a16z crypto ha publicado una hoja de ruta para las Máquinas Virtuales de Conocimiento Cero (zkVMs) y SNARKs, haciendo hincapié en importantes obstáculos de seguridad y rendimiento que moderan las expectativas de despliegue inmediato de la tecnología.

Resumen Ejecutivo

a16z crypto ha revelado una hoja de ruta plurianual para las Máquinas Virtuales de Conocimiento Cero (zkVMs), advirtiendo contra el bombo actual del mercado al destacar obstáculos sustanciales de seguridad y rendimiento, y recalibrando las expectativas para su despliegue generalizado. a16z crypto ha publicado un análisis detallado que describe una hoja de ruta plurianual y escalonada para el desarrollo de Máquinas Virtuales de Conocimiento Cero (zkVMs) y SNARKs seguras y eficientes. El informe destaca los importantes desafíos de seguridad y rendimiento existentes, abordando y desacreditando directamente el bombo predominante en la industria sobre su despliegue inmediato. Se anticipa que este análisis restablezca las expectativas de la industria sobre la madurez de las zkVM y los plazos de despliegue, cambiando el enfoque hacia la investigación fundamental y la ingeniería en lugar del uso rápido en producción. Subraya la necesidad crítica de verificación formal y mejoras de eficiencia intrínsecas, lo que podría influir en futuras hojas de ruta de desarrollo y estrategias de inversión dentro del sector de la tecnología Zero-Knowledge (ZK). En última instancia, lograr estas etapas delineadas es crucial para desbloquear beneficios sustanciales de escalabilidad y privacidad en todo el ecosistema Web3.

El Evento en Detalle

Las zkVMs actualmente se enfrentan a inmensas complejidades de seguridad, a menudo descritas como "repletas de errores", y a graves problemas de rendimiento, con una generación de pruebas cientos de miles de veces más lenta que la ejecución nativa. El informe de a16z crypto afirma que el despliegue inmediato en el mundo real para la mayoría de las aplicaciones sigue siendo insostenible. El verdadero estado de las zkVMs sugiere años hasta que se cumplan los objetivos básicos de seguridad y rendimiento.

El camino de desarrollo para las zkVMs implica dos componentes principales: la Prueba de Oráculo Interactivo Polinomial (PIOP) y el Esquema de Compromiso Polinomial (PCS). El único método fiable para garantizar que estos sistemas complejos están libres de errores es a través de la verificación formal. Las etapas de seguridad propuestas son:

  • Etapa 1: Protocolos Correctos – Requiere pruebas formalmente verificadas de solidez para el PIOP, vinculación para el PCS, seguridad para el argumento sucinto (si se usa Fiat-Shamir), equivalencia del sistema de restricciones con la semántica de la VM, y una prueba integral y formalmente verificada de un SNARK seguro para ejecutar cualquier programa especificado por el bytecode de la VM. Las propiedades de conocimiento cero también deben verificarse formalmente.
  • Etapa 2: Implementación Correcta del Verificador – Se centra en una prueba formalmente verificada de que una implementación real del verificador zkVM coincide con el protocolo verificado en la Etapa 1, asegurando la solidez.
  • Etapa 3: Implementación Correcta del Probador – Requiere una prueba formalmente verificada de que el probador zkVM genera correctamente las pruebas para el sistema verificado en las Etapas 1 y 2, asegurando la completitud.

En cuanto a los plazos, se esperan logros incrementales para la Etapa 1 durante el próximo año, pero es poco probable que cualquier zkVM cumpla completamente la Etapa 1 durante al menos dos años. Las Etapas 2 y 3 pueden avanzar en paralelo, pero a16z crypto no anticipa que ninguna zkVM alcance la Etapa 3 en menos de cuatro años, y potencialmente más.

La optimización del rendimiento también es crítica. Los costos generales actuales son demasiado altos para una adopción amplia, con objetivos establecidos para reducir las ralentizaciones a 10.000x o menos de la ejecución nativa. Las precompilaciones se identifican como una solución insuficiente para la eficiencia sin verificación formal y síntesis automática. También se requieren mejoras significativas en el uso de la memoria, con el objetivo de 200 MB para declaraciones grandes para facilitar la prueba del lado del cliente en dispositivos móviles.

Implicaciones para el Mercado

El informe de a16z crypto sugiere una recalibración de las expectativas del mercado para las zkVMs, pasando de una percepción de despliegue inminente a un horizonte de desarrollo más realista y a largo plazo. Este cambio podría dirigir la inversión y los esfuerzos de investigación hacia mejoras fundamentales en seguridad y rendimiento en lugar de una aplicación prematura. Si bien las zkVMs prometen avances significativos en la escalabilidad de blockchain y la privacidad, particularmente para las Layer-2s y sistemas como Ethereum, sus limitaciones actuales significan que la realización generalizada de estos beneficios está a años de distancia. El énfasis en la verificación formal subraya el alto estándar de confianza en una infraestructura tan crítica, afectando a proyectos que ya han incurrido en costos computacionales sustanciales para generar pruebas. Para el ecosistema Web3 más amplio, esto significa que un enfoque continuo en prácticas de ingeniería y seguridad robustas será primordial, lo que podría ralentizar el rápido lanzamiento de ciertas aplicaciones que dependen de zkVMs de alto rendimiento y seguras. La visión a largo plazo sigue siendo sólida, con las zkVMs identificadas como clave para lograr la escalabilidad nativa en cadena y soportar aplicaciones de contratos inteligentes complejas, pero el futuro inmediato requiere paciencia e investigación sostenida.

Contexto Ampliado

El impulso para las zkVMs tiene sus raíces en los persistentes desafíos de escalabilidad que enfrentan los sistemas de blockchain, ejemplificados por las menos de 10 transacciones por segundo (TPS) de Bitcoin y la lucha de Ethereum para superar las decenas de TPS, rindiendo muy por debajo de los miles de TPS de Web2. Esta limitación se deriva del triángulo imposible de blockchain inherente a la descentralización, la seguridad y la escalabilidad. Han surgido varias soluciones, desde Rollups hasta blockchains modulares, con Rollups aumentando significativamente el TPS para Ethereum al descargar la ejecución.

Sin embargo, incluso los Rollups no han abordado completamente el cuello de botella subyacente de "rendimiento de cadena única", especialmente a nivel de ejecución, donde el procesamiento en cadena sigue siendo en gran medida serial. Esto ha puesto en el punto de mira la computación paralela en cadena, con el objetivo de transformar blockchain de un modelo de ejecución serial a un sistema de alta concurrencia, logrando potencialmente cientos de veces la mejora del rendimiento mientras se preserva la atomicidad de cadena única y los modelos de confianza.

Pronósticos, como los de Equilibrium Research, predicen un aumento significativo en las soluciones de escalado de Ethereum (L2/L3), superando las 2.000, con las soluciones de escalado basadas en ZK superando a las Optimistic para 2025. También se anticipa que cada bloque de Ethereum será ZK-probado para 2025, con zkVMs de propósito general con el objetivo de reducir los tiempos de prueba a 30 segundos. Si bien el informe de a16z crypto proporciona un cronograma más conservador para la madurez de las zkVMs, refuerza su papel crítico en el futuro de la escalabilidad y la privacidad de Web3, enfatizando que si bien el camino técnico es desafiante, el potencial a largo plazo para una internet descentralizada segura y de alto rendimiento sigue siendo sustancial.