Pruebas de conocimiento cero y zk-rollups: lo que necesita saber

La ambición de un mundo descentralizado depende de la escalabilidad de su infraestructura subyacente. Durante años, el mundo blockchain ha lidiado con el «trilema»: el equilibrio aparentemente imposible entre descentralización , seguridad y escalabilidad . Ethereum , la plataforma dominante de contratos inteligentes , ha sufrido altos costos de transacción (gas) y baja velocidad debido a su prioridad en la seguridad y la descentralización. ¿La solución? Un mecanismo criptográfico revolucionario conocido como Pruebas de Conocimiento Cero (ZKP) , que impulsa la solución de escalado de Capa 2 (L2) más prometedora: zk-Rollups .

Esta tecnología no es solo una actualización; es un cambio de paradigma. Si alguna vez te has preguntado cómo Ethereum puede gestionar miles de millones de transacciones sin comprometer sus principios fundamentales, o qué hace que ZK Technology Crypto sea la solución definitiva para el escalamiento, necesitas comprender la mecánica de los ZKP y cómo los rollups de ZK resuelven el problema.

La tecnología central: Pruebas de conocimiento cero (ZKP)

Una prueba de conocimiento cero es un método criptográfico en el que una parte (el demostrador) puede convencer a otra parte (el verificador) de que una afirmación dada es verdadera, sin revelar ninguna información más allá de la validez de la afirmación misma.

La idea central es simple pero profunda: prueba sin datos .

¿Qué es una prueba de conocimiento cero (ZKP)?

Para ilustrarlo, imagina que tienes dos conjuntos de piezas de rompecabezas y quieres demostrarle a un amigo que ambos conjuntos son idénticos sin mostrarle las piezas ni los rompecabezas completos. Un ZKP te permite realizar una acción (como ejecutar un algoritmo complejo) que demuestra la equivalencia, creando un pequeño certificado de veracidad fácil de verificar, mientras que el secreto original (las piezas exactas del rompecabezas) permanece oculto.

En el contexto de la cadena de bloques de pruebas de conocimiento cero , esto se traduce en eficiencias monumentales:

1. Validez: puedes demostrar que una transacción es válida (por ejemplo, “Alice envió 1 ETH a Bob y tenía los fondos”) sin revelar los detalles de la transacción a la cadena L1.
2. Privacidad: Puede permitir transacciones privadas o verificación de identidad sin exponer datos confidenciales.
3. Eficiencia: en lugar de ejecutar y verificar cada transacción individual, la cadena L1 solo necesita verificar la única y pequeña prueba criptográfica que da fe de la validez de cientos o miles de transacciones agrupadas.

Tipos de pruebas de conocimiento cero

Si bien el campo está en constante evolución, dos tipos principales de ZKP dominan el panorama criptográfico de la tecnología zk actual :

• ZK-SNARKs (Argumentos de Conocimiento Concisos y No Interactivos de Conocimiento Cero): Estas pruebas son «concisas» (pequeñas y rápidas de verificar) y «no interactivas» (requieren un solo mensaje del Probador al Verificador). Sin embargo, tradicionalmente requieren una fase de configuración confiable, donde se debe generar un conjunto de parámetros secretos y luego destruirlos inmediatamente para evitar que actores maliciosos creen pruebas falsas.
• ZK-STARKs (Argumentos de Conocimiento Transparentes y Escalables de Conocimiento Cero): Desarrollados para eliminar la necesidad de una configuración confiable, los STARKs son transparentes. Generalmente son más grandes y más lentos de verificar que los SNARKs, pero su dependencia de funciones hash más simples (en lugar de la compleja criptografía de curva elíptica) los hace más resistentes a la tecnología cuántica y escalables para cálculos más complejos.

El poder de estas herramientas criptográficas reside en que transforman la función de la cadena L1, de ser un entorno de ejecución a un verificador de pruebas de validez . Este es el motor fundamental que impulsa zk-Rollups.

Escalando Ethereum: El auge de los zk-Rollups

Los zk-Rollups son una solución de escalado de Capa 2 (L2) que aumenta drásticamente el rendimiento de Ethereum al trasladar la computación y el almacenamiento de estado fuera de la cadena, a la vez que mantienen la seguridad de la red principal de Capa 1 (L1). Básicamente, son un sistema para agrupar miles de transacciones fuera de la cadena en un único paquete de transacciones comprimido o «rollup».

¿Qué son los zk-Rollups?

El mecanismo principal de los zk rollups explicado es sorprendentemente elegante. En lugar de enviar cada transacción a la red principal de Ethereum, el protocolo zk-Rollup:

1. Ejecuta transacciones: las transacciones se ejecutan en la cadena L2.
2. Genera prueba: se genera una prueba criptográfica (generalmente una ZK-SNARK o ZK-STARK) que confirma la validez de todas las transacciones del lote.
3. Envía a L1: La red L2 luego envía dos cosas al contrato inteligente L1:
   • Una versión altamente comprimida de los datos de transacción (para disponibilidad de datos).
   • La prueba de validez única y concisa.

El contrato inteligente L1 verifica esta prueba. Si la prueba es matemáticamente válida, acepta instantáneamente el cambio de estado para todas las transacciones del lote. Esto significa que la cadena L1 confía en la prueba de validez antes que en la reejecución de las transacciones, logrando así un escalamiento masivo. Por esta razón, los rollups de zk se han convertido en la arquitectura L2 preferida por la comunidad Ethereum.

zk-Rollups vs. Optimistic Rollups

Para apreciar completamente la eficiencia de los zk rollups explicados , es útil compararlos con su principal competidor, Optimistic Rollups.

Característica	zk-Rollups	Rollups optimistas
Método de verificación	Pruebas de validez (ZKP) : las transacciones se prueban como válidas antes de enviarse a L1.	Pruebas de fraude : Las transacciones se asumen válidas a menos que se demuestre lo contrario (optimista).
Tiempo de retiro	Instantáneo : una vez que el ZKP es verificado por el contrato L1 (generalmente minutos), se pueden retirar los activos.	Período de desafío de 7 días : los usuarios deben esperar hasta una semana para realizar los retiros para dar tiempo a que se presente una prueba de fraude.
Mecanismo de seguridad	Certeza criptográfica.	Certeza económica (los apostadores son penalizados en caso de fraude).
Complejidad	Criptografía altamente compleja (difícil de construir).	Menos complejo (más fácil de implementar).

La principal ventaja del enfoque de zk rollups es la rápida finalización y la seguridad superior derivadas de la prueba criptográfica. No es necesario esperar una semana, ya que la validez está garantizada por las matemáticas, no por monitores humanos.

La próxima frontera: el zkEVM

Si bien los zk-Rollups son excelentes para escalar, las primeras versiones no eran totalmente compatibles con la Máquina Virtual de Ethereum (EVM). Esto obligó a los desarrolladores a reescribir sus contratos inteligentes en lenguajes personalizados para el entorno ZK, lo que dificultó su adopción. Entonces apareció zkEVM .

¿Qué es un zkEVM?

Una zkEVM ( Máquina Virtual Ethereum de Conocimiento Cero ) es un entorno de máquina virtual que ejecuta transacciones de forma compatible con la generación de pruebas ZK, además de ser compatible con la pila de desarrollo de Ethereum existente (Solidity, herramientas, etc.). En esencia, permite que los contratos inteligentes escritos para la capa 1 de Ethereum se ejecuten sin problemas en un zk-Rollup, beneficiándose de menores costos y mayor velocidad.

El desafío al construir una zkEVM reside en su complejidad. La EVM no fue diseñada para ser compatible con ZK, lo que hace que los circuitos criptográficos necesarios para probar cada operación de la EVM (desde el cálculo de gas hasta el acceso a memoria) sean extremadamente complejos y computacionalmente costosos.

Los cuatro tipos de zkEVM

Vitalik Buterin clasificó las zkEVM en cuatro tipos según su grado de equivalencia EVM. Este espectro destaca el equilibrio entre la compatibilidad y la eficiencia en la generación de pruebas:

• Tipo 4: Equivalente de lenguaje: Se centra en compilar código de lenguajes de alto nivel (como Solidity) directamente a un lenguaje compatible con ZK. Esto agiliza la generación de pruebas, pero requiere que los desarrolladores utilicen un nuevo compilador, que ofrece la menor compatibilidad con EVM.
• Tipo 3: Equivalente a bytecode: Totalmente compatible con el bytecode de EVM, pero con la consiguiente pérdida de compatibilidad con precompilaciones u otras funciones menores. Esta es una ruta común para que las primeras zkEVM logren una implementación rápida.
• Tipo 2: Equivalente a EVM: Totalmente compatible con la estructura subyacente de la EVM, pero no necesariamente con su almacenamiento o memoria. Este es el objetivo de la mayoría de los proyectos: ofrecer la mejor experiencia al desarrollador.
• Tipo 1: Equivalente a Ethereum (El Santo Grial): Una versión perfecta de Ethereum, de conocimiento cero, compatible con todo en su nivel más profundo. Esta es la más difícil de construir, pero ofrece la solución de escalado definitiva para todo el ecosistema Ethereum.

El desarrollo de zkEVM es posiblemente la carrera más importante en el espacio criptográfico de tecnología zk en la actualidad y promete desbloquear todo el potencial de escalamiento de Ethereum.

Seguridad, adopción y el futuro de ZK Tech

La seguridad de los zk-Rollups se basa en última instancia en dos pilares: la solidez criptográfica del propio ZKP (lo que garantiza que una declaración falsa nunca pueda generar una prueba válida) y la integridad del mecanismo de disponibilidad de los datos.

Disponibilidad y seguridad de los datos

Aunque la cadena L1 no necesita reejecutar cada transacción, sí necesita poder reconstruir el estado L2 si el operador L2 (el secuenciador) desapareciera o actuara maliciosamente. Esto se logra publicando los datos comprimidos de la transacción (llamados «CallData») directamente en la cadena L1 de Ethereum. Dado que estos datos están disponibles para cualquier persona, la red puede tener la certeza de que el estado L2 siempre se puede recuperar. Este mecanismo garantiza que el modelo de blockchain de pruebas de conocimiento cero herede la robusta seguridad de Ethereum.

El ecosistema y el futuro

La adopción de zk-Rollups se está acelerando, con el lanzamiento de importantes protocolos. Proyectos como Polygon zkEVM, zkSync y Scroll son pioneros en el sector zkEVM , y todos compiten por integrar la próxima generación de aplicaciones descentralizadas.

El siguiente paso evolutivo es el concepto de zk-Rollups de Capa 3 (L3) , que pueden considerarse rollups específicos de cada aplicación, construidos sobre el zk-Rollup L2. Esta estratificación recursiva —utilizando ZKP para verificar lotes L2 y L2 para verificar lotes L3— puede, en teoría, proporcionar una escalabilidad infinita, todo ello asegurado por la certeza criptográfica de la blockchain de pruebas de conocimiento cero . La frase «zk rollups explicados » pronto será sinónimo de «arquitectura blockchain escalable».

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Conclusión

Las Pruebas de Conocimiento Cero no son simplemente una herramienta criptográfica especializada; son la tecnología fundamental que sustenta el futuro de una internet descentralizada, altamente escalable y segura. Al permitir que el cálculo se realice fuera de la cadena de bloques y verificar la validez de la prueba solo dentro de ella, las Pruebas de Conocimiento Cero y los Rollups de Conocimiento Cero resuelven el antiguo trilema de la cadena de bloques.

La transición hacia la equivalencia total de zkEVM culminará este cambio, haciendo que la experiencia L2 sea indistinguible de la L1, pero más económica y rápida. Para cualquiera que siga la evolución de las finanzas digitales, comprender las acumulaciones de zk es crucial, ya que esta tecnología definirá la infraestructura de la Web3 en las próximas décadas.