exata equivalência da EVM para conseguir melhorar a eficiência do sistema de provas e também para deixar mais fácil o desenvolvimento da Máquina Virtual da Ethereum.
As vantagens disso são simples, é mais fácil de se construir na rede e o sistema de provas é mais eficiente. Para tanto, assim como nos casos anteriores, as zkEVMs Tipo 3 costumam retirar funcionalidades de seu código que não possuem compatibilidade com provas de conhecimento zero (ZKPs).
Só que isso vem com uma desvantagem, a compatibilidade é reduzida. Isto é, algumas aplicações da Ethereum vão precisar ser reescritas para chegarem às redes Tipo 3, em comparação com os outros dois tipos em que um aplicativo pode ser facilmente migrado para elas.
Vitalik defende que nenhuma zkEVM quer ser do Tipo 3, ele só seria um momento transitório enquanto o projeto se desenvolve e evolui para um Tipo 2 ou 2.5.
Apesar disso, no momento a Polygon zkEVM é considerada um rollup do Tipo 3. Na verdade, essa foi a primeira solução de escalabilidade pautada em zero knowledge a ser lançada ao mercado, em 27 de março de 2023. O projeto acabou não ganhando tanta tração quanto seu concorrente (zkSync Era), mas se mostra bastante confiante, ainda mais agora com a visão completa da Polygon 2.0 e seu objetivo de se tornar a Camada de Valor da Internet.
Aparentemente, o plano final da Polygon zkEVM é se tornar equivalente com a Máquina Virtual da Ethereum (Tipo 2), mas isso só no futuro.
Tipo 4 - Equivalente à linguagem de alto nível
Como seu próprio nome traz, as zkEVMs já não são mais equivalentes com a Máquina Virtual da Ethereum. Na verdade, um sistema do Tipo 4 funciona compilando o código de contratos inteligentes escritos em alguma linguagem como Solidity ou Vyper e transformando isso em outra linguagem que é mais amigável à zero knowledge.
A vantagem disso é ter um sistema de provas muito rápido e eficiente, contudo isso vem com o malefício da incompatibilidade aumentada. Por exemplo, alguns contratos de uma zkEVM do Tipo 4 podem não ter o mesmo endereço que possuem na Máquina Virtual da Ethereum, o que pode dificultar o trabalho dos desenvolvedores.
Atualmente, o maior projeto de zkEVM é do Tipo 4 e se chama zkSync Era, desenvolvido pela Matter Labs. Seu lançamento para o público geral aconteceu em março de 2023 e o projeto já conta com quase 500 milhões de dólares em valor total travado (TVL).
Segundo a Matter Labs, apesar da zkSync Era ter mudanças notáveis com relação à EVM, ela consegue processar a maior parte dos contratos da Máquina Virtual da Ethereum. Contudo, a rede já passou por algumas dificuldades graças às diferenças existentes, como no caso do projeto Gemholic, que felizmente teve um final "feliz".
Conclusão
Em um cenário em constante evolução e desenvolvimento como o universo cripto, a busca por soluções que permitam melhor escalabilidade e eficiência para a rede Ethereum é uma jornada de descobertas e adaptações. O surgimento das redes zkEVM ainda é muito recente, e demandará mais testes antes de qualquer conclusão definitiva sobre o futuro.
Importante lembrar que a caracterização aqui presente não é definitiva. Projetos e tecnologias podem evoluir e modificar a sua equivalência com a Máquina Virtual da Ethereum. Uma rede zkEVM do Tipo 3 pode vir a se adaptar e tornar uma Tipo 1, completamente equivalente à Ethereum.
Além disso, não há como afirmar que o Tipo 1 é melhor do que os outros, cada projeto possui sua visão, valores e roadmap para o futuro. Muitas das dificuldades hoje existentes, podem vir a ser sanadas no futuro e projetos poderão escolher qual caminho tomar.
Enfim, a constante busca por aprimoramento e a capacidade de adaptação são os pilares que sustentam essa jornada rumo a um ecossistema Ethereum mais escalável e eficiente, alimentado pela inovação e pelo entusiasmo de comunidade engajada. Vários times estão desenvolvendo seus próprios projetos zkEVM atualmente, e, em 2024, muito provavelmente esse mercado estará ainda mais competitivo e desenvolvido. Resta aguardar e acompanhar o desenvolvimento dessa nova tecnologia.
Antes de terminar, gostaríamos de lembrar que o conteúdo discutido aqui é estritamente informativo e destinado a fomentar a discussão geral. Não deve ser interpretado como recomendação financeira, fiscal ou conselho de vida para qualquer indivíduo. Encorajamos fortemente que você faça sua própria pesquisa e consulte profissionais qualificados.