La máquina virtual de Ethereum (ETH), creada en 2015, se diseñó para ejecutar contratos inteligentes, no para generar pruebas criptográficas. Las pruebas de conocimiento cero nacieron para verificar cómputos de forma barata y privada, sin ninguna noción de qué es un opcode.
Durante años, ambos mundos parecían irreconciliables.
Hasta que los ingenieros lograron combinarlos y dieron lugar a una de las piezas de infraestructura más exigentes técnicamente de todo el ecosistema cripto.
La ZkEVM —siglas de zero-knowledge Ethereum Virtual Machine— persigue ejecutar contratos inteligentes compatibles con Ethereum y luego demostrar criptográficamente que su ejecución fue correcta, usando pruebas ZK, sin exigir a los desarrolladores reescribir una sola línea de código.
Sobre el papel suena sencillo. En la práctica, ha supuesto resolver problemas que bloquearon a toda la industria durante medio decenio.
TL;DR
- Una ZkEVM ejecuta contratos inteligentes compatibles con Ethereum y genera una prueba de conocimiento cero de que la ejecución fue correcta, permitiendo liquidar transacciones de forma rápida y barata en la red principal de Ethereum.
- Cuanto más difícil es construir una ZkEVM, mayor es su compatibilidad con las herramientas actuales de Ethereum; este equilibrio es el eje de todas las decisiones de diseño en el sector.
- Los usuarios se benefician de las garantías de seguridad de Ethereum sin pagar las comisiones de gas de la capa 1, y los desarrolladores pueden desplegar contratos en Solidity ya existentes con pocas o ninguna modificación.
Qué hacen realmente las pruebas de conocimiento cero
Antes de entrar en la parte EVM, conviene tener claro qué es y qué no es una prueba de conocimiento cero. Una prueba ZK es un mecanismo criptográfico que permite a una parte, el probador (prover), convencer a otra, el verificador (verifier), de que una afirmación es cierta sin revelar los datos subyacentes que la sustentan.
El ejemplo clásico es demostrar que conoces una contraseña sin enviarla. En blockchain, la afirmación suele ser computacional: «He ejecutado este programa con esta entrada, he obtenido esta salida y lo he hecho correctamente».
El verificador —en este caso, un contrato inteligente en la capa 1 de Ethereum— comprueba la prueba en milisegundos, en lugar de reejecutar por sí mismo cada transacción.
Las pruebas de conocimiento cero permiten a una red de capa 2 agrupar miles de transacciones, generar una única prueba compacta de que todas son válidas y publicar solo esa prueba en Ethereum, reduciendo de forma drástica el coste por usuario.
Dos sistemas de prueba dominan hoy el panorama ZkEVM. Los SNARKs (Succinct Non-interactive ARguments of Knowledge) producen pruebas muy pequeñas, se verifican rápido, pero requieren una ceremonia de configuración de confianza (trusted setup). Los STARKs (Scalable Transparent ARguments of Knowledge) no necesitan configuración de confianza y son resistentes a ataques cuánticos, pero sus pruebas son más voluminosas. La mayoría de equipos ZkEVM se han decantado por sistemas basados en SNARK, porque el coste de verificación en la red principal de Ethereum es un límite duro.
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Por qué es tan difícil demostrar la EVM
La Ethereum Virtual Machine es un entorno de ejecución basado en pila, con más de 140 opcodes, un sistema de contabilidad de gas, una arquitectura de memoria compleja y una larga lista de casos límite acumulados tras casi una década de uso real. Cada opcode, desde un simple ADD hasta precompilados criptográficos como ECRECOVER, debe poder expresarse como una restricción aritmética para que un sistema de pruebas ZK pueda razonar sobre él.
El problema es que los sistemas de pruebas ZK hablan un lenguaje matemático muy restrictivo. Trabajan de forma nativa sobre cuerpos finitos y ecuaciones polinómicas. La EVM se diseñó sin nada de eso en mente. Opcodes como KECCAK256 (la función de ‘hash’ de Ethereum) son casi lo más hostil posible para los circuitos ZK, porque implican operaciones a nivel de bit que se traducen en conjuntos de restricciones enormes y costosos.
Esta desconexión dio lugar a lo que los investigadores bautizaron como el «problema de incompatibilidad con la EVM». Podías construir un rollup ZK rápido y barato, pero solo sería capaz de ejecutar programas escritos específicamente para entornos ZK‑amigables. O podías intentar soportar la EVM completa, pero la generación de pruebas sería tan cara y lenta que perdería el sentido. El reto de ingeniería de la ZkEVM consiste en colapsar ese compromiso.
Generar una prueba ZK para una sola operación KECCAK256 puede requerir millones de restricciones aritméticas. Un bloque típico de Ethereum contiene miles de hashes, de ahí que las primeras ZkEVM tardaran horas en generar pruebas y aún hoy necesiten hardware especializado.
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Los cuatro tipos de ZkEVM y qué significan
No todas las ZkEVM son iguales. El investigador de Ethereum Vitalik Buterin propuso en 2022 una taxonomía hoy muy citada que divide las implementaciones en cuatro tipos según su grado de compatibilidad con el stack actual de Ethereum. Entender estos tipos es la forma más rápida de evaluar cualquier proyecto ZkEVM.
Tipo 1: totalmente equivalente a Ethereum. Demuestra exactamente la misma transición de estado, estructura de bloques, funciones de hash, todo, sin cambios. Esto permite que los clientes de Ethereum actuales la sincronicen de forma nativa y que todas las herramientas funcionen sin ajustes. El coste es que la generación de pruebas es extremadamente lenta y cara. Ninguna ZkEVM en producción opera hoy como Tipo 1, aunque algunos equipos trabajan en esa dirección.
Tipo 2: equivalente a la EVM. Modifica algunas estructuras internas de datos —por ejemplo, sustituye KECCAK por un hash más amigable a ZK en el árbol de estado—, pero mantiene plena compatibilidad con el bytecode de la EVM. Los contratos inteligentes se comportan de forma idéntica. Los desarrolladores no notan diferencias. La generación de pruebas es más rápida que en el Tipo 1, aunque sigue siendo pesada. Scroll y las primeras versiones de Polygon zkEVM apuntan a este rango.
Tipo 3: introduce cambios adicionales que rompen un pequeño conjunto de funcionalidades muy específicas, como ciertos precompilados. Casi todos los contratos existentes siguen funcionando. La generación de pruebas se abarata de forma significativa. La mayoría de ZkEVM comerciales lanzadas entre 2023 y 2024 se situaban entre Tipo 2 y Tipo 3 en sus primeras fases.
Tipo 4: compila el código fuente en Solidity o Vyper hacia una máquina virtual personalizada y ZK‑amigable, en lugar de demostrar directamente el bytecode de la EVM. Es la opción más rápida y barata, pero puede introducir diferencias sutiles de comportamiento y algunos trucos de bajo nivel de la EVM dejan de ser posibles. zkSync Era adopta este enfoque, con un compilador propio basado en LLVM.
Esta clasificación es clave para los constructores. Un proyecto que pretenda migrar un protocolo DeFi muy probado desde la red principal de Ethereum preferirá un Tipo 2 o Tipo 3 para garantizar el mismo comportamiento. Un proyecto nuevo, en cambio, puede optar por un Tipo 4 a cambio de menores costes de prueba y finalización más rápida.
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Cómo procesa una transacción una ZkEVM
Seguir paso a paso una transacción ayuda a fijar la arquitectura. Cuando un usuario envía una transacción a una red ZkEVM, el recorrido es más o menos así:
Primero, la transacción llega a un sequencer, un nodo encargado de ordenar y agrupar transacciones en lotes. El sequencer ejecuta las transacciones, actualiza el estado de la capa 2 y ofrece al usuario una «confirmación blanda» inmediata. En este punto, la cartera del usuario ya refleja el cambio de saldo, pero la transacción aún no está finalizada criptográficamente en Ethereum.
Segundo, el lote de transacciones pasa a un prover, un software (o hardware) especializado que ejecuta el algoritmo de pruebas ZK. El prover toma el estado previo a la ejecución, todas las transacciones y el estado resultante, y genera una prueba de validez que certifica que la transición de estado se calculó correctamente. Este paso es muy intensivo en cómputo y puede tardar desde segundos hasta minutos, según el sistema.
Tercero, la prueba y una pequeña cantidad de datos comprimidos de las transacciones se envían a un contrato inteligente en Ethereum conocido como contrato verificador.
Este contrato comprueba la prueba en una única llamada on‑chain, un proceso que consume una cantidad fija de gas, independientemente de cuántas transacciones incluya el lote. Una vez verificada, la raíz de estado de la capa 2 queda finalizada en Ethereum y pasa a ser tan segura como cualquier transacción de la red principal.
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ZkEVM modular e interoperabilidad entre cadenas
El diseño original de la ZkEVM asumía una única capa de liquidación: Ethereum. Todo se demostraba y todo se asentaba en la red principal. Pero una arquitectura más reciente, la ZkEVM modular, separa la capa de ejecución, la de pruebas y la de liquidación para poder combinarlas de forma independiente.
Aquí es donde entran proyectos como Prom.
Prom se define como una ZkEVM modular de capa 2 que habilita interoperabilidad entre cadenas EVM y no EVM. En lugar de demostrar la ejecución y liquidar solo en Ethereum, envía pruebas a múltiples cadenas de forma simultánea, creando un puente matemático entre ecosistemas que antes no tenían conexión trustless.
El enfoque modular es relevante porque rompe la idea de que Ethereum es la única superficie válida de liquidación.
Una prueba ZkEVM, en última instancia, es solo matemáticas. Si la Cadena A y la Cadena B disponen de un contrato verificador capaz de comprobar esas matemáticas, una misma prueba puede finalizar una transición de estado en ambas cadenas al mismo tiempo. Así es como las pruebas ZK dejan de ser solo una tecnología de escalado para convertirse en un primitivo universal de interoperabilidad.
Las arquitecturas ZkEVM modulares desacoplan ejecución y liquidación, lo que permite que la misma prueba de validez se verifique en Ethereum, en una cadena no EVM, o en ambas, creando una fuente compartida de verdad criptográfica entre ecosistemas que, de otro modo, serían incompatibles.
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ZkEVM frente a Optimistic Rollups, cara a cara
La comparación entre ZkEVM y los optimistic rollups aparece constantemente, y con razón: abordan el mismo problema con filosofías casi opuestas.
Los optimistic rollups presuponen que las transacciones son válidas por defecto y solo las verifican si alguien presenta una prueba de fraude dentro de una ventana de disputa (normalmente siete días). Esto abarata su operación y simplifica el desarrollo, pero implica que las retiradas hacia la red principal de Ethereum tarden una semana, salvo que se recurra a un puente de liquidez. Arbitrum y Optimism son hoy las redes de optimistic rollups dominantes.
Los rollups ZkEVM, en cambio, no dan nada por supuesto: cada lote de transacciones se considera inválido hasta que exista una prueba criptográfica que demuestre lo contrario. Esto implica un mayor coste computacional en la fase de prueba, pero permite que las retiradas se consoliden en Ethereum en cuestión de horas, en lugar de días, y elimina la dependencia de validadores externos que tengan que detectar intentos de fraude.
En la práctica, para el usuario las diferencias pueden resumirse así:
- Velocidad de retirada: ZkEVM se impone con claridad: la finalidad basada en pruebas se logra en horas, frente a los siete días de las retiradas nativas en optimistic rollups.
- Coste por transacción: Hoy, muchos optimistic rollups siguen siendo más baratos porque la generación de pruebas añade coste. La brecha se estrecha a medida que mejora el hardware y los algoritmos de prueba.
- Modelo de seguridad: ZkEVM ofrece garantías de validez criptográfica. Los optimistic rollups se apoyan en la seguridad económica vía pruebas de fraude: robusta, pero no equivalente matemáticamente.
- Compatibilidad EVM: Las ZkEVM modernas (Tipo 2/3) han cerrado casi por completo el gap y soportan prácticamente todo el tooling existente de Ethereum, eliminando lo que fue durante años una ventaja clara de los optimistic rollups.
- Riesgo de liveness: Un sistema ZkEVM puede detenerse si falla el prover. Los optimistic rollups pueden seguir procesando mientras el secuenciador continúe operativo.
Ningún enfoque es universalmente superior. Las aplicaciones de gran volumen que priorizan costes mínimos y pueden convivir con una ventana de retirada larga tienden a optar por optimistic rollups. Los proyectos que necesitan finalidad rápida, asentamiento entre cadenas o garantías matemáticas de corrección se inclinan hacia ZkEVM.
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Quién se está beneficiando realmente del ZkEVM hoy
ZkEVM ya no es una promesa a futuro: varias redes están en producción, con valor bloqueado real y usuarios pagando comisiones reales. Pero sigue siendo clave entender quién se beneficia más de cada capa de la pila.
Los protocolos DeFi que migran desde la red principal de Ethereum se benefician de una semántica de ejecución casi calcada (Tipo 2/3) y de unas comisiones de gas radicalmente inferiores. Un protocolo que expulsaba al usuario minorista con comisiones de 30 dólares por swap en mainnet puede ofrecer transacciones por debajo del céntimo en una ZkEVM sin reescribir sus smart contracts.
Los puentes y aplicaciones multichain se apoyan en arquitecturas ZkEVM modulares capaces de publicar pruebas en varias cadenas. En lugar de depender de un puente custodiado por un multisig —históricamente, la categoría más atacada en cripto— los usuarios pueden apoyarse en una prueba matemática verificada on-chain.
Las empresas e instituciones que construyen aplicaciones permisionadas o semi‑permisionadas obtienen un entorno de ejecución maduro con auditabilidad criptográfica. Cada transición de estado es demostrablemente correcta, algo crucial para requisitos de cumplimiento normativo y contabilidad.
Los desarrolladores que arrancan un proyecto hoy deberían entender bien la disyuntiva entre Tipo 4 y Tipo 2 antes de elegir red. Si va a escribir Solidity desde cero y busca la máxima velocidad de prueba y las comisiones más bajas, una red Tipo 4 puede ser la más adecuada. Si está migrando un protocolo existente y no puede asumir diferencias de comportamiento, una ZkEVM Tipo 2 o Tipo 3 es la opción más prudente.
Para el usuario final, ZkEVM se percibe básicamente como una cadena rápida y barata compatible con Ethereum, donde su wallet de siempre funciona y sus tokens se pueden puentear sin fricción. Toda la maquinaria criptográfica que hay debajo es invisible, exactamente como debe ser una buena infraestructura.
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Conclusión
ZkEVM es, probablemente, el problema de convergencia más complejo en criptografía aplicada: tomar una máquina virtual diseñada sin estructura matemática y obligarla a hablar el lenguaje de las pruebas de conocimiento cero.
Los equipos que lo han resuelto han pasado años lidiando con incompatibilidades en funciones hash, explosión de restricciones y hardware de prueba que ni siquiera existía cuando se publicaron los trabajos académicos en los que se basan.
El sector sigue moviéndose a gran velocidad. Los tiempos de generación de pruebas no paran de caer. Están entrando en funcionamiento redes descentralizadas de provers. La equivalencia total con Ethereum Tipo 1 sigue siendo un objetivo y varios equipos están ya muy cerca de alcanzarlo.
Para cualquiera que construya sobre el ecosistema de Ethereum —o invierta en él— entender cómo funciona realmente ZkEVM, más allá de los eslóganes de marketing, es la base sobre la que se toman todas las decisiones posteriores.
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