Articol preluat din: ChainFeeds
Autor: LINDABELL
La recentul Devcon, Justin Drake, membru al fondului Ethereum, a propus un proiect Beam Chain, planificând să actualizeze stratul de consens Ethereum prin tehnologiile zkSNARK și zkVM pentru a îmbunătăți scalabilitatea, securitatea și eficiența rețelei. Această viziune a sporit din nou importanța zkVM.
În contextul acestei tendințe, proiectele precum RISC Zero, Succinct și Cysic sunt considerate participanți importanți în promovarea inovației în acest domeniu. RISC Zero, bazându-se pe arhitectura RISC-V a zkVM, a dezvoltat o serie de instrumente open-source, cum ar fi Zeth, Kailua și Bonsai, care nu doar că îmbunătățesc performanța verificării blocurilor și Rollup-urilor, dar oferă și suport tehnic pentru actualizarea zk a Ethereum.
Matricea de produse ecologice RISC zkVM: de la tehnologiile de bază la aplicațiile de scenarii
RISC Zero este o implementare zkVM bazată pe arhitectura setului de instrucțiuni RISC-V, ca o platformă generală de calcul cu cunoștințe zero, care suportă mai multe limbaje de programare populare, cum ar fi Rust și C++, și poate rula aproape orice sarcină de calcul. Spre deosebire de alte platforme de tehnologie cu cunoștințe zero, RISC Zero are validatori și verificatori complet open-source, ceea ce permite dezvoltatorilor să genereze și să verifice dovezi local. În plus, validatorul RISC Zero este compatibil cu mai multe platforme, putând adapta diferite ecosisteme blockchain, simplificând procesul de dezvoltare a aplicațiilor descentralizate.
În iunie anul acesta, RISC Zero a lansat zkVM 1.0. zkVM 1.0 nu doar că suportă mai multe limbi și sarcini de calcul complexe, dar folosește tehnologia Continuations pentru a împărți calculul pe scară largă în mai multe segmente mici, realizând calcul și verificare paralele eficiente. Conform hărții de parcurs, RISC Zero își propune să realizeze o îmbunătățire de 20 de ori a performanței și costurilor zkVM până la sfârșitul anului 2024, optimizările incluzând completarea procesului de dovadă pe GPU (finalizat în proporție de 80%), introducerea unui nou tip de design de circuit RISC-V v2 și optimizări specifice pentru circuitele recursive. De asemenea, RISC Zero integrează o serie de module de accelerare pentru algoritmi precum RSA, Keccak, ECDSA, pentru a îmbunătăți performanța sarcinilor legate de Ethereum și operațiunile criptografice.
În jurul abilităților de bază ale zkVM, RISC Zero a dezvoltat, de asemenea, o serie de instrumente și produse open-source. De exemplu, prin rețeaua Bonsai pentru serviciile de dovadă, dezvoltatorii pot genera dovezi de cunoștințe zero fără hardware dedicat; prin instrumentul Steel pot transfera calculele EVM complexe în medii off-chain, menținând în același timp rezultatele verificabile, reducând costurile de execuție pe lanț; iar Blobstream Zero facilitează partajarea și verificarea datelor în ecosistemul blockchain modular, legând stratul de disponibilitate a datelor Celestia.
Zeth: dovedește că întregul bloc Ethereum a fost construit corect
Zeth este un doveditor de blocuri de cunoștințe zero open-source pentru Ethereum, dezvoltat de RISC Zero pe baza tehnologiei sale zkVM, care poate verifica validitatea blocurilor Ethereum prin dovezi de cunoștințe zero, fără a depinde de validatori tradiționali sau comitete de sincronizare. RISC Zero definește Zeth ca un zkEVM de Tip-0, care este complet compatibil cu protocolul Ethereum și, prin reutilizarea codului, îmbunătățește eficiența dezvoltării.
Co-fondatorul Ethereum, Vitalik Buterin, în articolul „Different types of zk-EVMs” a clasificat zkEVM în patru tipuri, unde Tip-1 urmărește o echivalență completă și fără compromisuri cu Ethereum; Tip-2 se dedică echivalenței complete cu EVM, dar nu cu Ethereum; Tip-3 este aproape echivalent cu EVM; Tip-4 este complet incompatibil cu Ethereum.
Datorită performanței ridicate a RISC Zero zkVM, Zeth poate finaliza verificarea blocurilor Ethereum în câteva minute. Datele testelor arată că Zeth poate genera dovezi de bloc cu o viteză de 1,1 MHz și, prin extinderea clusterelor GPU cu caracteristica „continuării”, viteza este crescută la între 4,7 MHz și 6,3 MHz. Această optimizare a performanței a redus, de asemenea, costul generării dovezilor. Conform testelor, pentru un bloc care conține 182 de tranzacții, costul generării dovezii a fost de doar 21,72 dolari, iar costul pe tranzacție a fost de aproximativ 0,11 dolari.
În același timp, în timpul dezvoltării lui Zeth, echipa RISC Zero a profitat din plin de componentele ecosistemului Rust, cum ar fi revm, ethers și alloy, permițând dezvoltatorilor să implementeze rapid funcția de dovadă a blocului și să o aplice în diferite scenarii. Această proiectare oferă dezvoltatorilor mai multă flexibilitate, permițându-le să ajusteze logica de construcție a blocurilor în funcție de necesități și să se adapteze la propunerile de îmbunătățire viitoare ale Ethereum.
Pe partea de aplicație, Zeth oferă soluții eficiente pentru zk Rollup, clienți ușori și poduri cross-chain. Construirea tradițională a zk Rollup și zkEVM necesită timp și fonduri considerabile, ceea ce descurajează echipele mici. În schimb, Zeth, bazat pe arhitectura modulară zkVM, permite dezvoltatorilor să customizeze ușor logica de verificare a blocurilor. De exemplu:
zk Rollup: Zeth poate realiza rapid dovezi de bloc, scurtând astfel ciclul de dezvoltare al ZK Rollup și reducând investiția financiară.
Client ușor: permite verificarea validității blocurilor fără a reconstruie blocurile, reducând costurile de operare.
Pod cross-chain: Zeth poate verifica corectitudinea datelor între lanțuri prin ZKP fără a divulga informații sensibile pe lanț, reducând astfel dependența de încrederea în terți și riscul atacurilor cross-chain.
În mai anul acesta, Zeth a reușit să se extindă pentru a suporta extragerea datelor din blocurile Optimism din rețeaua principală Ethereum și să genereze ZKP pentru a verifica corectitudinea blocurilor, de asemenea, susține verificarea pe lanț. Cu alte cuvinte, cu ajutorul Zeth, Optimism poate verifica tranzacțiile mai eficient și poate rezolva disputele de tranzacție.
Bonsai: permite dezvoltatorilor să genereze dovezi fără a folosi hardware propriu
Bonsai este un serviciu de dovadă la distanță conceput special pentru aplicațiile zkVM, care permite dezvoltatorilor să genereze dovezi fără a folosi hardware propriu, rezolvând astfel contradicția dintre resursele de calcul limitate pe lanț și costurile ridicate. Prin Bonsai, dezvoltatorii trebuie doar să definească aplicația zkVM care trebuie executată și datele de intrare, iar Bonsai poate rula calculul în fundal și genera dovezile corespunzătoare de cunoștințe zero. Acest proces nu necesită deloc ca dezvoltatorii să implementeze echipamente hardware suplimentare. În plus, Bonsai utilizează un număr mare de clustere GPU, susținând procesarea paralelă a mai multor sarcini de calcul. În plus, Bonsai oferă API și SDK-uri simple și ușor de utilizat, permițând dezvoltatorilor să le integreze cu ușurință în sistemele existente, reducând în continuare dificultatea dezvoltării.
Pe baza acestui serviciu de dovadă la distanță, RISC Zero a lansat instrumentul open-source Bonsai Pay, care combină autentificarea OAuth2.0 și tehnologia ZKP, permițând utilizatorilor să trimită sau să primească token-uri pe rețeaua Ethereum prin intermediul contului Google. De exemplu, când Alice dorește să transfere fonduri lui Bob, ea poate introduce adresa de email Google a lui Bob și suma de transfer prin Bonsai Pay. Bob poate apoi să se conecteze la Bonsai Pay, să introducă adresa de email și să finalizeze autentificarea contului Google. Bonsai Pay va folosi OAuth 2.0 pentru a genera un token de autorizare, demonstrând că Bob este într-adevăr titularul acelei adrese de email. Apoi, Bonsai Pay apelează serviciul de dovadă Bonsai, generând o dovadă de cunoștințe zero, care dovedește că contul Google al lui Bob este asociat cu adresa portofelului. După ce contractul inteligent verifică dovada, va debloca fondurile și le va transfera la adresa portofelului lui Bob.
Pe parcursul întregului proces, Bonsai Pay a verificat prin tehnologia ZKP faptul că „contul Google al lui Bob este asociat cu adresa portofelului”, evitând în același timp divulgarea oricăror informații specifice despre contul Google.
O altă aplicație importantă a Bonsai este procesorul ZK Bonsai (ZK Co-processor). Acesta transferă sarcinile complexe de calcul de pe lanț la off-chain prin tehnologia dovezilor de cunoștințe zero, generând dovezi imuabile pentru a asigura corectitudinea rezultatelor. În același timp, implementarea procesorului Bonsai este foarte simplă, dezvoltatorii trebuie doar să scrie o aplicație zkVM pentru a gestiona logica și să apeleze Bonsai printr-un contract Solidity simplu, pentru a rula calculul și a verifica rezultatele. Pe parcursul întregului proces, serviciul de dovadă Bonsai este responsabil de generarea dovezilor de cunoștințe zero pentru calculele off-chain, care pot fi verificate pe lanț.
Procesorul ZK Bonsai este potrivit pentru aplicațiile on-chain care necesită performanță ridicată și costuri reduse. De exemplu, în guvernarea DAO, poate transfera calculele complexe de vot în off-chain, reducând semnificativ costurile de gaz on-chain. Guvernatorul DAO Bonsai reduce costul de gaz pentru fiecare vot cu peste 50%, îmbunătățind eficiența guvernării și scăzând pragul de participare.
Boundless: strat de calcul verificabil
În arhitectura tradițională a blockchain-ului, pentru a asigura validitatea tranzacțiilor, toate nodurile trebuie să execute toate calculele fiecărei tranzacții. Această abordare de „re-executare globală” asigură securitate și consistență, dar aduce și costuri de calcul extrem de ridicate. Pentru a rezolva această problemă, RISC Zero a lansat Boundless, permițând unui singur nod să finalizeze calculul și să genereze o dovadă de cunoștințe zero verificabilă, iar celelalte noduri trebuie doar să verifice dovada pentru a confirma rezultatul, fără a repeta execuția calculului.
Boundless simplifică procesul de verificare prin tehnologia de combinare recursivă. Aceasta îmbină mai multe dovezi de cunoștințe zero mici într-o dovadă generală, astfel încât verificatorul trebuie doar să verifice o dovadă totală, fără a verifica fiecare etapă a dovezilor. Pentru a optimiza eficiența generării dovezilor de cunoștințe zero, Boundless include circuite de accelerare criptografică dedicate, care optimizează eficiența sarcinilor comune, precum calculul hash și verificarea semnăturilor digitale.
În plus, dezvoltatorii care folosesc Boundless nu trebuie să aibă cunoștințe aprofundate despre tehnologia dovezilor de cunoștințe zero, ci pot scrie aplicații folosind limbaje de programare familiare (cum ar fi Rust sau Solidity). În prezent, Boundless este disponibil pentru acces gratuit pentru dezvoltatori. Aceștia nu trebuie să migreze sistemele existente sau să actualizeze contractele de verificare, putând utiliza serviciile de dovadă oferite de Boundless pentru a construi și desfășura rapid aplicații de cunoștințe zero pe orice blockchain.
Blobstream Zero: pod cross-chain zkVM care simplifică verificarea datelor între lanțuri
Blobstream Zero este un pod cross-chain bazat pe zkVM, lansat de RISC Zero în colaborare cu Celestia, având scopul de a conecta fără probleme stratul de disponibilitate a datelor Celestia la ecosistemul blockchain modular existent. Prin partajarea și verificarea datelor de pe Celestia, Blobstream Zero facilitează transferul și verificarea datelor între lanțuri.
Ca un produs public complet open-source, Blobstream Zero permite oricărui proiect sau dezvoltator să ruleze instanțe locale și să genereze dovezi de cunoștințe zero. În plus, Blobstream Zero poate oferi suport pentru procesorul ZK. Procesorul ZK este în esență un instrument de calcul off-chain, așa că are nevoie de date de încredere pentru a efectua calcule. Blobstream Zero poate obține date din blockchain-uri precum Celestia și poate demonstra prin generarea de dovezi ZK că datele transmise sunt de încredere.
Steel: noul paradigme de contracte inteligente cu execuție off-chain și verificare on-chain
Steel este un instrument open-source lansat de RISC Zero, care utilizează tehnologia zkVM pentru a realiza execuția de contracte inteligente verificabile off-chain. Prin Steel, dezvoltatorii pot transfera operațiunile EVM de pe lanț în execuție off-chain, generând în același timp dovezi de cunoștințe zero, asigurând astfel autenticitatea și verificabilitatea rezultatelor.
Contractele inteligente tradiționale trebuie să execute toate logica pe lanț, ceea ce nu doar că are costuri ridicate de gaz, dar limitează și dezvoltarea aplicațiilor complexe. Mecanismul de calcul off-chain și verificare on-chain al lui Steel a rezolvat această problemă. De exemplu, într-un contract inteligent simplu, pentru a verifica dacă soldul ERC20 al unui cont este mai mare de 1 și pentru a incrementa o variabilă de contor. Metoda tradițională necesită executarea completă a logicii pe lanț, în timp ce Steel finalizează calculul off-chain și generează dovezi de cunoștințe zero, pe lanț fiind necesară doar verificarea dovezii, fără a repeta executarea logicii contractului.
În prezent, RISC Zero a lansat Steel 1.0, iar parteneri au folosit deja acest instrument pentru a dezvolta aplicații. De exemplu, într-un apel de contract care procesează aproximativ 400.000 de operațiuni SLOAD, prin Steel s-a transferat calculul în execuție off-chain, apoi s-a verificat pe lanț dovezile de cunoștințe zero generate. Costul generării dovezii a fost de sub 10 dolari, iar costul verificării pe lanț a fost sub 300.000 de gaz.
Kailua: soluție mixtă ZK care promovează inovația arhitecturii Rollup
După lansarea lui Zeth, RISC Zero a lansat Kailua, care oferă o soluție de upgrade a Rollup-ului optimist printr-un Rollup mixt ZK. Tradiționalul Rollup optimist necesită de obicei o perioadă de provocare de 7 zile, ceea ce duce la o finalitate mai lentă a tranzacțiilor, în vreme ce ZK Rollup, deși poate asigura rapid finalitatea, are costuri prea mari pentru generarea continuă a dovezilor de cunoștințe zero. Kailua combină avantajele ambelor, realizând un echilibru între cost și eficiență. Ca o extensie a cadrului Optimism Kona, Kailua nu doar că suportă Kona neschimbat să ruleze pe zkVM, ci introduce și un mecanism inovator de soluționare a disputelor, reducând cerințele de garanție și întârzierea finalității, îmbunătățind astfel eficiența și utilizabilitatea sistemului.
În arhitectura Kailua, mecanismul de dispută adoptă un design complet nou. În primul rând, mecanismul său de soluționare a disputelor elimină limitele de timp, permițând verificatorilor să aibă suficient timp pentru a genera dovezi în caz de întreruperi de rețea sau situații speciale, sporind astfel reziliența sistemului. Chiar și în condiții extreme, arhitectura extinsă a RISC Zero zkVM poate finaliza dovezi în termen de o oră. În plus, funcționalitatea de verificare la cerere a Kailua permite dezvoltatorilor să configureze flexibil frecvența verificării, trecând treptat la un mod de Rollup complet verificat cu costuri mai mici.
Spre deosebire de ZK Rollup, designul Kailua nu necesită generarea continuă a dovezilor. Pentru blocuri goale cu frecvență scăzută sau Rollup-uri cu cerințe speciale de contract, Kailua oferă o opțiune mai rentabilă. În plus, Kailua reduce semnificativ cerințele de garanție pentru Rollup. Cantitatea de garanție necesară pentru tradiționalul Optimistic Rollup crește liniar pe măsură ce perioada de finalitate devine mai lungă, în timp ce designul optimizat Kailua fixează cerințele de garanție, astfel încât sistemul să poată menține securitatea și activitatea cu costuri mai mici, chiar și pe o perioadă lungă.
În prezent, Kailua este complet open-source. Dezvoltatorii pot folosi instrumentul său de linie de comandă pentru a implementa o rețea de test Optimism locală și pentru a face upgrade rapid la o rețea care suportă dovezi de eșec ZK. Kailua susține, de asemenea, simularea propunerilor de eșec, ajutând dezvoltatorii să înțeleagă cum pot validatorii contesta stările greșite prin zkVM, ceea ce duce la o înțelegere mai profundă a mecanismului de soluționare a disputelor. În viitor, Kailua va continua să optimizeze costurile și performanța și să se extindă pentru a susține mai multe cadre Rollup.
Concluzie
Din cele de mai sus, se poate observa că matricea de produse zkVM a RISC Zero promovează dezvoltarea tehnologiei dovezilor de cunoștințe zero în mai multe domenii. Zeth și Kailua se concentrează pe optimizarea arhitecturii Rollup, îmbunătățind eficiența verificării blocurilor și viteza de rezolvare a disputelor. Bonsai oferă servicii de dovadă la distanță, reducând dependența de hardware și costurile de operare, permițând dezvoltatorilor să construiască aplicații mai eficient. Iar Blobstream Zero, prin verificarea eficientă a datelor între lanțuri, oferă un suport de încredere pentru ecosistemul blockchain modular. În plus, Steel, prin calculul off-chain și verificarea on-chain, reduce costul de gaze pentru execuția contractelor inteligente.
Desigur, pe măsură ce îmbunătățesc continuu matricea produselor zkVM, RISC Zero continuă să promoveze inovația tehnologiilor de bază zkVM. Recent, RISC Zero zkVM a lansat versiunea 1.2, introducând un nou mod de precompilare, permițând dezvoltatorilor să implementeze logica precompilată împreună cu aplicațiile, fără a fi nevoie să fie încorporată în zkVM în sine. Aceasta înseamnă că dezvoltatorii pot adăuga noi logici de precompilare fără a modifica contractele de verificare de pe lanț sau a coordona configurația verificatorilor, și fără a necesita bifurcarea sau modificări majore ale zkVM pentru a realiza optimizări de performanță. În plus, prin definirea aplicațiilor precompilate, se pot reduce costurile de calcul pentru generarea dovezilor. De exemplu, integrarea RSA precompilată de către Automata a redus ciclul de execuție de la 39 milioane la 217.000, reducând costul cu aproximativ 180 de ori.
Pe măsură ce tehnologia zkVM continuă să fie optimizată, potențialul său de dezvoltare va fi treptat realizat în mai multe scenarii de aplicație, însă pentru a elibera mai bine aceste potențiale, este necesară colaborarea ecologică și performanța reală a implementării tehnologiei.
