El primer draft del whitepaper Aligned Layer: universal verification layer está disponible, este es mi resumen en español sobre el paper.

TL;DR: AlignedLayer es un ZK-verification layer universal, asegurado por EigenLayer e Ethereum, con el fin de reducir costos de verificación y latencia.

https://twitter.com/alignedlayer/status/1773853780284416061

Motivación

Para coordinar y mantener confianza a través de internet necesitamos descentralización y computación verificable. Actualmente contamos con dos caminos para garantizar la ejecución correcta de un programa y la integridad de la información:

• Blockchain: como Bitcoin e Ethereum, que garantizan la integridad por medio de re-ejecución de las transacciones por parte de todos los nodos y por medio de incentivos económicos.

• Zero Knowledge Proofs (ZKPs): criptograficamente garantizan la integridad de la ejecución pero a un costo computacional alto a la hora de generar pruebas (proof generation), con el beneficio de un costo computacional bajo a la hora de verificar pruebas (proof verification)

Sin embargo, ambos tienen limitaciones por sí solos.

Blockchain:

• Cada nodo tiene que verificar todas las ejecuciones. Para mantener la descentralización, los requerimientos de hardware se mantienen bajos pero esto causa una capacidad baja de procesamiento. Más importante, agregar nodos a la red no ayuda a aumentar la capacidad de la red.

• Después de Bitcoin, Ethereum concentra la mayor descentralización y seguridad de red, liquidez y capital. Sin embargo, por si solo no es escalable.

• El blockspace es sumamente preciado y limitado. Esto provoca un limite en el tipo y tamaño de aplicaciones.

• Alt-L1s aumentan la capacidad y disminuyen el costo de transacciones al aumentar los requerimientos de hardware. Sin embargo, esto reduce el número de nodos que se traducen en riesgos de seguridad, liveness (y decentralización).

• L2s resuelven esto al heredar la seguridad de Ethereum mientras alcanzan gran escalabilidad: algunos a través de fault proofs (optimistic rollups) otros por validity proofs (zk-rollups), cada uno con sus pros y cons.

• ZKPs permite un uso mas eficiente del blockspace. Sin embargo, Ethereum no fue originalmente diseñado con ZKPs en mente lo cual causa limitaciones a la hora de verificarlo en Ethereum.

Oportunidad

Hasta ahora, para heredar la seguridad de Ethereum (o cualquier computadora verificable) era necesario construir encima de esta. Con la venida de EigenLayer, es posible rentar la seguridad económica de Ethereum por el método llamado restaking, con lo que es posible crear aplicaciones sin necesidad de construirla encima de Ethereum.

Esto abre la posibilidad de construir una capa especializada en verificación apoyado en las garantías de seguridad proveídas por Ethereum.

AlignedLayer crea esta capa que renta la seguridad ofrecida por Ethereum para verificar ZKPs. Esta capa no esta limitada por la EVM y permite crear facilmente diferentes verificadores para los diferentes sistemas de pruebas de ZKPs.

¿Por qué es necesaria?

• Verificar directamente en Ethereum tiene un costo alto (verification costs). Esto se debe porque es costoso el almacenamiento, la ejecución y el consenso.

• Ethereum no soporta nativamente ningún proof system (sistema de pruebas) aunque mantiene un “subsidio” en KZG commitments en forma de precompiles.

• Actualizar e incluir verificadores de nuevos proof systems en Ethereum es difícil (EVM constraints)

• Muchos proof systems son costosos de correr en EVM, aunque sean eficientes para ciertas aplicaciones.

• Único mercado de gas fees: actualmente el costo de verificación (verification cost) es impactado por el uso de otras dimensiones de Ethereum, como el almacenamiento y otros que no se relacionan con ZKPs.

• Necesitamos facilitar el bridging de diferentes cadenas, para resolver la fragmentación de estado y liquidez.

• Al ser capaz de verificar cualquier tipo de pruebas, se evita tener que construir wrappers para que las pruebas sean EVM-friendly.

Casos de uso con Aligned Layer

• Soft-finality para Rollups and Appchains

• Bridges (puentes) rápidos, redes sociales, sistemas de pago

• ZK ML, ZK Oracles, ZK Coprocessors, ZK Identity

• Onchain gaming

• Muchos mas

Arquitectura

1. AlignedLayer recibe pruebas de diferentes fuentes y de diferentes proof systems y las verifica.

   1. Estas pueden tener diferente tamaño, lógica y tiempo de verificación.

   2. Los usuarios pueden considerar esta verificación rápida como un soft-finality con garantías de seguridad similares a Ethereum.

   3. Comparado con Ethereum: es más barato verificar las pruebas, y es mas fácil mantenerse al día para actualizar a nuevos proof systems.

2. Aligned Layer envía los resultados de la verificación a Ethereum.

   1. Ethereum recibe los resultados verificados por Aligned Layer.

   2. Sin embargo. Ethereum no verifica las pruebas propiamente ya que seria muy costoso.

3. Aligned Layer envía y guarda las pruebas en un Data Availability Layer (como EigenDA).

   1. Esto permita un almacenamiento de costos eficiente

4. Prover General: cada ciertos días se envía una prueba a Ethereum que resume todas las pruebas de un período.

   1. Esto se considera como un hard-finality con todas las garantías de seguridad de Ethereum.

   2. No importa que tan compleja sea el verificador, este puede escribirse en Rust y probar en un zero-knowledge virtual machine como SP1 o RISC0.

   3. Para agregar, primero se prueba la correcta ejecución de la maquina virtual lo cual logra proof uniformity (Figura 2).

   4. Luego esta se reduce en tamaño al recursivamente probando la verificación de las pruebas (Figura 3).

Slashing

Para contar con mecanismos de incentivos e un sistema descentralizado y permissionless se introduce el slashing. Esto penaliza a los participantes maliciosos. Actualmente hay dos opciones en exploración:

• Corto plazo - Slashing Subjetivo:

  • la red necesita un consenso de 2/3 de los operadores para finalizar y postear el resultado en Ethereum.

  • los operadores que no están en el quorum de mayoría serán penalizados.

• Largo Plazo - Slashing Categorizado:

  • la mayoría de proving systems integrados también podrán verificarse directamente en Ethereum de ser necesario. i.e. Cairo

  • en caso de un ataque de la mayoría, cualquier operador honesto podrá genera un evento de slashing al pedirle al protocolo que corra la computación completa onchain en Ethereum

  • los proving systems que no puedan verificarse directamente en Ethereum igualmente tendrán mayores garantías de seguridad al ser verificados en Aligned Layer

Dual Staking

1. En una primera fase de bootstrap, el PoS sera utilizando ETH por medio de restaking en EigenLayer.

2. En una segunda fase, la red tendra su token nativo de gobernanza y soberania. Esta será importante para decidir cambios en arquitectura como cuales proof systems incluir en cada version del protocolo.

Comparación

Resumen

Aligned Layer es una infraestructura dedicada a la verificación y agregación de pruebas ZK, aprovechando la seguridad de Ethereum a través de EigenLayer. Aligned Layer permite para la fácil introducción de diferentes proof systems, lo que facilita a los desarrolladores el uso de pruebas sistemas proof systems. El sistema permite una soft-finality rápida y , lo que reduce la latencia, menor reducir costos, haciendo que la experiencia del usuario sea más simple y mejor.

Mis palabras finales

Disfrute leer el whitepaper pero tengo muchas dudas que espero poder resolver en conversaciones con el equipo y con las siguientes versiones del whitepaper:

• ¿Qué hace que sea mas fácil crear verificadores para los nuevos proof systems? (Creo que es el hecho que no sea EVM y que al ser en Rust es mas fácil escribir los verifiers)

• ¿Por qué se dice que Aligned Layer no es un blockchain? (creo que porque no tiene estado)

• Si no mantiene estado, ¿como funciona el consenso? (parece que simplemente 2/3, pero, existe algun tipo de sincronización?)

• ¿Quien paga por los datos posteados al DA Layer? ¿Por cuanto tiempo se mantienen? (asumo que es el protocolo y es el tiempo del Prover General)

• ¿Que sucede con los protocolos que no pueden verificarse directamente en Ethereum? ¿Que garantías tiene que se verifique en Aligned Layer? (asumo que son las garantías de incentivos económicas)

• ¿Que ventajas tiene esto sobre construir un L2s? ¿Podría un L2 competir con Aligned Layer? ¿Por qué Aligned Layer no es un L2? (asumo que es esta la respuesta)

Lo que si queda claro es que el ecosistema de Zero Knowledge Proofs Supply Chain esta acelerándose la competencia!

• Proof Generation (prover as a service) aka zkSaaS, also some zkVMs like SP1, RISC0

• Proof Aggregation & Recursion: (NEBRA UPA, Polygon AggLayer, ZK Sync Aggregation, etc.)

• Proof Validation (Ethereum, Aligned Layer*, every L1/L2)

Es posible que en este 2024 se madure y explote la cantidad de nuevos proyectos en esta área.