O ZKsync, elogiado por Vitalik, pode realmente estar subestimado

Para uma única GPU, Airbender não só tem a validação mais rápida, como também o menor custo.

Escrito por: Eric, Foresight News

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

O mercado reagiu rapidamente às palavras de Vitalik, com o preço do ZK subindo mais de 2,5 vezes durante o fim de semana, e os tokens do ecossistema ZK, incluindo ALT (AltLayer), STRK (Starknet), SCR (Scroll), MINA (Mina), entre outros, também registaram aumentos consideráveis.

Após compreender a atualização ZKsync Atlas, percebemos que o que a ZKsync fez pode realmente estar subestimado.

ZKP: rápido, pequeno mas caro

A Ethereum Foundation promoveu desde cedo o ZKP (Zero-Knowledge Proof), essencialmente para resolver os problemas de validação lenta e grande volume de dados a validar.

O ZKP é, na sua essência, um problema matemático de probabilidade. Para explicar de forma simplificada, imagine que alguém afirma ter resolvido o “problema das quatro cores”. Como podemos confirmar que essa pessoa realmente o resolveu sem revelar toda a solução? A abordagem do zero-knowledge proof 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 selecionadas atinge um certo valor, pode-se provar que a probabilidade de essa pessoa ter resolvido o problema das quatro cores é de 99,99...%. Assim, conseguimos provar que “realmente resolveu o problema das quatro cores” sem conhecer todos os detalhes.

Isto é o que normalmente ouvimos como “provar que algo foi feito sem saber como foi feito” através do zero-knowledge proof. O motivo pelo qual o ZKP é fortemente promovido no ecossistema Ethereum é porque, teoricamente, a sua velocidade é muito superior à da validação transação a transação, e o volume de dados gerado pela prova é muito pequeno.

A velocidade é elevada porque o ZKP não precisa de conhecer o todo, apenas de realizar desafios. Por exemplo, para validar um bloco Ethereum, atualmente cada nó valida cada transação, verificando se o endereço tem saldo suficiente, entre outros aspetos. Mas se apenas um nó validar todas as transações via ZKP e gerar uma “prova”, os outros nós só precisam de validar se a “prova” é confiável. Mais importante ainda, o volume de dados dessa “prova” é muito pequeno, o que torna a transmissão e validação extremamente rápidas e reduz o custo de armazenamento.

Então, porque não usar esta tecnologia cheia de vantagens em larga escala? Porque é demasiado cara.

Embora o ZKP não exija a reprodução de todos os processos, o desafio em si consome muitos recursos computacionais. Se, como na corrida armamentista da IA, acumulássemos GPUs de forma insana, seria possível obter velocidades ainda maiores, mas nem todos podem suportar esses custos. No entanto, se for possível, através de inovação algorítmica e de engenharia, reduzir o poder computacional necessário e o tempo de geração de provas em ambientes de baixo poder computacional até certo ponto, equilibrando o aumento do preço do Ethereum impulsionado pela inovação tecnológica e o custo de aquisição de GPUs para montar nós, então há potencial para avançar.

Por isso, muitos projetos de conceito ZK ou desenvolvedores open source no ecossistema Ethereum concentram-se principalmente em: gerar provas ZK mais rapidamente e a custos mais baixos. Recentemente, a equipa Brevis conseguiu, com metade do custo do SP1 Hypercube (64 GPUs RTX 5090), gerar provas de blocos Ethereum em média em 6,9 segundos (99,6% das provas em menos de 12 segundos, o tempo médio de bloco atual do Ethereum), o que foi amplamente elogiado pela comunidade Ethereum.

Embora o custo das GPUs ainda ultrapasse os 100 mil dólares, pelo menos a velocidade de prova já atingiu o nível atual sem ZKP, e o próximo objetivo é reduzir os custos.

A atualização Atlas alcançou a 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 por GPU única. Segundo dados do Ethproofs, usando uma única 4090, o tempo médio de validação do ZKsync Airbender é de 51 segundos, com custo inferior a um cêntimo, ambos os melhores resultados entre os zkVMs.

De acordo com dados fornecidos pela própria ZKsync, sem considerar a 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 a recursividade, o tempo médio total é de cerca de 35 segundos, o que a ZKsync considera muito melhor do que precisar de dezenas de GPUs para validar em menos de 12 segundos. No entanto, como atualmente só há dados de duas GPUs com média de 22,2 segundos, ainda não há uma conclusão definitiva sobre a eficácia.

No entanto, tudo isto não é mérito exclusivo do Airbender; a otimização algorítmica e de engenharia é apenas uma parte, sendo a integração profunda com a stack tecnológica da ZKsync o verdadeiro fator de maximização dos resultados. Mais importante ainda, demonstra que é possível realizar provas em tempo real da mainnet Ethereum usando uma única GPU.

No final de junho, a ZKsync lançou o Airbender, e na véspera do feriado nacional lançou a atualização Atlas. Esta atualização, que integra o Airbender, aumentou significativamente a capacidade de processamento, velocidade de confirmação e reduziu os custos da ZKsync.

Em termos de capacidade de processamento, a ZKsync otimizou o sequenciador a nível de engenharia: através de componentes assíncronos independentes, minimizou o consumo causado pela sincronização; separou o estado necessário para a máquina virtual, o estado necessário para a API e o estado necessário para gerar provas de zero conhecimento ou validar provas de zero conhecimento na camada L1, reduzindo assim o overhead desnecessário dos componentes.

Segundo 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 respetivamente 23k, 15k e 43k.

Outra grande transformação vem do Airbender, que ajudou a ZKsync a alcançar confirmação de bloco em 1 segundo e custo de transferência unitária de 0,0001 dólares. Ao contrário da validação de blocos da mainnet, a ZKsync apenas valida a validade da conversão de estado, o que requer muito menos computação do que validar blocos da mainnet. Embora as transações com finalização ZK só alcancem a finalização L1 após validação na mainnet, a validação ZK já garante a validade da transação, sendo a finalização L1 mais uma garantia processual.

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

Primeiro, naturalmente, livros de ordens on-chain, sistemas de pagamento, exchanges e market makers automáticos. O Airbender permite que estes sistemas validem e liquidem transações a velocidades extremamente rápidas, reduzindo o risco de rollbacks on-chain.

Em segundo lugar, algo que muitos L2s atualmente não conseguem: suportar sistemas públicos e privados (como o Prividiums da ZKsync) interoperáveis sem terceiros. Prividiums é uma infraestrutura lançada pela ZKsync para ajudar empresas a criar blockchains privadas. Para as 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 empresariais interoperem com blockchains públicas sem expor os livros de contas, validando a validade das transações. A combinação dos dois até satisfaz os requisitos regulatórios de tempo de liquidação para títulos e câmbio on-chain.

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

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

Conectando L1 e L2

Como Vitalik partilhou no tweet, o fundador da ZKsync, Alex, acredita que após a atualização Atlas, a ZKsync realmente conseguiu conectar-se à mainnet Ethereum.

Agora, o tempo de confirmação final das transações na ZKsync (cerca de 1 segundo) é inferior ao tempo de bloco da mainnet Ethereum (média de 12 segundos), o que significa que as transações institucionais e RWA realizadas na ZKsync são, na essência, equivalentes às realizadas na mainnet Ethereum, bastando aguardar a confirmação da mainnet. Isto significa que a ZKsync não precisa de criar centros de liquidez repetidos em L2, podendo usar diretamente a liquidez da mainnet, pois o ZK Rollup, ao contrário do OP Rollup, não requer um período de desafio de 7 dias para cross-chain, e a atualização Atlas acelerou ainda mais este processo.

Isto melhora o problema de fragmentação L2 discutido recentemente pela comunidade Ethereum, já que L2 e L1 deixam de ser duas cadeias separadas e passam a estar integradas através de confirmações e validações rápidas, permitindo que o L2 seja verdadeiramente chamado de “rede de escalabilidade” pela primeira vez.

Lembro-me de quando a ZKsync e a Scroll lançaram as suas mainnets, a velocidade de confirmação das transações e as taxas de Gas eram iguais ou até superiores às da mainnet, essencialmente 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 no ZK Rollup. Hoje, Optimism e Arbitrum estão gradualmente a transitar do OP Rollup para o ZK Rollup (ou uma combinação de ambos), e os avanços em custo e velocidade dos ZK Rollups como ZKsync, bem como a descentralização do ZKP da Scroll, passaram de “impossíveis” a resultados promissores.

De rejeitado a desejado, o ZK vê agora a luz ao fundo do túnel. Quando o sequenciador e as pontes cross-chain forem totalmente descentralizados através de multi-assinaturas, talvez possamos realmente alcançar o “can't be evil” mencionado por Hasseb Qureshi, sócio-gerente da Dragonfly.