Como funciona o Taiko

Como mostrado neste documento, o protocolo Taiko:https://taiko.mirror.xyz/y_47kIOL5kavvBmG0zVujD2TRztMZt-xgM5d4oqp4_Y

Taiko é um Rollup de prova de conhecimento zero (ZK-Rollup) que processa dados de transação off-chain e os verifica on-chain usando prova de conhecimento zero, aliviando assim a carga computacional da rede principal do Ethereum e permitindo transações mais rápidas e baratas.

O protocolo adota uma rede de proponentes e provadores sem permissão e descentralizada, na qual qualquer pessoa pode participar da proposta de bloco ou geração de prova.

Em resumo, as etapas são as seguintes:

1. Proposta de bloco:O proponente coleta transações, as empacota em um bloco e as envia para o contrato TaikoL1 na Ethereum. O contrato armazena os metadados do bloco e aguarda sua validação.
2. Validação de blocos:Após a proposta do bloco, os validadores o verificam fora da cadeia, gerando uma prova de conhecimento zero para confirmar a validade das transações no bloco. Em seguida, a prova é enviada de volta à rede principal do Ethereum.
3. Confirmação do bloco: Após a verificação da prova, o bloco é considerado confirmado e suas alterações de estado são refletidas na rede Layer 2.
   Esta série de etapas garante que a cadeia de Camada 2 esteja em sincronia com o Ethereum e que as transações sejam genuínas e válidas.

O proponente é responsável por recolher as transações e submeter blocos ao contrato inteligente TaikoL1 no Ethereum, enquanto os verificadores geram provas de conhecimento zero para validar esses blocos. Esse modelo de participação aberta democratiza a rede e fortalece sua resiliência, distribuindo responsabilidades entre um amplo conjunto de participantes.

características técnicas

Equivalente Ethereum

Taiko é completamente compatível com a máquina virtual Ethereum (EVM), o que significa que os desenvolvedores podem implantar aplicativos existentes baseados em Ethereum no Taiko sem desafios complexos. Essa compatibilidade se estende a uma infraestrutura Ethereum mais ampla, incluindo software de nó e estruturas de dados. A plataforma usa uma versão modificada do cliente Geth Ethereum, garantindo o uso do mesmo algoritmo de hash, esquema de assinatura e estrutura de armazenamento, o que ajuda na integração e minimiza a necessidade de reauditoria ou ferramentas adicionais.

A importância equivalente do Ethereum reside no fato de permitir a integração do Taiko com o ecossistema existente do Ethereum, incluindo sua infraestrutura e ferramentas de desenvolvedor, garantindo a fácil adoção e implementação de qualquer atualização do protocolo Ethereum, mantendo a sincronização entre as duas redes, simplificando o processo de migração do Ethereum para o Taiko e promovendo a ampla adoção do protocolo Taiko em toda a comunidade Ethereum.

Sem licença para participar

Taiko enfatiza a descentralização por meio de sua arquitetura sem permissão, em que propostas de blocos e provas são abertas a todos os participantes, o que significa que qualquer pessoa pode se tornar um proponente ou um verificador na rede Taiko.

A descentralização desses papéis é ainda suportada pelo uso de um validador Ethereum por Taiko para pedidos de transações. Esse método, chamado de baseado em classificação, herda a confiabilidade e vivacidade do Ethereum, garantindo que a rede opere de forma transparente e imparcial.

Custo-benefício

Taiko alcança custo-benefício processando transações off-chain em uma rede de Camada 2, reduzindo assim sua dependência da rede principal Ethereum. O protocolo submete apenas as provas criptográficas necessárias ao Ethereum, minimizando a quantidade de dados que precisam ser processados on-chain. Esta abordagem reduz as taxas de transação, tornando o Taiko particularmente adequado para transações de alta frequência e de pequeno valor.

A redução de custos é um fator importante impulsionando a adoção do Taiko, já que resolve um grande desafio enfrentado pelo Ethereum - os elevados custos de gás.

Segurança e descentralização

Taiko herda o modelo de segurança do Ethereum usando seu conjunto validador para ordenação de transações, uma arquitetura que garante que todos os dados necessários para reconstruir o estado atual da rede estejam disponíveis publicamente no Ethereum, mantendo a integridade da rede e permitindo que qualquer pessoa verifique a correção das transações.

A tecnologia de prova zero conhecimento (ZK-SNARKs) utilizada no Taiko aumenta a segurança da rede, garantindo a verificação de transações sem vazamento de informações confidenciais. Esse método previne vazamentos de dados e mantém a natureza descentralizada da rede.

A arquitetura do Taiko

A arquitetura da Taiko é composta por vários componentes, que garantem em conjunto a funcionalidade e segurança da rede:

1. Contrato TaikoL1: Implantado na rede principal do Ethereum, este contrato lida com a submissão e validação de blocos propostos pelos nós Taiko. Ele armazena os blocos propostos e as respectivas provas, garantindo que todos os dados necessários para reconstruir o estado estejam publicamente disponíveis.
2. Contrato TaikoL2:Implantado na rede Taiko Layer 2, este contrato gerencia o estado da Layer 2 e sincroniza com a rede Ethereum armazenando a raiz do estado do bloco Ethereum mais recente.
3. Proponente:Esses participantes coletam transações da rede Layer 2 e propõem adicionar blocos à blockchain. Os proponentes são recompensados com taxas de transação incluídas nos blocos propostos.
4. Certificador: O provador gera uma prova de conhecimento zero para o bloco proposto, que é então submetida ao contrato TaikoL1 para validação. A primeira prova de bloco válida é aceita, e o provador é recompensado.
5. Nó:Os nós Taiko executam transações de dados na cadeia, gerenciam o estado da cadeia Rollup e garantem a sincronização da rede. Esses nós ajudam os proponentes e os verificadores a desempenharem seus papéis.
6. Serviço de mensagens e sinalização entre cadeias:A arquitetura da Taiko suporta a transmissão segura de mensagens inter-cadeias entre redes de Camada 2 e Ethereum. Isso é alcançado através de provas de Merkle e sincronização de raiz de estado, permitindo a comunicação confiável de mensagens e atualizações de estado entre as duas redes.
   Este design reduz a carga na rede principal do Ethereum e aumenta a taxa de transferência de transações, sem afetar a segurança ou a descentralização.

ZK-EVM

ZK-EVM (Zero Knowledge Ethereum Virtual Machine) é crucial para a arquitetura da Taiko, pois replica as funcionalidades da Ethereum Virtual Machine, garantindo suporte a todos os códigos de operações da Ethereum. Ele gera provas criptográficas (ZK-SNARKs) para verificar transações sem expor os detalhes das transações, mantendo altos padrões de segurança e privacidade, ao mesmo tempo em que é compatível com a Ethereum.

Nó Taiko L2 Rollup

Os nós Taiko L2 Rollup gerenciam a execução de transações na rede Taiko Layer 2, processando essas transações na Layer 2, obtendo dados transacionais da rede Layer 1 do Ethereum. Esses nós usam uma versão bifurcada do cliente Ethereum Geth, garantindo compatibilidade e interoperabilidade com o ecossistema Ethereum, usando o mesmo algoritmo de hash, esquema de assinatura e estrutura de dados. Eles gerenciam o estado da cadeia Rollup para garantir a execução determinística de transações e a conclusão segura das transações.

Protocolo Taiko

O Protocolo Taiko rege a operação da rede Taiko, define as regras para o processamento de transações e papéis dos participantes, e mantém a transparência e a descentralização.

Proponente, provador e executor do nó

O proponente é responsável por construir blocos Rollup a partir de transações Layer 2 e enviá-los para a mainnet Ethereum. Os verificadores geram provas ZK-SNARK para verificar as transações nesses blocos. Ambos os papéis são abertos a qualquer participante, apoiando a natureza descentralizada e sem permissões do Taiko. Os operadores de nós executam nós Taiko para sincronizar a rede e manter a consistência da cadeia Rollup. Esses papéis são essenciais para o funcionamento da arquitetura Taiko, garantindo o processamento seguro e eficiente das transações.

Desafios e Compromissos

Implementar o ZK-EVM no Taiko ainda é desafiador, especialmente em termos de eficiência na verificação de transações utilizando ZK-SNARKs.

A máquina virtual Ethereum não foi originalmente projetada para um ambiente de conhecimento zero, o que resulta em certa ineficiência. Para resolver esses problemas, a Taiko fez ajustes específicos no protocolo Ethereum, como reestruturar as taxas de gás e limitar certas funcionalidades do EVM. Essas modificações são necessárias para equilibrar a compatibilidade e a eficiência na geração de provas.

Ainda existem trade-offs relacionados ao custo de disponibilidade de dados: publicar todos os dados de transações no Ethereum para alcançar a disponibilidade de dados é muito caro, mas Taiko alivia essa situação usando tecnologia de compressão de dados.

Taiko planeja melhorar a compatibilidade com contratos inteligentes Ethereum existentes, melhorar a eficiência das provas ZK e explorar recursos de interoperabilidade entre cadeias. Esses avanços são projetados para melhorar a escalabilidade do Taiko, reduzir custos e fornecer novas oportunidades para desenvolvedores e usuários.

O que é a tecnologia ZK-Rollup?

O Taiko é construído com a tecnologia ZK-Rollup (Rollup de conhecimento zero), que visa expandir o Ethereum transferindo o processamento para fora da cadeia, mantendo a disponibilidade dos dados na cadeia. Este método utiliza provas criptográficas, especialmente provas de conhecimento zero não interativas e concisas (ZK-SNARKs), para verificar a correção das transações. Isso significa que o Taiko só precisa apresentar uma prova concisa de que as transações foram executadas corretamente, sem a necessidade de publicar todos os dados de transações no Ethereum, reduzindo assim a quantidade de dados a serem publicados na cadeia.

A principal vantagem do ZK-Rollup é sua capacidade de comprimir dados de transações, aumentando assim o throughput do Ethereum. Isso é feito agrupando várias transações em uma única prova e, em seguida, verificando essa prova na rede principal do Ethereum.

A diferença entre o ZK-Rollup e outras soluções de escalabilidade, como o Optimistic Rollup, é que ele não depende de provas de fraude e, como as provas são verificadas imediatamente após envio, possui maior finalidade. Eles também usam provas recursivas, onde uma prova pode verificar a validade de outra prova. Esse método permite que um único prova finalize vários blocos, aumentando ainda mais a escalabilidade da rede.

No entanto, o ZK-Rollup também enfrenta desafios, especialmente quando se trata de gerar e verificar provas, que exigem muitos recursos computacionais. Apesar desses desafios, as vantagens do ZK-Rollup em escalabilidade e segurança o tornam uma parte importante da arquitetura do Taiko.

Compreender a ZK-EVM equivalente ao Ethereum

A Taiko é uma Máquina Virtual de Ethereum com conhecimento zero de equivalência (ZK-EVM) projetada para ser totalmente compatível com a infraestrutura existente do Ethereum. Essa compatibilidade significa que qualquer contrato inteligente, ferramenta ou aplicativo em execução no Ethereum pode ser implantado no Taiko sem a necessidade de modificações. O ZK-EVM no Taiko suporta todos os códigos de operação do Ethereum, garantindo que os desenvolvedores não precisem reescrever ou reauditar seus contratos ao migrar para o Taiko.

O ZK-EVM funciona executando transações fora da cadeia e, em seguida, submetendo a mudança de estado para verificação no Ethereum. Esse processo permite que a Taiko estenda o Ethereum, mantendo a segurança e a descentralização da rede principal, resolvendo o problema da baixa eficiência ao executar a máquina virtual do Ethereum (EVM) em circuitos ZK.

Inicialmente, a EVM não foi projetada para provas de conhecimento zero, então a Taiko fez algumas otimizações para torná-la mais compatível com ZK-SNARKs.

Essas otimizações incluem modificar a estrutura de taxas de gás e limitar ou remover certos recursos EVM de baixa eficiência no ambiente ZK. Apesar dessas alterações, o Taiko ainda conseguiu manter um alto nível de compatibilidade com o Ethereum, tornando-o uma solução prática e eficiente para desenvolvedores que buscam expandir seus aplicativos.

Inovação e características técnicas do Taiko

Taiko introduziu algumas inovações no protocolo de solução de Layer-2, tornando-o único. Um deles é manter a equivalência com o Ethereum enquanto implementa o ZK-Rollup. O compromisso da Taiko com a total compatibilidade com a EVM permite que os desenvolvedores transfiram seus dApps para a Layer-2 sem alterações, tornando-os mais fáceis de adotar e integrar. Outro é o uso de provas recursivas, que permite a finalização de vários blocos com uma única prova, aumentando significativamente a capacidade da rede. Esse método melhora a escalabilidade e reduz os custos de uso da rede, tornando-a mais acessível aos usuários.

destaque

• Tecnologia ZK-Rollup: usando prova criptográfica para verificar transações fora da cadeia, melhorando a escalabilidade e reduzindo custos.
• ZK-EVM equivalente ao Ethereum: totalmente compatível com o Ethereum, permitindo que os desenvolvedores implantem dApps sem a necessidade de modificações.
• Arquitetura de Camada 2: inclui nós Rollup, proponentes e verificadores, mantendo a disponibilidade de dados no Ethereum para garantir transparência e segurança.
• Inovação: incluindo provas recursivas para aumentar a capacidade, total compatibilidade com EVM e uma estrutura de rede descentralizada e sem permissão.
• Características técnicas: Concentra-se em manter a equivalência com o Ethereum, ao mesmo tempo que otimiza as provas de conhecimento zero e a descentralização.