Como funciona o Taiko

O protocolo Taiko como mostrado neste artigo:https://taiko.mirror.xyz/y_47kIOL5kavvBmG0zVujD2TRztMZt-xgM5d4oqp4_Y

Taiko é um rollup de prova de conhecimento zero (ZK-Rollup) que processa dados de transações off-chain e, em seguida, verifica-os on-chain usando provas de conhecimento zero, reduzindo assim a carga computacional na mainnet Ethereum e permitindo transações mais rápidas e baratas.

O protocolo usa uma rede descentralizada e sem permissão de proponentes e provadores, onde qualquer pessoa pode participar de propostas de bloqueio ou gerar provas.

Em resumo, o processo de funcionamento é o seguinte:

1. Proposta de bloco:O proponente coleta transações, as empacota em um bloco e as envia para o contrato TaikoL1 no Ethereum. O contrato armazena os metadados do bloco e aguarda sua validação.
2. Validação de blocos:Após a proposta do bloco, o provador irá validar fora da cadeia, gerando uma prova de conhecimento zero para confirmar a validade da transação no bloco. Em seguida, a prova é enviada de volta para a rede principal do Ethereum.
3. Confirmação de bloco: Depois de verificada e validada, o bloco é considerado confirmado e suas mudanças de estado são refletidas na rede Layer 2.
   Essa série de etapas garante que a cadeia Layer 2 esteja sincronizada com o Ethereum e que as transações sejam verdadeiras e válidas.

Os proponentes são responsáveis por coletar transações e enviar blocos para o contrato TaikoL1 no Ethereum, enquanto os provadores geram provas de conhecimento zero para validar esses blocos. Este modelo participativo aberto democratiza a rede, ao mesmo tempo que aumenta a sua resiliência, espalhando a responsabilidade por uma ampla gama de participantes.

Características técnicas

Ethereum-Equivalente

Taiko é totalmente compatível com a Máquina Virtual Ethereum (EVM), o que significa que os desenvolvedores podem implantar aplicativos existentes baseados em Ethereum na Taiko sem desafios complexos. Essa compatibilidade se estende a uma infraestrutura Ethereum mais ampla, incluindo software de nós e estruturas de dados. A plataforma utiliza uma versão modificada do cliente Geth Ethereum, garantindo o uso do mesmo algoritmo de hash, esquema de assinatura e estrutura de armazenamento, o que facilita a 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 desenvolvimento, garantindo que qualquer atualização do protocolo Ethereum possa ser facilmente adotada e implementada, 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.

Participação sem licença

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

Esses papéis são mais descentralizados com o suporte da Taiko para transações de classificação com validadores Ethereum. Esse método chamado de classificação herda a neutralidade e a vitalidade confiáveis ​​do Ethereum, garantindo que a rede funcione de maneira transparente e justa.

custo-benefício

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

A redução de custos é um fator significativo que impulsiona a adoção do Taiko, pois resolve um desafio significativo enfrentado pelo Ethereum – altas taxas de gás.

Segurança e descentralização

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

A tecnologia de prova de conhecimento zero (ZK-SNARKs) usada no Taiko aumenta a segurança da rede, garantindo a validação das transações sem vazar informações sensíveis. Esse método previne vazamento de dados, ao mesmo tempo em que mantém a natureza descentralizada da rede.

Arquitetura de Taiko

A arquitetura do Taiko é composta por vários componentes que garantem conjuntamente a funcionalidade e a segurança da rede:

1. Contrato TaikoL1:Implantado na rede principal da Ethereum, este contrato lida com a submissão e verificação 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 garante a sincronização com o Ethereum armazenando a raiz de estado do bloco Ethereum mais recente.
3. Proponente: Esses participantes coletam transações da rede de Camada 2 e propõem adicionar blocos ao blockchain. Os proponentes são recompensados com base nas taxas de transação incluídas em seus blocos propostos.
4. Verificador: 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 bloqueio válida é aceita, e o provador é recompensado.
5. Nó: O nó Taiko executa transações de dados on-chain, gerencia o estado da cadeia Rollup e garante a sincronização da rede. Esses nós ajudam os proponentes e os provadores a desempenhar seus papéis.
6. Serviços de sinalização e mensagens entre cadeias: A arquitetura da Taiko suporta a transmissão segura de mensagens cruzadas entre a rede Layer 2 e o Ethereum. Isso é alcançado por meio de prova 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 capacidade de transação sem comprometer a segurança ou a descentralização.

ZK-EVM

O ZK-EVM (Zero Knowledge Ethereum Virtual Machine) é fundamental para a arquitetura do Taiko, pois replica as funcionalidades da máquina virtual Ethereum, garantindo suporte a todos os códigos de operação Ethereum. Ele gera provas criptográficas (ZK-SNARKs) para verificar transações sem expor os detalhes da transação, mantendo altos padrões de segurança e privacidade e ainda sendo compatível com o Ethereum.

Nó Taiko L2 Rollup

Os nós do Taiko L2 Rollup gerenciam a execução de transações na rede Taiko Layer 2 recuperando dados de transações da rede Ethereum Layer 1 e processando essas transações na Layer 2. O nó usa uma versão bifurcada do cliente Ethereum Geth, garantindo que o mesmo algoritmo de hash, esquema de assinatura e estrutura de dados sejam usados, melhorando a compatibilidade e a interoperabilidade com o ecossistema Ethereum. Os nós lidam com o estado da cadeia de Rollup, garantindo que as transações sejam executadas deterministicamente e concluídas de maneira segura.

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.

Proponentes, provadores e corredores de nó

Os proponentes são responsáveis por construir blocos de Rollup a partir de transações de Camada 2 e enviá-los para a mainnet Ethereum. Os provadores geram provas ZK-SNARK que verificam as transações nesses blocos. Esses dois papéis estão abertos a qualquer participante, apoiando a natureza descentralizada e sem permissão do Taiko. Os operadores de nó executam nós Taiko para sincronizar a rede e manter a consistência da cadeia de rollup. Essas funções são críticas para a operação da arquitetura Taiko, garantindo que as transações sejam processadas de forma segura e eficiente.

Desafios e Compromissos

Implementar o ZK-EVM no Taiko ainda é desafiador, especialmente em termos de eficiência ao verificar transações usando ZK-SNARKs.

A máquina virtual Ethereum não foi originalmente projetada para um ambiente de conhecimento zero, o que resulta em algumas ineficiências. Para resolver esses problemas, Taiko fez ajustes específicos no protocolo Ethereum, como reestruturação do custo do gás e restrição de algumas funcionalidades do EVM. Essas modificações são necessárias para equilibrar a compatibilidade e a eficiência na geração de provas.

Ainda existe um equilíbrio entre os custos de disponibilidade de dados: publicar todos os dados de transações no Ethereum para alcançar a disponibilidade de dados é muito caro, mas o Taiko alivia essa situação ao usar tecnologia de compressão de dados.

O projeto Taiko visa melhorar a compatibilidade com os contratos inteligentes existentes na Ethereum, aumentar a eficiência da prova de conhecimento-zero (ZK) e explorar recursos de interoperabilidade entre várias blockchains. Esses avanços têm como objetivo melhorar a escalabilidade do Taiko, reduzir os custos e fornecer novas oportunidades para desenvolvedores e usuários.

O que é a tecnologia ZK-Rollup?

O Taiko é construído com a tecnologia Zero Knowledge Proof Rollup (ZK-Rollup) e tem como objetivo escalar o Ethereum transferindo o processamento para fora da cadeia, ao mesmo tempo em que mantém a disponibilidade dos dados na cadeia. Esse método utiliza provas criptográficas, especialmente Zero Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge (ZK-SNARKs), para verificar a correção das transações. Isso significa que o Taiko só precisa fornecer uma prova sucinta de que as transações foram executadas corretamente, sem a necessidade de publicar todos os dados das transações no Ethereum, reduzindo assim a quantidade de dados que precisam ser publicados na cadeia.

A principal vantagem do ZK-Rollup está na sua capacidade de comprimir os dados das transações, aumentando assim a capacidade do Ethereum. Isso é alcançado ao agrupar várias transações em uma única prova, que é então verificada 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, devido à verificação imediata das provas após a submissão, possui uma finalidade mais rápida. Eles também usam provas recursivas, onde uma prova pode verificar a validade de outra prova. Esse método permite a finalização de vários blocos com uma única prova, aumentando ainda mais a escalabilidade da rede.

No entanto, o ZK-Rollup também enfrenta desafios, especialmente na geração e verificação de provas, que requerem muitos recursos computacionais. Apesar desses desafios, as vantagens de escalabilidade e segurança do ZK-Rollup o tornam uma parte importante da arquitetura Taiko.

Compreender a ZK-EVM equivalente ao Ethereum

O equivalente da Taiko à Máquina Virtual Ethereum de Zero Conhecimento (ZK-EVM) tem como objetivo 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 modificação. 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 trabalha executando transações off-chain e, em seguida, enviando as alterações de estado para validação na Ethereum. Esse processo permite que o Taiko expanda a Ethereum, preservando a segurança e a descentralização da mainnet, solucionando a questão da baixa eficiência ao executar a Máquina Virtual Ethereum (EVM) em circuitos ZK.

Inicialmente, a EVM não foi projetada para prova de conhecimento zero, por isso o Taiko implementou algumas otimizações para torná-la mais compatível com ZK-SNARKs.

Essas otimizações incluem modificar a estrutura da taxa de gás e limitar ou remover certos recursos de EVM que são ineficientes no ambiente ZK. Apesar dessas mudanças, o Taiko conseguiu manter um alto nível de compatibilidade com o Ethereum, tornando-se uma solução prática e eficiente para desenvolvedores que buscam escalar seus aplicativos.

Inovação e características técnicas do Taiko

O Taiko introduziu algumas inovações em soluções de camada 2 que o tornam único. Uma delas é manter a equivalência com a Ethereum ao implementar o ZK-Rollup. O compromisso do Taiko em ser totalmente compatível com a EVM permite que os desenvolvedores migrem seus dApps para a camada 2 sem a necessidade de alterações, tornando mais fácil sua adoção e integração. Outra inovação 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 provas criptográficas para verificar transações fora da cadeia, aumentando escalabilidade e reduzindo custos.
• ZK-EVM equivalente a Ethereum: Totalmente compatível com Ethereum, permitindo que os desenvolvedores implantem dApps sem modificações.
• Arquitetura Layer-2: inclui nós de Rollup, proponentes e comprovadores, mantendo a disponibilidade de dados no Ethereum para garantir transparência e segurança.
• Inovação: incluindo prova de recursão para melhorar a taxa de transferência, totalmente compatível com a EVM e uma estrutura de rede descentralizada e sem permissão.
• Características técnicas: foco na manutenção da equivalência com o Ethereum, ao mesmo tempo em que otimiza provas de conhecimento zero e descentralização.