O ZKsync, elogiado por Vitalik, já desenvolveu a zkVM mais rápida.

Autor original: Eric, Foresight News

 

No dia 1º de novembro, Vitalik citou um tweet do fundador da ZKsync sobre a atualização ZKsync Atlas e elogiou a ZKsync por fazer muitos “trabalhos subestimados, mas de grande valor para o ecossistema Ethereum”.

O mercado rapidamente reagiu às palavras de Vitalik, e o preço do ZK teve um aumento máximo de mais de 2,5 vezes durante o fim de semana. Os tokens do ecossistema ZK, incluindo ALT (AltLayer), STRK (Starknet), SCR (Scroll), MINA (Mina) e outros, também apresentaram aumentos consideráveis.

Após entender a atualização ZKsync Atlas, percebemos que o que a ZKsync fez pode realmente ter sido subestimado.

ZKP: Rápido, pequeno, mas caro

A Ethereum Foundation promove o ZKP (Zero-Knowledge Proof, ou Prova de Conhecimento Zero) desde cedo, com o objetivo de resolver os problemas de lentidão na verificação e grande volume de dados a serem validados.

O ZKP é, essencialmente, um problema matemático de probabilidade. Para explicar de forma aproximada, imagine que alguém afirma ter resolvido o “Problema das Quatro Cores”. Como confirmar que essa pessoa realmente resolveu o problema sem revelar toda a solução? A solução do ZKP é selecionar algumas partes do gráfico e provar que nessas partes não há duas áreas adjacentes com a mesma cor. Quando o número de partes escolhidas atinge um certo valor, pode-se provar que a probabilidade de essa pessoa ter resolvido o problema das quatro cores chega a 99,99...%. Assim, conseguimos provar que o problema foi resolvido sem conhecer toda a solução.

Isso é o que muitos já ouviram: “provar que algo foi feito sem saber como foi feito”, que é a essência da Prova de Conhecimento Zero. O motivo pelo qual o ZKP é amplamente promovido no ecossistema Ethereum é que, teoricamente, sua velocidade é muito superior à verificação transação por transação, além de gerar provas com volume de dados muito pequeno.

A velocidade é alta porque o ZKP não precisa conhecer o todo, apenas realizar desafios. Por exemplo, para validar um bloco do Ethereum, atualmente cada nó verifica se cada endereço de execução de transação tem saldo suficiente, entre outras questões básicas. Mas se apenas um nó validar todas as transações via ZKP e gerar uma “prova”, os outros nós só precisam verificar se essa “prova” é confiável. Mais importante ainda, o volume de dados dessa “prova” é muito pequeno, tornando a transmissão e verificação extremamente rápidas, além de reduzir o custo de armazenamento.

O motivo de essa tecnologia, cheia de vantagens, não ser amplamente utilizada é seu alto custo.

Embora o ZKP não exija a repetição de todos os processos, o desafio em si consome muita capacidade computacional. Se, como na corrida armamentista da IA, empilharmos GPUs de forma insana, é possível obter velocidades maiores, mas nem todos podem arcar com esses custos. Se, porém, inovações em algoritmos e engenharia reduzirem o tempo de geração de provas com menos poder computacional, equilibrando o aumento de preço do Ethereum impulsionado por novas aplicações e o custo de compra de GPUs para rodar nós, então o cenário se torna viável.

Por isso, muitos projetos de conceito ZK ou desenvolvedores open source do ecossistema Ethereum focam em: gerar provas ZK mais rapidamente e com menor custo. Recentemente, a equipe Brevis conseguiu, usando metade do custo da solução SP1 Hypercube (64 placas RTX 5090 GPU), provar blocos do Ethereum em média em 6,9 segundos (99,6% das provas em menos de 12 segundos, que é o tempo médio de bloco do Ethereum), o que rendeu muitos elogios da comunidade Ethereum.

Embora o custo das GPUs ainda ultrapasse US$ 100 mil, pelo menos a velocidade das provas já está no mesmo patamar de quando não havia ZKP. O próximo passo é reduzir os custos.

A atualização Atlas alcançou finalização ZK em 1 segundo

Muitos talvez não saibam, mas o zkVM open source ZKsync Airbender lançado pela ZKsync é o zkVM mais rápido do mundo em validação com uma única GPU. Segundo dados da Ethproofs, usando uma única 4090, o ZKsync Airbender tem tempo médio de validação de 51 segundos, com custo inferior a um centavo de dólar, ambos os melhores resultados entre os zkVMs.

De acordo com dados fornecidos pela própria ZKsync, sem considerar recursividade, o Airbender usando uma única H100 e o modelo de armazenamento ZKsync OS valida blocos da mainnet Ethereum em média em 17 segundos. Mesmo considerando recursividade, o tempo médio total é de cerca de 35 segundos. A ZKsync acredita que isso é muito melhor do que precisar de dezenas de GPUs para validar em menos de 12 segundos. No entanto, como atualmente só há dados de média de 22,2 segundos com duas GPUs, ainda não há uma conclusão definitiva sobre o desempenho.

Mas tudo isso não é mérito exclusivo do Airbender; a otimização de algoritmos e engenharia é apenas uma parte. A integração profunda com a stack tecnológica da ZKsync é a chave para maximizar os resultados. O mais importante é que isso demonstra que é possível gerar provas em tempo real da mainnet Ethereum usando apenas uma GPU.

No final de junho, a ZKsync lançou o Airbender, e no penúltimo dia do feriado nacional foi lançada a atualização Atlas. Essa atualização, que integra o Airbender, trouxe grandes melhorias em throughput, velocidade de confirmação e custos para a ZKsync.

No quesito throughput, a ZKsync otimizou o sequenciador: usando componentes assíncronos independentes para minimizar o consumo gerado pela sincronização; separou os estados necessários para a VM, para a API e para gerar/verificar provas ZK na camada L1, reduzindo o overhead desnecessário dos componentes.

Em testes práticos da ZKsync, o TPS em atualizações de preços de alta frequência, transferências de stablecoins em cenários de pagamento e transferências nativas de ETH atingiram, respectivamente, 23k, 15k e 43k.

Outra grande mudança veio do Airbender, que ajudou a ZKsync a alcançar confirmação de bloco em 1 segundo e custo de transferência unitária de US$ 0,0001. Diferente da validação de blocos da mainnet, a ZKsync só valida a validade da transição de estado, o que exige muito menos computação do que validar um bloco da mainnet. Embora a finalização ZK das transações ainda dependa da validação na mainnet para alcançar a finalização L1, a validação ZK já garante a validade da transação, e a finalização L1 é mais uma garantia processual.

Ou seja, as transações executadas na ZKsync só precisam da validação ZKP para serem totalmente confirmadas como válidas, e com o custo drasticamente reduzido, a ZKsync alcançou, nas palavras deles, cenários de aplicação que só o Airbender pode proporcionar:

Primeiro, naturalmente, são aplicações como order books on-chain, sistemas de pagamento, exchanges e market makers automáticos. O Airbender permite que o sistema valide e liquide transações em altíssima velocidade, reduzindo o risco de rollbacks dessas aplicações on-chain.

O segundo ponto é algo que muitos L2s não conseguem: suportar sistemas públicos e privados (como o Prividiums da ZKsync) interoperando sem terceiros. Prividiums é uma infraestrutura lançada pela ZKsync para ajudar empresas a construir blockchains privadas. Para empresas, os requisitos para blockchain são liquidação rápida e privacidade. A liquidação rápida é autoexplicativa, e a privacidade inerente ao ZKP permite que blockchains privadas corporativas interajam com blockchains públicas sem expor seus livros contábeis, validando a efetividade das transações. A combinação dos dois até atende aos requisitos regulatórios de tempo de liquidação para títulos e câmbio on-chain.

Talvez por isso a ZKsync seja a segunda maior rede de emissão de ativos RWA tokenizados, atrás apenas do Ethereum.

A ZKsync também afirma com orgulho que tudo isso só é possível graças à atualização Atlas: o sequenciador oferece empacotamento de transações com baixa latência, o Airbender gera provas em um segundo e o Gateway valida e coordena mensagens cross-chain.

Conectando L1 e L2

Como Vitalik retweetou, o fundador da ZKsync, Alex, acredita que após a atualização Atlas, a ZKsync realmente conseguiu se conectar à mainnet Ethereum.

Agora, o tempo de confirmação final das transações na ZKsync (cerca de 1 segundo) é menor que o tempo médio de bloco da mainnet Ethereum (12 segundos), o que significa que transações institucionais e de RWA feitas na ZKsync são, na essência, equivalentes às feitas na mainnet Ethereum, bastando aguardar a confirmação da mainnet. Isso significa que a ZKsync não precisa construir centros de liquidez repetidos em L2, podendo usar diretamente a liquidez da mainnet, já que o cross-chain entre ZK Rollup e mainnet não exige um período de desafio de 7 dias como no OP Rollup, e a atualização Atlas acelerou ainda mais esse processo.

Isso melhora o problema de fragmentação de L2 discutido recentemente na comunidade Ethereum. L2 e L1 não são mais cadeias separadas, mas sim conectadas por confirmações e validações rápidas, tornando L2 verdadeiramente uma “rede de escalabilidade” pela primeira vez.

Lembro que quando ZKsync e Scroll lançaram suas mainnets, a velocidade de confirmação das transações e as taxas de Gas eram iguais ou até superiores às da mainnet, principalmente porque, no início, ainda não havia otimizações sistemáticas de algoritmos e engenharia para ZKP, tornando a validação lenta e cara, o que gerou uma crise de confiança nos ZK Rollups. Hoje, Optimism e Arbitrum estão migrando gradualmente de OP Rollup para ZK Rollup (ou uma combinação dos dois), e os avanços em custo e velocidade dos ZK Rollups como ZKsync, além da descentralização do ZKP do Scroll, transformaram o que antes era considerado “absurdo” em algo promissor.

De vilão a queridinho, o ZK está vendo a luz no fim do túnel. Quando o sequenciador e a ponte cross-chain forem totalmente descentralizados por multisig, talvez possamos realmente alcançar o “can’t be evil” mencionado por Hasseb Qureshi, sócio-gerente da Dragonfly.