L1 بلاک کی تصدیق کے لیے zkEVM

zkEVM ایک ایسی ٹیکنالوجی ہے جو ایتھریم بلاک کے نفاذ کی تصدیق کے لیے زیرو نالج پروفز کا استعمال کرتی ہے۔ ہر کو بلاک میں موجود تمام ٹرانزیکشنز کو دوبارہ نافذ کرنے کی ضرورت کے بجائے، ایک واحد مخصوص ایکٹر (جسے "پروور" (prover) کہا جاتا ہے) بلاک کو نافذ کرتا ہے اور ایک کرپٹوگرافک پروف تیار کرتا ہے کہ نفاذ درست تھا۔ اس کے بعد کوئی بھی نوڈ اس پروف کی تصدیق کر سکتا ہے—یہ ایک ایسا عمل ہے جو تمام ٹرانزیکشنز کو دوبارہ نافذ کرنے سے کئی گنا سستا ہے۔

دوبارہ نفاذ کا مسئلہ

آج، ایتھریم "N-of-N" تصدیقی ماڈل استعمال کرتا ہے: ہر ویلیڈیٹر کو آزادانہ طور پر ہر بلاک میں ہر ٹرانزیکشن کو دوبارہ نافذ کرنا چاہیے تاکہ یہ تصدیق کی جا سکے کہ مجوزہ اسٹیٹ (state) کی تبدیلیاں درست ہیں۔ اگرچہ یہ نقطہ نظر زیادہ سے زیادہ ٹرسٹ لیس (trustless) ہے، لیکن یہ ایک بنیادی رکاوٹ پیدا کرتا ہے۔

مسئلہ یہ ہے کہ ایتھریم کا تھرو پٹ اس حد تک محدود ہے جتنا ایک اوسط ویلیڈیٹر پروسیس کر سکتا ہے۔ بڑھانے سے فی بلاک زیادہ ٹرانزیکشنز کی اجازت ملے گی، لیکن اس سے ویلیڈیٹرز کے لیے ہارڈویئر کی ضروریات بھی بڑھ جائیں گی۔ اس سے ڈی سینٹرلائزیشن کو خطرہ لاحق ہوتا ہے—اگر ویلیڈیٹر چلانے کے لیے مہنگے ہارڈویئر کی ضرورت ہو، تو کم لوگ نیٹ ورک کو محفوظ بنانے میں حصہ لے سکتے ہیں۔

zkEVM اس سمجھوتے سے نکلنے کا راستہ پیش کرتا ہے۔ "ہر کوئی دوبارہ نافذ کرتا ہے" سے "ایک ثابت کرتا ہے، ہر کوئی تصدیق کرتا ہے" کی طرف منتقل ہو کر، ایتھریم ویلیڈیٹر ہارڈویئر کی ضروریات کو بڑھائے بغیر گیس کی حد کو محفوظ طریقے سے بڑھا سکتا ہے۔

zkEVM L1 کی تصدیق کیسے کام کرتی ہے

zkEVM کی تصدیق بلاک کی توثیق کو "1-of-N" ماڈل میں تبدیل کرتی ہے:

1. نفاذ (Execution): ایک پروور بلاک میں موجود تمام ٹرانزیکشنز کو نافذ کرتا ہے، اور ہر اسٹیٹ کی تبدیلی کو ٹریک کرتا ہے
2. ثابت کرنا (Proving): پروور ایک کرپٹوگرافک پروف (ایک SNARK یا STARK) تیار کرتا ہے جو نفاذ کی درستگی کی تصدیق کرتا ہے
3. تصدیق (Verification): ویلیڈیٹرز ٹرانزیکشنز کو دوبارہ نافذ کرنے کے بجائے پروف کی تصدیق کرتے ہیں—یہ مکمل دوبارہ نفاذ کے مقابلے میں ڈرامائی طور پر سستا ہے

سیکیورٹی کی ضمانت وہی رہتی ہے: اگر نفاذ غلط تھا، تو کوئی درست پروف تیار نہیں کیا جا سکتا۔ لیکن اب، ہر نوڈ کے مہنگی کمپیوٹیشن کرنے کے بجائے، صرف پروور ایسا کرتا ہے—اور تصدیق اتنی سستی ہے کہ یہ گیس کی حد کو محدود نہیں کرتی۔

ٹائپ 1 zkEVMs

zkEVMs کو ایتھریم کے ساتھ ان کی مطابقت کی بنیاد پر مختلف اقسام میں درجہ بند کیا گیا ہے:

• ٹائپ 1: مکمل طور پر ایتھریم کے مساوی۔ EVM میں کوئی ترمیم نہیں، لہذا کسی بھی ایتھریم بلاک کو بالکل اسی طرح ثابت کیا جا سکتا ہے جیسا کہ وہ ہے
• ٹائپ 2-4: مختلف سمجھوتے کرتے ہیں، ثابت کرنے کو آسان بنانے کے لیے EVM کے رویے میں ترمیم کرتے ہیں

L1 کی تصدیق کے لیے، ٹائپ 1 ضروری ہے۔ zkEVM کو کسی بھی درست ایتھریم بلاک کو ثابت کرنے کے قابل ہونا چاہیے، بشمول ایج کیسز (edge cases) اور تاریخی بلاکس۔ ایتھریم کے عین مطابق رویے سے کوئی بھی انحراف اتفاق رائے (consensus) کے مسائل پیدا کرے گا۔

ایتھریم فاؤنڈیشن کی zkEVM ریسرچ ٹائپ 1 کے نفاذ پر مرکوز ہے جو موجودہ ایتھریم کے نفاذ کے ساتھ مکمل طور پر ہم آہنگ ہیں۔

ایتھریم کے لیے فوائد

زیادہ تھرو پٹ

جب تصدیق سستی ہوتی ہے، تو گیس کی حد محفوظ طریقے سے بڑھ سکتی ہے۔ یہ نیٹ ورک کی صلاحیت کو بڑھاتا ہے اور زیادہ مانگ کے ادوار میں فیسوں کو مستحکم کرنے میں مدد کرتا ہے۔ موجودہ گیس کی حد جزوی طور پر ویلیڈیٹر ہارڈویئر کی وجہ سے محدود ہے—zkEVM اس رکاوٹ کو دور کرتا ہے۔

مضبوط ڈی سینٹرلائزیشن

zkEVM کی تصدیق کے ساتھ، ویلیڈیٹرز کو ٹرانزیکشنز کو نافذ کرنے کے بجائے صرف پروفز کی تصدیق کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ یہ ویلیڈیٹر چلانے کے لیے ہارڈویئر کی ضروریات کو ڈرامائی طور پر کم کرتا ہے، جس سے زیادہ لوگ نیٹ ورک کو محفوظ بنانے میں حصہ لے سکتے ہیں۔ ویلیڈیٹرز کا زیادہ تنوع ایتھریم کی سنسرشپ کے خلاف مزاحمت اور لچک کو مضبوط کرتا ہے۔

نوٹ کریں کہ ثابت کرنے کے عمل میں خود اہم کمپیوٹیشنل وسائل کی ضرورت ہوتی ہے، جو موجودہ ویلیڈیٹر ہارڈویئر سے زیادہ ہیں۔ تاہم، توثیق کے برعکس، ثابت کرنے کو اسی طرح ڈی سینٹرلائزڈ ہونے کی ضرورت نہیں ہے: فی بلاک صرف ایک درست پروف کی ضرورت ہوتی ہے، اور کوئی بھی اس کی تیزی سے تصدیق کر سکتا ہے۔ پروور مارکیٹس، پروف ایگریگیشن، اور ہارڈویئر ایکسلریشن پر تحقیق کا مقصد اس بات کو یقینی بنانا ہے کہ ثابت کرنا مسابقتی اور قابل رسائی رہے بجائے اس کے کہ یہ چند بڑے آپریٹرز کے درمیان مرکوز ہو جائے۔

متوقع حتمیت (Predictable finality)

پروف کی تصدیق بلاک کی پیچیدگی سے قطع نظر مستقل وقت میں کام کرتی ہے۔ یہ اٹیسٹیشن (attestation) کے وقت کو زیادہ متوقع بناتا ہے اور ان مسڈ اٹیسٹیشنز (missed attestations) کو کم کرتا ہے جو اس وقت ہو سکتی ہیں جب ویلیڈیٹرز پیچیدہ بلاکس کو وقت پر پروسیس کرنے میں جدوجہد کرتے ہیں۔

ریئل ٹائم ثابت کرنے کے چیلنجز

zkEVM L1 کی تصدیق کے لیے بنیادی چیلنج رفتار ہے۔ ایتھریم بلاکس ہر 12 سیکنڈ میں تیار ہوتے ہیں، جس کا مطلب ہے کہ اتفاق رائے کے لیے کارآمد ہونے کے لیے پروفز کو اسی ٹائم فریم کے اندر تیار کرنے کی ضرورت ہے۔

موجودہ zkEVM کے نفاذ میں ایک ہی بلاک کو ثابت کرنے میں منٹوں سے لے کر گھنٹوں تک کا وقت لگ سکتا ہے۔ تحقیق اس خلا کو پر کرنے پر مرکوز ہے:

• پیرللائزیشن (Parallelization): ثابت کرنے کے کام کو متعدد مشینوں میں تقسیم کرنا
• مخصوص ہارڈویئر: ZK ثابت کرنے کے لیے آپٹمائزڈ سرکٹس اور ہارڈویئر ڈیزائن کرنا
• الگورتھمک بہتری: زیادہ موثر پروف سسٹمز اور سرکٹ ڈیزائنز
• انکریمنٹل پروونگ (Incremental proving): ٹرانزیکشنز کے نفاذ کے ساتھ ساتھ پروفز تیار کرنا، نہ کہ بعد میں

موجودہ تحقیق اور نفاذ

ایتھریم فاؤنڈیشن Privacy Stewards of Ethereum (PSE) (opens in a new tab) ٹیم کے ذریعے zkEVM ریسرچ کو فنڈ فراہم کرتی ہے۔ کلیدی تحقیقی ٹریکس میں شامل ہیں:

• ریئل ٹائم ثابت کرنا: 12 سیکنڈ کے سلاٹس کے اندر مکمل بلاک پروفز تیار کرنا
• کلائنٹ انٹیگریشن: ایگزیکیوشن کلائنٹس اور پروورز کے درمیان انٹرفیس کو معیاری بنانا
• اقتصادی مراعات: پائیدار پروور مارکیٹس اور فیس کے ڈھانچے کو ڈیزائن کرنا

نفاذ کی حیثیت

ایتھریم بلاک کو ثابت کرنے کے لیے کئی zkVM کے نفاذ تیار اور ٹیسٹ کیے جا رہے ہیں:

یہ EVM بائٹ کوڈ کو نافذ کرنے کے لیے RISC-V پر مبنی ورچوئل مشینوں کا استعمال کرتے ہیں، پھر درست نفاذ کے ZK پروفز تیار کرتے ہیں۔ تازہ ترین ٹیسٹ کے نتائج اور پیشرفت کو ایتھریم فاؤنڈیشن کے zkVM ٹریکر (opens in a new tab) پر ٹریک کیا جاتا ہے۔

zkEVM دیگر اپ گریڈز کے ساتھ کیسے فٹ بیٹھتا ہے

zkEVM L1 کی تصدیق ایتھریم روڈ میپ کے کئی دیگر آئٹمز سے جڑتی ہے:

• ورکل ٹریز (Verkle Trees): اسٹیٹ لیس (stateless) تصدیق کے لیے چھوٹے وٹنیسز (witnesses) کو فعال کرتے ہیں، جس سے پروورز کو کام کرنے کے لیے درکار ڈیٹا کم ہو جاتا ہے
• اسٹیٹ لیسنیس (Statelessness): zkEVM ایک کلیدی فعال کنندہ ہے—نفاذ کے ZK پروفز کے ساتھ، نوڈز کو بلاکس کی تصدیق کے لیے مکمل اسٹیٹ کی ضرورت نہیں ہوتی
• PBS: بلاک بلڈرز ممکنہ طور پر پروف جنریشن کو مربوط کر سکتے ہیں، یا ایک الگ پروور مارکیٹ ابھر سکتی ہے
• سنگل سلاٹ فائنلٹی (Single Slot Finality): تیز تر پروف جنریشن کرپٹوگرافک ضمانتوں کے ساتھ سنگل سلاٹ فائنلٹی کو فعال کر سکتی ہے

مزید مطالعہ

• zkEVM Foundation (opens in a new tab) - ایتھریم فاؤنڈیشن کا آفیشل zkEVM ریسرچ ہب
• Ethproofs (opens in a new tab) - ریئل ٹائم میں ایتھریم کو ثابت کرنے کی دوڑ کو ٹریک کریں
• zkevm.fyi (opens in a new tab) - L1 کے لیے zkEVM پر تکنیکی کتاب
• PSE zkEVM Specs (opens in a new tab) - تکنیکی خصوصیات
• The Verge (opens in a new tab) - تصدیق کی بہتریوں کا وٹالک (Vitalik) کا جائزہ
• EF zkEVM Blog (opens in a new tab) - EF ٹیم کی جانب سے کارکردگی کا تجزیہ