Mengapa ZkEVM Menjalankan Kode Ethereum namun Membuktikannya dengan Zero-Knowledge

Mesin virtual Ethereum (ETH) dirancang pada 2015 untuk menjalankan smart contract — bukan untuk menghasilkan bukti kriptografis. Zero-knowledge proof sejak awal dibuat untuk memverifikasi komputasi secara murah dan privat, tanpa konsep opcode seperti di EVM.

Selama bertahun-tahun, keduanya tampak mustahil disatukan.

Sampai akhirnya para insinyur menemukan cara menggabungkannya, melahirkan salah satu infrastruktur paling menantang secara teknis di dunia kripto.

ZkEVM — singkatan dari zero-knowledge Ethereum Virtual Machine — adalah upaya menjalankan smart contract yang kompatibel dengan Ethereum, lalu membuktikan bahwa eksekusinya benar menggunakan ZK proof, tanpa memaksa developer menulis ulang satu baris kode pun.

Di atas kertas terdengar sederhana. Di praktiknya, ini berarti memecahkan masalah yang membingungkan seluruh industri selama setengah dekade.

TL;DR

ZkEVM mengeksekusi smart contract kompatibel Ethereum dan menghasilkan zero-knowledge proof bahwa eksekusi tersebut benar, sehingga penyelesaian transaksi di Ethereum mainnet bisa jauh lebih cepat dan murah.

Semakin sulit sebuah ZkEVM dibangun, biasanya semakin tinggi kompatibilitasnya dengan tooling Ethereum yang sudah ada; trade-off ini menjadi pusat setiap keputusan desain.

Pengguna mendapat jaminan keamanan setara Ethereum tanpa harus membayar gas mainnet, sementara developer dapat memigrasikan kontrak Solidity yang ada dengan sedikit atau tanpa modifikasi.

Apa Sebenarnya Fungsi Zero-Knowledge Proof

Sebelum membahas sisi EVM, perlu dipahami dulu apa itu zero-knowledge proof (ZK proof) dan apa batasannya. ZK proof adalah metode kriptografi yang memungkinkan satu pihak, disebut prover, meyakinkan pihak lain, verifier, bahwa sebuah pernyataan benar, tanpa membuka data yang mendasarinya.

Contoh klasiknya adalah membuktikan Anda tahu sebuah password tanpa pernah mengirimkan password tersebut. Di blockchain, pernyataan yang dibuktikan hampir selalu bersifat komputasional: “Saya menjalankan program ini, pada input ini, menghasilkan output ini, dan seluruh prosesnya dilakukan dengan benar.”

Verifier — dalam konteks ini sebuah smart contract Ethereum di Layer 1 — hanya perlu memeriksa proof dalam hitungan milidetik, alih-alih mengeksekusi ulang seluruh transaksi.

Zero-knowledge proof memungkinkan sebuah jaringan Layer 2 menggabungkan ribuan transaksi, lalu menghasilkan satu proof ringkas bahwa semuanya valid, dan hanya proof itu yang dikirim ke Ethereum. Hasilnya, biaya per pengguna turun drastis.

Dua sistem proof mendominasi lanskap ZkEVM saat ini. SNARK (Succinct Non-interactive ARguments of Knowledge) menghasilkan proof sangat kecil dan cepat diverifikasi, tetapi memerlukan trusted setup. STARK (Scalable Transparent ARguments of Knowledge) tidak butuh trusted setup dan tahan serangan kuantum, namun ukuran proof jauh lebih besar. Mayoritas tim ZkEVM saat ini mengandalkan sistem berbasis SNARK karena biaya verifikasi di Ethereum mainnet menjadi batas keras.

Mengapa EVM Sangat Sulit Dibuktikan

Ethereum Virtual Machine adalah lingkungan eksekusi berbasis stack dengan lebih dari 140 opcode, sistem gas yang ketat, tata letak memori kompleks, dan seabrek edge case hasil pemakaian di dunia nyata selama hampir satu dekade. Setiap opcode, dari ADD yang sederhana hingga precompile kriptografis seperti ECRECOVER, harus dapat direpresentasikan sebagai constraint aritmetika agar bisa “dipahami” oleh sistem ZK proof.

Masalahnya, sistem ZK proof hanya berbicara dalam bahasa matematika yang sangat sempit: medan hingga (finite fields) dan persamaan polinomial. EVM sama sekali tidak dirancang dengan bahasa ini. Opcode seperti KECCAK256 (fungsi hash Ethereum) amat tidak bersahabat untuk sirkuit ZK karena menggunakan operasi bitwise yang ketika “diterjemahkan” ke constraint aritmetika akan meledak jadi set constraint yang sangat besar dan mahal.

Ketimpangan ini melahirkan apa yang dikenal sebagai “masalah inkompatibilitas EVM”. Anda bisa membangun ZK rollup yang cepat dan murah, tapi hanya sanggup menjalankan program yang dari awal ditulis khusus untuk lingkungan yang ramah ZK. Atau Anda bisa mencoba mendukung EVM secara penuh, tetapi biaya dan waktu pembuatan proof menjadi begitu besar sehingga menghilangkan manfaatnya. Tantangan rekayasa ZkEVM adalah meruntuhkan trade-off tersebut.

Menghasilkan satu ZK proof untuk satu hash KECCAK256 saja bisa membutuhkan jutaan constraint aritmetika. Satu blok Ethereum biasanya berisi ribuan hash. Itulah mengapa generasi awal ZkEVM membutuhkan waktu berjam-jam untuk membuat proof dan sampai hari ini masih memerlukan hardware khusus.

Empat Tipe ZkEVM dan Implikasinya

Tidak semua ZkEVM diciptakan setara. Peneliti Ethereum Vitalik Buterin pada 2022 memperkenalkan taksonomi yang kini banyak dikutip, membagi implementasi ZkEVM menjadi empat tipe berdasarkan tingkat kompatibilitasnya terhadap stack Ethereum yang ada. Memahami empat tipe ini adalah cara tercepat menilai setiap proyek ZkEVM yang Anda temui.

Tipe 1 bersifat sepenuhnya setara-Ethereum (Ethereum-equivalent). Ia membuktikan transisi state Ethereum secara apa adanya: struktur blok, fungsi hash, hingga detail terkecil, tanpa modifikasi. Artinya, client Ethereum yang ada dapat melakukan sinkronisasi native dan seluruh tool berjalan tanpa penyesuaian. Biayanya: pembuatan proof sangat lambat dan mahal. Belum ada ZkEVM produksi yang beroperasi di Tipe 1, meski sejumlah tim mengejarnya.

Tipe 2 adalah setara-EVM (EVM-equivalent). Ia mengubah beberapa struktur data internal — misalnya mengganti KECCAK dengan hash yang lebih ramah ZK di state trie — tetapi tetap menjaga kompatibilitas penuh pada level bytecode EVM. Perilaku smart contract identik, developer hampir tidak merasakan perbedaan. Pembuatan proof lebih cepat dari Tipe 1, namun masih berat. Scroll dan versi awal Polygon zkEVM menargetkan rentang ini.

Tipe 3 menambahkan modifikasi ekstra yang memutus sebagian kecil fitur edge case, seperti beberapa precompile tertentu. Hampir semua kontrak yang ada tetap berjalan, sementara biaya pembuatan proof menurun cukup signifikan. Sebagian besar ZkEVM komersial yang meluncur pada 2023–2024 berada di antara Tipe 2 dan Tipe 3 pada rilis awalnya.

Tipe 4 tidak membuktikan bytecode EVM secara langsung. Alih-alih, ia mengompilasi source code Solidity atau Vyper ke virtual machine kustom yang ramah ZK. Ini opsi tercepat dan termurah, tetapi berpotensi menghasilkan perbedaan perilaku halus, dan sejumlah trik low-level di EVM tak lagi bisa digunakan. zkSync Era mengadopsi pendekatan ini dengan compiler kustom berbasis LLVM.

Taksonomi ini krusial bagi para builder. Proyek yang ingin memindahkan protokol DeFi battle-tested dari Ethereum mainnet cenderung mengincar Tipe 2 atau 3 demi menjaga kesetaraan perilaku. Proyek yang dibangun dari nol mungkin rela memilih Tipe 4 untuk mendapatkan biaya proof yang lebih rendah dan finalitas yang lebih cepat.

Bagaimana ZkEVM Memproses Satu Transaksi

Menelusuri satu transaksi dari awal hingga akhir membantu memotret arsitekturnya secara konkret. Saat pengguna mengirim transaksi ke jaringan ZkEVM, alurnya kira-kira seperti ini.

Pertama, transaksi masuk ke sequencer, node yang bertugas mengurutkan transaksi dan mengumpulkannya dalam batch. Sequencer mengeksekusi transaksi, memperbarui state Layer 2, dan memberikan “konfirmasi lunak” (soft confirmation) secara instan ke pengguna. Di tahap ini, saldo di wallet sudah berubah, tetapi transaksi belum difinalisasi secara kriptografis di Ethereum.

Kedua, batch transaksi tersebut dikirim ke prover, perangkat lunak (atau perangkat keras) khusus yang menjalankan algoritma ZK proving. Prover mengambil state pra-eksekusi, seluruh transaksi, dan state pasca-eksekusi, lalu membangun validity proof yang menyatakan transisi state dilakukan dengan benar. Proses ini sangat intensif secara komputasi dan dapat memakan waktu dari hitungan detik hingga menit, tergantung sistemnya.

Ketiga, proof dan sedikit data transaksi yang telah dikompresi dikirim ke smart contract Ethereum yang disebut verifier contract.

Kontrak ini memverifikasi proof dalam satu panggilan on-chain, dengan biaya gas yang relatif tetap, tak peduli berapa banyak transaksi di dalam batch. Setelah diverifikasi, state root Layer 2 difinalisasi di Ethereum dan mendapat jaminan keamanan setara transaksi mainnet lain.

ZkEVM Modular dan Interoperabilitas Lintas Chain

Desain ZkEVM generasi awal selalu berasumsi satu settlement layer: Ethereum. Semua bukti dieksekusi dan diselesaikan di Ethereum mainnet. Namun arsitektur yang lebih baru, ZkEVM modular, memisahkan execution layer, proving layer, dan settlement layer sehingga masing-masing bisa dikomposisikan secara independen.

Di sinilah proyek seperti Prom mengambil peran.

Prom memposisikan diri sebagai Layer 2 ZkEVM modular yang mengaktifkan interoperabilitas lintas chain EVM maupun non-EVM. Alih-alih hanya membuktikan eksekusi dan menyelesaikannya di Ethereum, Prom mengirim proof ke banyak chain sekaligus, menciptakan jembatan matematis antar-ekosistem yang sebelumnya tidak memiliki koneksi trustless.

Pendekatan modular penting karena menghapus asumsi bahwa Ethereum adalah satu-satunya permukaan settlement yang sah.

Pada akhirnya, ZkEVM proof hanyalah objek matematika. Jika Chain A dan Chain B sama-sama memiliki verifier contract yang mampu memvalidasi proof yang sama, satu proof dapat memfinalisasi transisi state di kedua chain secara bersamaan. Di titik inilah ZK proof berkembang dari sekadar teknologi scaling menjadi primitif interoperabilitas universal.

Arsitektur ZkEVM modular memisahkan eksekusi dari settlement, sehingga satu validity proof yang sama dapat diverifikasi di Ethereum, di chain non-EVM, atau keduanya, membentuk sumber kebenaran kriptografis bersama bagi ekosistem yang tadinya tidak kompatibel.

ZkEVM Versus Optimistic Rollups, Head-to-Head

Perbandingan antara ZkEVM dan optimistic rollups terus bermunculan — dan wajar saja, keduanya mengincar masalah yang sama dengan pendekatan yang hampir berlawanan.

Optimistic rollups berasumsi semua transaksi valid sejak awal, dan baru diverifikasi jika ada pihak yang mengajukan fraud proof dalam jendela sengketa (biasanya tujuh hari). Pendekatan ini membuat biaya operasional lebih murah dan implementasi jaringan relatif lebih sederhana, tetapi konsekuensinya, proses penarikan dana ke Ethereum mainnet memakan waktu sekitar sepekan kecuali pengguna memakai jembatan likuiditas. Arbitrum dan Optimism saat ini menjadi dua jaringan optimistic rollup terbesar.

ZkEVM rollups tidak berasumsi apa pun. Setiap batch dianggap tidak valid sampai ada bukti kriptografis yang menyatakan sebaliknya. Implikasinya, beban komputasi di sisi prover lebih berat, tetapi penarikan ke Ethereum bisa final hanya dalam hitungan jam, bukan hari, tanpa bergantung pada “watcher” jujur untuk mendeteksi kecurangan.

Bagi pengguna, perbedaan praktisnya kurang lebih seperti ini:

Kecepatan penarikan: ZkEVM unggul telak; finalitas berbasis bukti hanya butuh beberapa jam, dibanding tujuh hari untuk penarikan native pada optimistic rollups.
Biaya transaksi: Optimistic rollups saat ini umumnya masih lebih murah karena proses pembuatan bukti ZK menambah biaya. Namun selisih ini terus menyempit seiring peningkatan hardware dan algoritma proving.
Model keamanan: ZkEVM menawarkan jaminan validitas berbasis kriptografi. Optimistic rollups mengandalkan keamanan ekonomi lewat fraud proofs — kuat, tapi tidak setara dengan jaminan matematis.
Kompatibilitas EVM: ZkEVM modern (Type 2/3) sudah menutup gap dan kini mendukung hampir seluruh tooling Ethereum yang ada, menghapus salah satu keunggulan utama optimistic rollups di masa lalu.
Risiko liveness: Sistem ZkEVM bisa berhenti jika prover gagal beroperasi. Optimistic rollups tetap memproses transaksi selama sequencer masih hidup.

Tidak ada pendekatan yang unggul absolut. Aplikasi dengan volume tinggi yang memprioritaskan biaya sangat rendah dan sanggup menerima jendela penarikan yang lama cenderung memilih optimistic rollups. Aplikasi yang butuh finalitas cepat, settlement lintas rantai, atau jaminan matematis atas kebenaran eksekusi akan condong ke ZkEVM.

Siapa yang Paling Diuntungkan dari ZkEVM Saat Ini

ZkEVM bukan teknologi masa depan yang masih sebatas konsep. Beberapa jaringan sudah live, mengelola nilai terkunci yang nyata, dan memproses biaya transaksi dari pengguna riil. Namun penting untuk memahami siapa yang paling diuntungkan di tiap lapisan stack-nya.

Protokol DeFi yang migrasi dari Ethereum mainnet diuntungkan oleh semantik eksekusi yang hampir identik (Type 2/3) dan biaya gas yang turun drastis. Protokol yang sebelumnya “mengusir” pengguna ritel dengan biaya gas $30 per swap di mainnet bisa menawarkan biaya di bawah satu sen di ZkEVM tanpa perlu menulis ulang smart contract.

Bridge dan aplikasi lintas rantai diuntungkan dari arsitektur ZkEVM modular yang bisa mempublikasikan bukti ke banyak chain. Alih-alih mengandalkan bridge multisig — salah satu kategori paling sering diretas di kripto — pengguna dapat bergantung pada bukti matematis yang diverifikasi on-chain.

Korporasi dan institusi yang membangun aplikasi permissioned atau semi-permissioned mendapatkan environment eksekusi yang sudah teruji dengan auditabilitas kriptografis. Setiap perubahan state dapat dibuktikan kebenarannya, faktor penting untuk kepatuhan regulasi dan pencatatan akuntansi.

Developer yang memulai proyek baru perlu memahami trade-off antara Type 4 dan Type 2 sebelum memilih jaringan. Jika Anda menulis Solidity dari nol dan ingin kecepatan proving maksimum serta biaya serendah mungkin, jaringan Type 4 bisa lebih cocok. Jika Anda memigrasikan protokol eksisting dan tidak bisa mengambil risiko perbedaan perilaku, Type 2 atau Type 3 adalah pilihan yang lebih aman.

Bagi pengguna ritel, ZkEVM pada praktiknya terasa seperti chain Ethereum yang murah dan cepat, di mana wallet yang sama tetap bisa dipakai dan token yang ada bisa dibawa lintas rantai. Mesin kriptografi di balik layar nyaris tak terlihat — dan memang seharusnya demikian jika infrastrukturnya sudah matang.

Penutup

ZkEVM adalah salah satu problem konvergensi tersulit dalam kriptografi terapan: memaksa sebuah virtual machine yang awalnya tidak didesain dengan struktur matematis untuk berbicara dalam “bahasa” zero-knowledge proofs.

Tim-tim yang berhasil menembus batas ini menghabiskan bertahun-tahun bergulat dengan inkompatibilitas fungsi hash, ledakan jumlah constraint, dan kebutuhan hardware prover yang bahkan belum tersedia ketika makalah akademiknya ditulis.

Ruang ini masih bergerak sangat cepat. Waktu generasi bukti terus menyusut. Jaringan prover terdesentralisasi mulai online. Target Type 1 — equivalence penuh dengan Ethereum — tetap menjadi tujuan yang secara aktif dikejar beberapa tim.

Bagi siapa pun yang membangun di atas ekosistem Ethereum atau menempatkan modal di dalamnya, memahami cara kerja ZkEVM secara teknis — bukan sekadar slogan marketing — adalah fondasi dari setiap keputusan strategis berikutnya.

Baca Selanjutnya: Dorongan Pendanaan AI $500 Miliar Nvidia Posisikan Token Crypto Compute Dalam Sorotan