Sumber artikel: ChainFeeds
Penulis: LINDABELL
Pada konferensi Devcon terbaru, anggota inti dari Ethereum Foundation, Justin Drake, mengajukan proposal Beam Chain, yang berencana untuk meningkatkan lapisan konsensus Ethereum melalui teknologi zkSNARK dan zkVM, untuk meningkatkan skalabilitas, keamanan, dan efisiensi jaringan. Visi ini juga kembali menyoroti pentingnya zkVM. Sebagai mesin virtual nol pengetahuan yang umum, zkVM dapat menangani perhitungan kompleks dengan cara yang lebih fleksibel dan efisien, sekaligus menghindari ketergantungan pada logika kontrak pintar tradisional.
Dengan dorongan tren ini, proyek seperti RISC Zero, Succinct, dan Cysic dianggap sebagai peserta penting dalam memajukan inovasi di bidang ini. RISC Zero, berkat zkVM berbasis arsitektur RISC-V, telah mengembangkan serangkaian alat open source seperti Zeth, Kailua, dan Bonsai, yang tidak hanya meningkatkan kinerja verifikasi blok dan Rollup, tetapi juga memberikan dukungan teknis untuk peningkatan zk pada Ethereum.
Matriks produk ekosistem RISC zkVM: dari teknologi inti hingga aplikasi skenario
RISC Zero adalah implementasi zkVM berbasis arsitektur set instruksi RISC-V, sebagai platform komputasi nol pengetahuan umum, mendukung berbagai bahasa pemrograman utama seperti Rust dan C++, dan hampir dapat menjalankan tugas komputasi apa pun. Dibandingkan dengan platform teknologi nol pengetahuan lainnya, pembuktian dan verifier RISC Zero sepenuhnya open source, sehingga pengembang dapat menghasilkan dan memverifikasi bukti secara lokal. Selain itu, verifier RISC Zero kompatibel dengan berbagai platform, memungkinkan penyesuaian dengan ekosistem blockchain yang berbeda, menyederhanakan proses pengembangan aplikasi terdesentralisasi.
Pada bulan Juni tahun ini, RISC Zero meluncurkan zkVM 1.0. zkVM 1.0 tidak hanya mendukung berbagai bahasa dan tugas komputasi yang kompleks, tetapi juga memanfaatkan teknologi Continuations untuk membagi perhitungan besar menjadi beberapa bagian kecil, memungkinkan perhitungan dan verifikasi paralel yang efisien. Menurut peta jalan, RISC Zero berencana untuk meningkatkan kinerja dan biaya zkVM sebesar 20 kali lipat sebelum akhir tahun 2024, dengan optimasi termasuk sepenuhnya memindahkan proses bukti ke GPU (sudah 80% selesai), memperkenalkan desain sirkuit RISC-V v2 yang baru, serta optimasi khusus untuk sirkuit rekursif. Selain itu, RISC Zero sedang mengintegrasikan serangkaian modul akselerasi untuk algoritma seperti RSA, Keccak, dan ECDSA, untuk meningkatkan kinerja tugas terkait Ethereum dan operasi kriptografi.
Berbasis pada kemampuan inti zkVM, RISC Zero juga telah mengembangkan serangkaian alat dan produk open source. Misalnya, melalui jaringan Bonsai untuk layanan bukti, pengembang dapat menghasilkan bukti nol pengetahuan tanpa perangkat keras khusus; melalui alat Steel, komputasi EVM yang kompleks dapat dipindahkan ke lingkungan off-chain, sambil mempertahankan hasil yang dapat diverifikasi, mengurangi biaya eksekusi di on-chain; dan Blobstream Zero menghubungkan lapisan ketersediaan data Celestia, memberikan lebih banyak kemungkinan untuk berbagi dan memverifikasi data dalam ekosistem blockchain modular.
Zeth: Membuktikan bahwa seluruh blok Ethereum dibangun dengan benar
Zeth adalah pembuktian blok nol pengetahuan open source Ethereum yang dikembangkan oleh RISC Zero berdasarkan teknologi zkVM, yang dapat memverifikasi keabsahan blok Ethereum tanpa bergantung pada verifier tradisional atau komite sinkronisasi. RISC Zero mendefinisikan Zeth sebagai Type-0 zkEVM, yang sepenuhnya kompatibel dengan protokol Ethereum dan juga meningkatkan efisiensi pengembangan melalui penggunaan kembali kode.
Vitalik Buterin, salah satu pendiri Ethereum, dalam artikelnya 'Different types of zk-EVMs' membagi zkEVM menjadi empat jenis, di mana Type-1 berusaha untuk sepenuhnya dan tanpa kompromi setara dengan Ethereum; Type-2 berkomitmen untuk setara sepenuhnya dengan EVM, tetapi tidak sepenuhnya setara dengan Ethereum; Type-3 hampir setara dengan EVM; Type-4 sepenuhnya tidak kompatibel dengan Ethereum.
Berkat kinerja tinggi dari RISC Zero zkVM, Zeth dapat menyelesaikan verifikasi blok Ethereum dalam beberapa menit. Data pengujian menunjukkan bahwa Zeth dapat menghasilkan bukti blok dengan kecepatan 1,1 MHz dan melalui fitur 'lanjutkan (continuations)' memperluas kluster GPU, meningkatkan kecepatan menjadi 4,7 MHz hingga 6,3 MHz. Optimasi kinerja ini juga mengurangi biaya pembuatan bukti. Menurut pengujian, untuk sebuah blok yang berisi 182 transaksi, biaya pembuatan buktinya hanya 21,72 dolar, dengan biaya per transaksi sekitar 0,11 dolar.
Selama pengembangan Zeth, tim RISC Zero memanfaatkan komponen ekosistem Rust, seperti revm, ethers, dan alloy, sehingga pengembang dapat dengan cepat mengimplementasikan fungsi pembuktian blok dan menerapkannya ke dalam berbagai skenario. Desain ini memberikan lebih banyak fleksibilitas kepada pengembang untuk menyesuaikan logika pembangunan blok sesuai kebutuhan dan mengadaptasi proposal perbaikan Ethereum di masa depan.
Di tingkat aplikasi, Zeth menyediakan solusi efisien untuk zk Rollup, klien ringan, dan jembatan lintas rantai. Pembangunan zk Rollup tradisional dan zkEVM memerlukan waktu dan biaya yang besar, membuat tim kecil ragu untuk melakukannya. Sementara itu, Zeth berbasis arsitektur zkVM modular, memungkinkan pengembang untuk dengan mudah menyesuaikan logika verifikasi blok. Misalnya:
zk Rollup: Zeth dapat dengan cepat mencapai bukti blok, yang dapat memperpendek siklus pengembangan ZK Rollup dan mengurangi investasi modal.
Klien ringan: Memverifikasi keabsahan blok tanpa membangun ulang blok, mengurangi biaya operasional.
Jembatan lintas rantai: Zeth dapat memverifikasi keakuratan data lintas rantai melalui ZKP tanpa mengungkapkan informasi sensitif di on-chain, yang mengurangi ketergantungan pada pihak ketiga dan mengurangi risiko serangan lintas rantai.
Pada bulan Mei tahun ini, Zeth berhasil memperluas dukungan untuk mengekstrak data blok Optimism dari jaringan utama Ethereum dan menghasilkan ZKP untuk memverifikasi keakuratan blok, serta mendukung verifikasi on-chain. Dengan kata lain, berkat Zeth, Optimism dapat memverifikasi transaksi dengan lebih efisien, menyelesaikan sengketa transaksi.
Bonsai: Memungkinkan pengembang untuk menghasilkan bukti tanpa menggunakan perangkat keras mereka sendiri
Bonsai adalah layanan bukti jarak jauh yang dirancang khusus untuk aplikasi zkVM, yang memungkinkan pengembang untuk menghasilkan bukti tanpa menggunakan perangkat keras mereka sendiri, sehingga mengatasi konflik antara sumber daya komputasi on-chain yang terbatas dan biaya yang tinggi. Melalui Bonsai, pengembang hanya perlu mendefinisikan aplikasi zkVM yang perlu dieksekusi dan data masukan, dan Bonsai dapat menjalankan perhitungan di latar belakang dan menghasilkan bukti nol pengetahuan yang sesuai. Proses ini tidak memerlukan pengembang untuk menerapkan perangkat keras tambahan. Selain itu, Bonsai memanfaatkan banyak kluster GPU, mendukung pemrosesan paralel untuk beberapa tugas komputasi. Selain itu, Bonsai menyediakan antarmuka API dan SDK yang sederhana dan mudah digunakan, memungkinkan pengembang untuk dengan mudah mengintegrasikannya ke dalam sistem yang ada, lebih lanjut mengurangi kesulitan pengembangan.
Berdasarkan layanan bukti jarak jauh ini, RISC Zero meluncurkan alat open source Bonsai Pay, yang menggabungkan otentikasi identitas OAuth2.0 dan teknologi ZKP, memungkinkan pengguna untuk mengirim atau menerima token di jaringan Ethereum melalui akun Google. Misalnya, ketika Alice ingin mentransfer dana kepada Bob, Alice dapat memasukkan email Google Bob dan jumlah transfer melalui Bonsai Pay. Bob kemudian dapat masuk ke Bonsai Pay, memasukkan alamat email, dan menyelesaikan otentikasi akun Google. Bonsai Pay akan menggunakan OAuth 2.0 untuk menghasilkan token otorisasi, membuktikan bahwa Bob benar-benar pemilik email tersebut. Selanjutnya, Bonsai Pay memanggil layanan bukti Bonsai, menghasilkan bukti nol pengetahuan, membuktikan bahwa akun Google Bob terkait dengan alamat dompet. Setelah kontrak pintar memverifikasi bukti, dana akan dibuka dan ditransfer ke alamat dompet Bob.
Selama seluruh proses, Bonsai Pay memverifikasi fakta bahwa 'Akun Google Bob terkait dengan alamat dompet' melalui teknologi ZKP, tanpa mengungkapkan informasi spesifik akun Google mana pun.
Aplikasi penting lainnya dari Bonsai adalah Bonsai ZK co-processor (ZK Co-processor). Ia memindahkan tugas komputasi kompleks dari on-chain ke off-chain melalui teknologi bukti nol pengetahuan, dan menghasilkan bukti yang tidak dapat diubah untuk memastikan keakuratan hasil. Selain itu, penerapan co-processor Bonsai juga sangat sederhana, pengembang hanya perlu menulis aplikasi zkVM untuk menangani logika, dan memanggil Bonsai melalui kontrak Solidity yang sederhana untuk menjalankan perhitungan dan memverifikasi hasil. Dalam seluruh proses, layanan bukti Bonsai bertanggung jawab untuk menghasilkan bukti nol pengetahuan dari perhitungan off-chain, yang dapat diverifikasi di on-chain.
Bonsai ZK co-processor cocok untuk aplikasi on-chain yang memerlukan kinerja tinggi dan biaya rendah. Misalnya, dalam tata kelola DAO, ia dapat memindahkan perhitungan pemungutan suara yang kompleks ke off-chain, secara signifikan mengurangi biaya Gas di on-chain. Bonsai DAO Governor melalui co-processor mengurangi biaya Gas per suara lebih dari 50%, secara efektif meningkatkan efisiensi tata kelola dan menurunkan ambang partisipasi.
Boundless: Lapisan komputasi yang dapat diverifikasi
Dalam arsitektur blockchain tradisional, untuk memastikan keabsahan transaksi, semua node perlu mengeksekusi semua perhitungan dari setiap transaksi secara berulang. Mode 'eksekusi ulang global' ini meskipun dapat memastikan keamanan dan konsistensi, juga membawa biaya komputasi yang sangat tinggi. Untuk mengatasi masalah ini, RISC Zero meluncurkan Boundless, memungkinkan satu node untuk menyelesaikan perhitungan dan menghasilkan bukti nol pengetahuan yang dapat diverifikasi, di mana node lain hanya perlu memverifikasi bukti tersebut untuk mengonfirmasi hasil, tanpa perlu mengeksekusi perhitungan berulang kali.
Boundless menyederhanakan proses verifikasi melalui teknologi kombinasi rekursif. Ia menggabungkan beberapa bukti nol pengetahuan kecil menjadi satu bukti keseluruhan, sehingga verifier hanya perlu memeriksa satu bukti total, tanpa perlu memverifikasi semua bukti dari setiap tahap satu per satu. Untuk lebih meningkatkan efisiensi pembuatan bukti nol pengetahuan, Boundless dilengkapi dengan sirkuit akselerasi kriptografi khusus, yang mengoptimalkan efisiensi tugas umum seperti perhitungan hash dan verifikasi tanda tangan digital.
Selain itu, pengembang yang menggunakan Boundless tidak perlu memahami teknologi nol pengetahuan secara mendalam, mereka hanya perlu menulis aplikasi menggunakan bahasa pemrograman yang mereka kenal (seperti Rust atau Solidity). Saat ini, Boundless telah dibuka akses gratis untuk pengembang. Pengembang tidak perlu memigrasi sistem yang ada atau memperbarui kontrak verifikasi, mereka dapat memanfaatkan layanan pembuktian yang disediakan oleh Boundless untuk dengan cepat membangun dan menerapkan aplikasi nol pengetahuan di mana saja di blockchain.
Blobstream Zero: Jembatan lintas rantai zkVM yang menyederhanakan verifikasi data lintas rantai
Blobstream Zero adalah jembatan lintas rantai berbasis zkVM yang diluncurkan oleh RISC Zero dan Celestia, bertujuan untuk menghubungkan lapisan ketersediaan data Celestia secara mulus ke dalam ekosistem blockchain modular yang ada. Dengan berbagi dan memverifikasi data di Celestia, Blobstream Zero memungkinkan transfer dan verifikasi data yang lebih mudah antara rantai.
Sebagai produk publik yang sepenuhnya open source, Blobstream Zero memungkinkan proyek atau pengembang mana pun untuk menjalankan instance lokal dan menghasilkan bukti nol pengetahuan. Selain itu, Blobstream Zero juga dapat mendukung ZK co-processor. ZK co-processor pada dasarnya adalah alat komputasi off-chain, sehingga memerlukan data yang dapat diandalkan untuk menjalankan perhitungan. Blobstream Zero dapat memperoleh data dari blockchain seperti Celestia dan dapat membuktikan bahwa data yang ditransfer adalah dapat diandalkan dengan menghasilkan bukti ZK.
Steel: Paradigma kontrak pintar baru untuk eksekusi off-chain dan verifikasi on-chain
Steel adalah alat open source yang diluncurkan oleh RISC Zero, menggunakan teknologi zkVM untuk mencapai eksekusi kontrak pintar yang dapat diverifikasi off-chain. Melalui Steel, pengembang dapat memindahkan operasi EVM dari eksekusi on-chain ke off-chain, sambil menghasilkan bukti nol pengetahuan untuk memastikan keaslian dan verifikasi hasil perhitungan.
Kontrak pintar tradisional perlu mengeksekusi semua logika secara lengkap di on-chain, yang tidak hanya menyebabkan biaya Gas yang tinggi, tetapi juga membatasi pengembangan aplikasi yang kompleks. Sementara itu, mekanisme komputasi off-chain dan verifikasi on-chain dari Steel menyelesaikan masalah ini. Misalnya, dalam kontrak pintar sederhana, untuk menentukan apakah saldo ERC20 suatu akun lebih besar dari 1 dan meningkatkan variabel penghitung. Metode tradisional memerlukan eksekusi logika secara lengkap di on-chain, sementara Steel menyelesaikan perhitungan di off-chain dan menghasilkan bukti nol pengetahuan, di mana di on-chain hanya perlu memverifikasi bukti tanpa perlu mengulang eksekusi logika kontrak.
Saat ini, RISC Zero telah merilis Steel 1.0, dan sudah ada mitra yang berhasil menggunakan alat ini untuk mengembangkan aplikasi. Misalnya, dalam panggilan kontrak yang memproses sekitar 400.000 operasi SLOAD, melalui Steel, perhitungan dipindahkan ke eksekusi off-chain, kemudian di on-chain memverifikasi bukti nol pengetahuan yang dihasilkan. Biaya pembuatan bukti kurang dari 10 dolar, dan biaya verifikasi di on-chain kurang dari 300.000 Gas.
Kailua: Solusi ZK campuran yang mendorong inovasi arsitektur Rollup
Setelah merilis Zeth, RISC Zero meluncurkan Kailua, yang bertujuan untuk memberikan solusi peningkatan Rollup optimis campuran. Rollup optimis tradisional biasanya memerlukan periode tantangan selama 7 hari, yang menyebabkan finalitas transaksi yang lambat, sementara ZK Rollup, meskipun dapat mencapai finalitas dengan cepat, memiliki biaya pembuatan bukti nol pengetahuan yang tinggi. Kailua menggabungkan kedua keuntungan ini, menciptakan keseimbangan antara biaya dan efisiensi melalui arsitektur campuran. Sebagai perluasan dari kerangka Kona Optimism, Kailua tidak hanya mendukung Kona yang tidak dimodifikasi untuk dijalankan di zkVM, tetapi juga memperkenalkan mekanisme penyelesaian sengketa yang inovatif, mengurangi persyaratan staking dan mengurangi penundaan finalitas, sehingga meningkatkan efisiensi dan kegunaan sistem.
Dalam arsitektur Kailua, mekanisme sengketa mengadopsi desain baru. Pertama, mekanisme penyelesaian sengketa menghilangkan batas waktu, memungkinkan verifier memiliki cukup waktu untuk menghasilkan bukti saat menghadapi kondisi khusus seperti pemutusan jaringan, sehingga meningkatkan ketahanan sistem. Bahkan dalam situasi ekstrem, arsitektur eskalasi RISC Zero zkVM dapat menyelesaikan bukti dalam satu jam. Selain itu, fitur verifikasi sesuai permintaan Kailua memungkinkan pengembang untuk mengonfigurasi frekuensi verifikasi secara fleksibel, dengan biaya lebih rendah untuk secara bertahap beralih ke mode Rollup yang sepenuhnya diverifikasi.
Berbeda dengan ZK Rollup, desain Kailua tidak memerlukan pembuatan bukti secara terus-menerus. Untuk blok kosong dengan frekuensi rendah atau Rollup yang memiliki kebutuhan kontrak khusus, Kailua menawarkan pilihan yang lebih hemat biaya. Selain itu, Kailua secara signifikan mengurangi kebutuhan biaya staking untuk Rollup. Jumlah staking untuk Rollup optimis tradisional akan meningkat secara linier seiring dengan periode finalitas yang lebih lama, sementara desain optimal Kailua memfiksasi kebutuhan staking, sehingga sistem dapat mempertahankan keamanan dan aktivitas dengan biaya yang lebih rendah meskipun dalam periode yang panjang.
Saat ini, Kailua telah sepenuhnya open source. Pengembang dapat menggunakan alat baris perintahnya untuk menerapkan jaringan pengujian Optimism lokal, dan dengan cepat memperbarui untuk mendukung pembuktian kesalahan ZK. Kailua juga mendukung simulasi proposal kesalahan, membantu pengembang memahami bagaimana verifier dapat menantang status yang salah melalui zkVM, sehingga memahami mekanisme penyelesaian sengketa secara mendalam. Di masa depan, Kailua juga akan lebih mengoptimalkan biaya dan kinerja, serta memperluas dukungan untuk lebih banyak kerangka Rollup.
Kesimpulan
Dari penjelasan di atas, jelas bahwa matriks produk zkVM dari RISC Zero mendorong perkembangan teknologi bukti nol pengetahuan di berbagai bidang. Zeth dan Kailua fokus pada optimalisasi arsitektur Rollup, meningkatkan efisiensi verifikasi blok dan kecepatan penyelesaian sengketa. Bonsai menyediakan layanan bukti jarak jauh, mengurangi ketergantungan pada perangkat keras dan biaya operasional, memungkinkan pengembang untuk membangun aplikasi dengan lebih efisien. Sementara itu, Blobstream Zero memberikan dukungan yang dapat diandalkan untuk ekosistem blockchain modular melalui verifikasi data lintas rantai yang efisien. Selain itu, Steel mengurangi biaya Gas dari eksekusi kontrak pintar melalui model komputasi off-chain dan verifikasi on-chain.
Tentu saja, sambil terus menyempurnakan matriks produk zkVM, RISC Zero juga terus mendorong inovasi teknologi dasar zkVM. Baru-baru ini, RISC Zero zkVM merilis versi 1.2, memperkenalkan metode pra-kompilasi baru yang memungkinkan pengembang untuk menyebarkan logika pra-kompilasi bersamaan dengan aplikasi, tanpa harus mengintegrasikannya ke dalam zkVM itu sendiri. Ini berarti pengembang dapat menambahkan logika pra-kompilasi baru tanpa perlu memodifikasi kontrak verifikasi di on-chain atau mengoordinasikan konfigurasi pembuktian, serta tanpa perlu melakukan fork atau perubahan besar pada zkVM untuk mencapai optimasi kinerja. Selain itu, dengan mendefinisikan pra-kompilasi melalui aplikasi, juga dapat mengurangi biaya perhitungan untuk pembuatan bukti. Misalnya, Automata setelah mengintegrasikan pra-kompilasi RSA, mengurangi siklus eksekusi dari 39 juta menjadi 217 ribu, dengan biaya yang berkurang sekitar 180 kali.
Dengan terus mengoptimalkan teknologi zkVM, potensi perkembangannya akan secara bertahap terwujud dalam berbagai skenario aplikasi. Namun, untuk melepaskan potensi ini dengan lebih baik, masih diperlukan kolaborasi ekosistem dan kinerja nyata dari penerapan teknologi.
