Las zkVMs se han convertido en una parte muy importante tanto de Ethereum como de sus Layer 2. Sin embargo, hay muchas información confusa al rededor de ellas.

Este artículo tiene como objetivo servir como una introducción para usuarios e investigadores interesados en comprender su importancia, así como para desarrolladores que desean iniciar en zkVMs, así puedan elegir la mejor opción para ellos si quieren construir un proyecto o contribuir a una zkEVM.

De las Librerías de Bajo Nivel a las zkVMs

Esta sección explora la evolución de los proyectos ZK, desde sus orígenes en librerías de bajo nivel hasta el surgimiento de los zkDSLs y las zkVMs modernas.

Las primeras implementaciones de ZK se centraron en librerías de bajo nivel, mientras que las nuevas virtual machines de propósito general mejoran la experiencia del desarrollador pero son más difíciles de optimizar para casos de uso específicos.

Las primeras implementaciones de ZK fueron implementaciones directas de papers de investigación a librerías de bajo nivel. Un buen ejemplo es libsnark, que se utilizó para crear Zcash. La necesidad de generalización llevó a la creación de zkDSLs (lenguajes de dominio específico) como Circom, Noir y ZoKrates. Estos son lenguajes diseñados para construir circuitos zk. Mientras tanto, surgieron librerías como Halo2 y Plonky2, que se centran en proporcionar capacidades zk dentro de lenguajes existentes como Rust.

Proyectos principales de ZK separados por categoría.

La segunda ola de aplicaciones de usuario final se desarrollaron utilizando zkDSLs, como Tornado Cash para transacciones privadas y MACI para votación. Más tarde, ZK llegó a las L2, aprovechando sus propiedades de compresión para reducir los costos de transacción. Las L2 suelen requerir máquinas virtuales sintéticas construidas sobre librerías zk y zkDSLs. Por ejemplo:

• Polygon zkEVM se construyó combinando diferentes librerías donde tenía más sentido, zkSTARKs y Plonky2 para producir pruebas de ejecución rápidas y Circom para una verificación económica. Esto resultó en la máquina virtual sintética zkASM + PIL.
• Scroll nació de un fork de la zkEVM iniciada por la Privacy and Scaling Exploration (PSE) de la Ethereum Foundation, utilizando la librería zk Halo2 que tenía como objetivo generar pruebas zk de la L1 de Ethereum de la manera mas directa posible.
• Starkware presentó su propia Cairo-VM, que difiere de la EVM pero aún así puede ser verificada por Ethereum L1.

Proyectos notables y las librerías o DSLs que utilizan.

Luego, surgió una nueva necesidad de generalización: construir zkVMs de propósito general (como PIL, zkEVM o Cairo VM) para permitir que los desarrolladores creen aplicaciones utilizando una interfaz común. Estas zkVMs podrían verificar una variedad de aplicaciones con un solo circuito, extendiéndose más allá de las L2 a otros casos de uso en el futuro. Esto hace que los programadores se puedan enfocar en construir productos mientras que las zkVMs se encargan que todo funcione correctamente y de manera eficiente.

Las zkVMs Hoy

Antes de que las zkVMs puedan ser lanzadas en producción, son necesarias numerosas auditorías y optimizaciones. Dicho esto, el ritmo de progreso en este espacio ha sido notable. En particular, SP1 lanzó OP Succinct, un fork del OP Stack que transforma Optimism en un ZK Rollup. Mientras tanto, Risc Zero introdujo Zeth, que no solo habilita pruebas para L2s, sino que también representa un paso importante hacia la implementación tan esperada de los light clients. Este es un gran paso hacia la descentralización y la resiliencia de Ethereum. Además, Scroll anunció sus planes para implementar OpenVM en mainnet, aprovechando su modularidad para crear un módulo en OpenVM de Ceno, la nueva iniciativa zkVM de Scroll.

Cómo las zkVMs Generan Valor

Te preguntarás sobre el modelo de negocios, dado que las zkVMs son de código abierto y gratuitas. La respuesta está en el mercado de provers. A medida que crece la demanda de pruebas zk, los provers confiables y rápidos se volverán esenciales. Un mercado de provers descentralizado, regido por tokens de seguridad y gobernanza, podría ser la solución. Risc Zero tiene actualmente una beta cerrada de Bonsai, su red de provers, y SP1 anunció que su solución ya está siendo desarrollada.

¿Morirán los zkDSLs?

En mi opinión no morirán. Pero esta pregunta está siendo debatida en este momento. Una gran parte de la comunidad ZK argumenta que los zkDSLs como Circom o Noir seguirán siendo fundamentales para Ethereum porque pueden cubrir una mayor variedad de casos y también porque, con el tiempo y los recursos adecuados, pueden ser más eficientes que las zkVMs. Y con más eficientes me refiero a más económicos de verificar y más rápidos de probar. Pero actualmente, los zkDSLs parecen menos adecuados para las L2s, con las zkVMs tomando la delantera. Es probable que las aplicaciones centradas en la privacidad sigan dependiendo de los zkDSLs por un largo tiempo.

Curiosamente, las zkVMs podrían habilitar nuevas formas de privacidad mediante pruebas del lado del cliente y light clients. Por ejemplo, las zkVMs podrían facilitar aplicaciones en las que los usuarios ejecuten nodos con recursos mínimos para verificar estados localmente utilizando pruebas zk. Este concepto quizás merece un artículo por sí solo para no desviar la atención de este.

¿Hay Competencia en el Espacio de las zkVM?

¡Por supuesto! Y sí, hay drama también. Múltiples proyectos de zkVMs están compitiendo por dominancia, cada uno con sus propias fortalezas y enfoques únicos. Lo cual me parece bueno, pues esta competencia y factores únicos no hacen más que enriquecer el ecosistema de Ethereum. Aquí tienes una visión general de los principales proyectos, información general, mis pensamientos personales y cómo empezar a desarrollar en cada uno:

Risc Zero

• Anunciado: Abril de 2022
• Financiamiento: $40M en Serie A liderada por Blockchain Capital y Bain Capital (Julio de 2023)
• Desarrollador: Risc Zero
• Social: @RiscZero en X

Risc Zero ha sido el pionero en zkVMs y hoy es el proyecto que está más avanzado. Esto ha hecho que se gane la confianza de la comunidad con sus importantes contribuciones al espacio zkVM.

Primeros pasos con con Risc Zero

Ejecuta el siguiente script que escribí para configurar y generar pruebas:

git clone https://github.com/Turupawn/zkBenchmark.git
cd zkBenchmark
sh generate_proof_risc0.sh

Alternativamente, explora la documentación oficial para obtener orientación detallada.

SP1

• Anunciado: Día de San Valentín 😇💘 2024
• Financiamiento: $55M en Serie A liderada por Paradigm (Marzo de 2024)
• Desarrollador: Succinct
• Social: @SuccinctLabs en X

SP1 trae sobre la mesa el espíritu de una startup de Silicon Valley. Muy competitivo, agresivo y orientado al mercado y las métricas. Este enfoque contrasta con el espírituo de investagación de Risc Zero.

Primeros pasos con SP1

Ejecuta el siguiente script que escribí para configurar y generar pruebas:

git clone https://github.com/Turupawn/zkBenchmark.git
cd zkBenchmark
sh generate_proof_sp1.sh

Explora su documentación oficial para más detalles.

OpenVM

• Anunciado: Diciembre de 2024
• Financiamiento: $20M en Serie A liderada por Paradigm y Standard Crypto (Enero de 2024)
• Desarrollador: Axiom
• Social: @OpenVM_org en X

OpenVM destaca por su modularidad, ofreciendo una base para que los proyectos construyan soluciones personalizadas mientras upstreamean sus cambios en Github para beneficiar a todos los proyectos que formen parte OpenVM.

Primeros pasos con OpenVM

Ejecuta el siguiente script que escribí para configurar y generar pruebas:

git clone https://github.com/Turupawn/zkBenchmark.git
cd zkBenchmark
sh generate_proof_openvm.sh

Consulta la documentación oficial para más información.

Conclusión

El espacio zkVM cambia increíblemente rápido y es de naturaleza multidimensional. A medida que nuevos proyectos son anunciados constantemente, es muy importante explorar los diferentes enfoques y formar tu propia opinión. Este es un ecosistema que cambia rápidamente, y mantenerse informado te ayudará a navegar y aprovechar las mejores oportunidades.

¡Gracias por ver este artículo!

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