Introducción no técnica a los ZK-Rollups
Comprender las ventajas, los riesgos y los casos de uso de las pruebas de conocimiento cero
Artículo de sianjon | Editado por Hiro Kennelly y Kornekt | Portada de Tonytad
Concepto general
Un ZK-rollup (ZK significa conocimiento-cero) es una solución de escalado de capa 2 para redes blockchain. Este tipo de rollup permite agrupar varias transacciones en una y confirmar que todas ellas son válidas, sin revelar ninguno de los detalles sobre dichas transacciones. En otras palabras, es una forma de demostrar que se conoce un secreto sin mostrarlo. Todos los cálculos se realizan fuera de la cadena y sólo un hash de los resultados de ese cálculo se almacena en la cadena y puede ser verificado por cualquiera.
Aunque este es el TL;DR, a continuación proporcionaremos una visión general de los rollups, discutiremos los pros y los contras de los ZK-rollups, exploraremos la historia de las pruebas de conocimiento-cero, destacaremos algunos proyectos que utilizan la tecnología ZK-rollup y concluiremos esbozando casos de uso potenciales.
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Introducción a los rollups
Existen dos tipos de rollups con diferentes modelos de seguridad: El optimista y el de conocimiento-cero.
Los rollups optimistas asumen que las transacciones son válidas por defecto y sólo ejecutan el cómputo a través de una prueba de fraude. Las pruebas de fraude son un tipo de prueba presentada por un verificador que cuestiona el estado de una transacción.
Los rollups de conocimiento cero ejecutan el cálculo fuera de la cadena y envían una prueba de validez a la cadena. Las pruebas de validez son formas de escalar Ethereum utilizando criptografía.
La infografía siguiente muestra la diferencia entre ambas.
Ventajas de ZK-rollups
Mayor privacidad: Aumentan la privacidad y la seguridad porque no es necesario almacenar toda la información en la cadena, sólo un hash. Por tanto, la información sensible sigue siendo confidencial y la información puede seguir siendo validada y verificada. Esto sólo es posible gracias a las ZKP (pruebas de conocimiento cero), la criptografía y las matemáticas que la sustentan. Ya no es necesario confiar en intermediarios ni en ninguna persona o entidad en particular. Basta con confiar en las matemáticas, que son la verdad criptográfica.
Liquidación más rápida: Una vez presentada y verificada la prueba, los fondos y las transacciones se confirman al instante, lo que permite retirar o acceder a sus activos con mayor rapidez.
Seguridad: Los ZK-rollups se consideran más seguros que otras soluciones de capa 2 porque utilizan pruebas de conocimiento cero para garantizar que las transacciones son válidas y que los estados onchain y offchain son coherentes.
Desventajas de los ZK-rollups
En lo que respecta a la generación de pruebas, son intensivas en computación y memoria.
Algunas implementaciones de conocimiento-cero, como la configuración de confianza, son propensas al mal uso si el prover y el verificador actúan de forma deshonesta.
Las pruebas de conocimiento cero utilizan la declaración (denominada "testigo") como entrada para generar una prueba sucinta de su validez. Este testigo es la información secreta que comparten el probador y el verificador y que se utiliza para generar la prueba. Si el testigo se filtrara o se pusiera en peligro, cualquier actor malintencionado podría utilizarlo para generar pruebas falsas.
Ahora que ya sabes qué son los ZK-rollups y sus ventajas potenciales, echemos un vistazo a algunos de los proyectos que están haciendo cosas interesantes con ellos. Pero primero, algunos antecedentes.
Antecedentes
Las ZKP fueron introducidOs por primera vez en la década de 1980 por tres investigadores del MIT, Shafi Goldwasser, Silvio Micali y Charles Rackoff, en su artículo The Knowledge Complexity of Interactive Proof-Systems.
En los últimos años, el concepto de prueba de conocimiento cero ha ganado popularidad con el auge de la tecnología blockchain, especialmente en el contexto de tecnologías que mejoran la privacidad como Tornado Cash y Zcash, y más recientemente en soluciones de escalado como zkSync 2.0.
A continuación figura una lista no exhaustiva de algunos de los principales proyectos que trabajan con ZK-rollups.
Proyectos
zkSync es un protocolo sin confianza para pagos escalables de bajo coste en Ethereum, impulsado por la tecnología ZK-rollup. Fue hecho por Matter Labs, un equipo de ingeniería escalando Ethereum con pruebas de conocimiento-cero. Hicieron un lanzamiento alfa completo de zkSync Era en Mainnet en marzo de 2023. Actualmente, según L2 Beat, tienen un TVL (Total Value Locked) de 392M$.
Polygon Hermez es el equipo de Polygon detrás de zkEVM, un ZK-rollup de código abierto optimizado para transferencias de tokens seguras, de bajo costo y utilizables que utilizan Ethereum para la seguridad. Lanzaron zkEVM en marzo de 2023.
Loopring es un protocolo de intercambio y pago en Ethereum. Utilizan ZK-SNARKs. A pesar de su uso en producción, los ZK-SNARKs siguen siendo criptografía nueva y experimental. Los ZK-SNARK requieren una ceremonia de configuración de confianza para funcionar. Una ceremonia de configuración de confianza es un procedimiento que se realiza una vez para generar un dato que debe utilizarse cada vez que se ejecuta un protocolo criptográfico. Para saber más, L2beats tiene un buen artículo.
ImmutableX ha migrado a Polygon y ahora se conoce como Immutable zkEVM. Es una solución para juegos que ofrece compatibilidad con EVM, bajo coste, escala masiva y seguridad Ethereum. Puedes unirte a la Comunidad Immutable aquí.
StarkNet fue la primera red L2 sobre Ethereum en utilizar ZK-rollups. Son un ZK-rollup descentralizado y sin permisos que se lanzó en septiembre de 2022. Utilizan el sistema de prueba criptográfica STARK. En pocas palabras, STARKs no dependen de una configuración de confianza y tienen supuestos criptográficos más simples y, por lo tanto, son más seguros incluso contra las computadoras cuánticas, según Vitalik. La diferencia entre STARKs y SNARKs va más allá de la profundidad de este artículo, pero si quieres saber más, echa un vistazo a este artículo de Consensys que profundiza en las principales diferencias entre estas dos tecnologías de conocimiento-cero, tanto desde una perspectiva cultural como técnica.
Aztec Network es una red de capa 2 de código abierto que pretende aportar escalabilidad y privacidad a Ethereum. Se lanzó en marzo de 2021. Noir, un lenguaje específico de dominio para sistemas a prueba de conocimiento SNARK fue creado por el mismo equipo que Aztec. Este artículo no habla de los lenguajes de programación de conocimiento cero disponibles, pero puedes consultar este artículo para obtener más información al respecto. Además, ten en cuenta que Aztec cerró su producto de pagos a principios de este año.
Aleo es una blockchain de capa 1 que es de conocimiento-cero por diseño. En otras palabras, es privada por defecto. Están en su tercera oleada de pruebas con testnet3.
Casos prácticos
Pagos anónimos: Las transacciones en la cadena de bloques son transparentes por defecto. La tecnología de conocimiento-cero se utiliza para ocultar datos específicos de las transacciones, como información sensible sobre cuentas y saldos, mejorando así el anonimato del usuario y la privacidad de las transacciones.
Identidad descentralizada: Los sistemas de identidad actuales exigen que se revelen los datos personales, y con razón. Las pruebas de conocimiento-cero ofrecen una forma segura de permitir a las partes verificar que son quienes dicen ser sin tener que revelar información sensible. Con proyectos actuales de DID como Gitcoin Passport, los individuos deciden qué información quieren compartir y con quién.
Cumplimiento: Protocolo Privacy Pools, como se menciona en este documento de Elsevier. La propuesta trata de demostrar el cumplimiento de la normativa sin tener que revelar todo su historial de transacciones.
Lucha contra la desinformación: por ejemplo, la procedencia de las imágenes, como se describe en este artículo de Dan Boneh y Trisha Datta, del Grupo de Criptografía Aplicada de la Universidad de Stanford.
Autenticidad: En relación con el cuarto caso de uso, C2PA (Coalition for Content Provenance and Authenticity) propuso una norma basada en firmas digitales para verificar la procedencia de las imágenes, utilizando pruebas ZK para luchar contra la desinformación.
Hay una gran cantidad de recursos disponibles en Internet que proporcionan más información sobre los ZK-rollups. Aquí tienes algunas fuentes notables a las que puedes acudir para obtener más información, por nombrar sólo algunas:
Guía Incompleta de Rollups: Vitalik Buterin comparte sus razones por las que se espera que los ZK-rollups sean la piedra angular del escalado de Ethereum a corto, medio y largo plazo. Habla de los diferentes tipos de tecnologías de escalado, de las matemáticas que las sustentan, de los retos actuales de los rollups y de las cifras que los respaldan. Aquí hay una versión en vídeo de la guía.
Ethresear.ch: foro en el que se celebran debates civilizados entre investigadores y desarrolladores de Ethereum para tratar diversos temas con el fin de impulsar la investigación sobre Ethereum.
Diferentes grupos como el Gremio de Desarrolladores y el Gremio de Escritores en el Discord de BanklessDAO discuten temas sobre conocimiento cero y ZK-rollups. Siempre estamos buscando gente que se una a la conversación, aprenda y contribuya.
5 Levels of Zero Knowledge Proofs de Wired.
De cero a más conocimiento
A un alto nivel, los ZK-rollups se basan en las matemáticas y la criptografía (pruebas de conocimiento cero), que es una forma de que una parte demuestre a otra que una afirmación es cierta sin revelar ninguna información que la otra parte no supiera ya. Para obtener más información sobre los ZK-rollups, asegúrate de consultar los recursos adicionales para que los lectores puedan profundizar en esta tecnología, y permanece atento a futuros contenidos que profundizarán y diseccionarán esta fascinante tecnología.
Biografía del autor
sianjon es un Producto @pqcee_com construcción @web3_quantum | Colaborador @BanklessDAO | Fundador @brokenbrainsco
Biografías de los editores
Hiro Kennelly es escritor, editor y coordinador en BanklessDAO, Asociado en Bankless Consulting, y es ahora y siempre un DAOpunk.
Kornekt es escritor, editor y gestor de contenidos en Bankless Publishing. Profundamente fascinado por las criptomonedas, web3 y la tecnología blockchain.
Biografía del diseñador
Tonytad es un diseñador gráfico que ha trabajado a nivel local e internacional con organizaciones y empresas en más de 200 proyectos, que incluyen branding, logotipos, flyers, tarjetas y portadas.
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Este post no contiene asesoramiento financiero, sólo información educativa. Al leer este artículo, usted acepta y afirma lo anterior, así como que no se le está solicitando que tome una decisión financiera, y que de ninguna manera está recibiendo ninguna proyección fiduciaria, promesa o inferencia tácita de su capacidad para lograr ganancias financieras.
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