Tóm tắt hiệu quả: Phân tích so sánh giữa zkEVM và Cairo VM

Tổng hợp tính hiệu lực ( Các Rollups hợp lệ ) được coi là lựa chọn tốt nhất để nâng cao khả năng xử lý của Ethereum một cách an toàn và phi tập trung. Trong các Rollups hợp lệ, zkEVM và Cairo VM ( CVM ) là hai loại máy ảo chính được sử dụng.

zkEVM tập trung vào tính tương thích với Ethereum, nhưng hy sinh hiệu suất và khả năng mở rộng. Trong khi đó, Cairo VM mà Starknet áp dụng lại đặt hiệu suất và khả năng mở rộng lên trên tính tương thích.

Tóm tắt tính hiệu lực cốt lõi là sử dụng bằng chứng hiệu lực để thực hiện tính toán có thể xác minh. Chúng hoạt động bằng cách chuyển giao việc thực hiện giao dịch sang môi trường ngoài chuỗi ( lớp 2 ). Sau khi các nhà điều hành lớp 2 xử lý một lượng lớn giao dịch, họ trả lại kết quả và bằng chứng hiệu lực xác minh tính toàn vẹn của việc thực hiện ngoài chuỗi cho mạng chính Ethereum. Cách này có thể cải thiện đáng kể khả năng xử lý giao dịch của Ethereum.

Máy ảo ( VM) là môi trường có thể chạy chương trình. zkVM là một loại máy ảo đặc biệt, nó có khả năng tạo ra chứng minh tính hợp lệ dễ xác minh, để chứng minh rằng chương trình đã được thực thi đúng cách. zkEVM thường chỉ hệ thống tổng hợp có thể chứng minh việc thực thi EVM.

Mặc dù zkEVM và CVM đều nhằm mở rộng Ethereum thông qua chứng minh tính hợp lệ, nhưng chúng có sự khác biệt trong việc lựa chọn VM thực thi giao dịch ngoài chuỗi. zkEVM cố gắng sao chép trải nghiệm Ethereum trên L2 tổng hợp, trong khi CVM được thiết kế đặc biệt để tối ưu hóa hiệu quả của chứng minh tính hợp lệ.

Mục tiêu của zkEVM là đưa hoàn toàn môi trường phát triển Ethereum vào mạng lớp hai. Điều này cho phép các nhà phát triển di chuyển các hợp đồng thông minh đến các giải pháp mở rộng hơn mà không cần thay đổi mã hoặc từ bỏ các công cụ EVM. Tuy nhiên, nhược điểm chính của phương pháp này là giảm tiềm năng mở rộng của bằng chứng hiệu quả. Do EVM không được thiết kế với sự chú ý đến hiệu quả của bằng chứng, điều này hạn chế không gian tối ưu hóa hiệu suất tổng thể của hệ thống.

Tính khả thi của EVM đang đối mặt với một số thách thức:

1. EVM sử dụng mô hình dựa trên ngăn xếp, trong khi chứng minh hiệu quả phù hợp hơn với mô hình dựa trên thanh ghi.

2. Bố cục lưu trữ của Ethereum phụ thuộc nghiêm trọng vào Keccak và cây Merkle Patricia lớn, cả hai đều không thuận lợi cho việc tạo ra chứng minh tính hợp lệ.

Do đó, các giải pháp zkEVM khác nhau có mức độ hỗ trợ công cụ Ethereum khác nhau - khả năng tương thích với Ethereum càng cao thì hiệu suất càng kém.

So với trước, Cairo VM áp dụng thiết kế máy ảo chuyên dụng hoàn toàn mới và bổ sung hỗ trợ công cụ Ethereum như một lớp bổ sung. CVM được thiết kế đặc biệt để tạo ra chứng minh tính hiệu quả cho việc thực thi chương trình một cách hiệu quả, với các ưu điểm sau:

1. Biểu diễn đại số hiệu quả cho mỗi lệnh, tối ưu hóa việc tạo chứng minh hiệu quả.

2. Cung cấp ngôn ngữ cấp cao tương tự Rust để viết các chương trình có thể chứng minh.

3. Đại diện trung gian giữa Cairo nâng cao và lắp ráp Cairo (Sierra) thực hiện việc thực thi hiệu quả.

Ngôn ngữ Cairo đã đơn giản hóa sự phức tạp của việc tạo ra các ràng buộc toán học mô tả tính toán, cho phép các nhà phát triển sử dụng các ứng dụng mở rộng mà không cần hiểu toán học cơ bản.

Starknet hỗ trợ nhiều phương pháp mã hóa khác nhau:

1. Viết mã bằng Cairo trực tiếp.

2. Chuyển đổi mã Solidity thành Cairo thông qua bộ dịch Warp.

3. Chạy zkEVM( trên Starknet như dự án Kakarot), đạt được tính tương thích với hợp đồng thông minh Ethereum.

Nói chung, zkEVM cam kết sao chép môi trường Ethereum, nhưng hạn chế toàn bộ tiềm năng của chứng minh hiệu lực. Cairo VM được thiết kế đặc biệt cho hệ thống chứng minh hiệu lực, không bị hạn chế bởi EVM, có thể đạt được sự mở rộng Ethereum hiệu quả hơn. Với sự phát triển nhanh chóng của hệ sinh thái Cairo, các nhà phát triển hiện có nhiều lựa chọn để mở rộng ứng dụng blockchain.