Scris de: LINDABELL
La cea mai recentă conferință Devcon, un membru cheie al fundației Ethereum, Justin Drake, a propus propunerea 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 adus din nou în atenție importanța zkVM. Ca o mașină virtuală generală cu zero cunoștințe, zkVM poate gestiona calcule complexe într-un mod mai flexibil și eficient, scăpând de dependența de logica tradițională a contractelor inteligente.
Sub impulsul acestei tendințe, proiecte precum RISC Zero, Succinct și Cysic sunt considerate participanți importanți în promovarea inovației în acest domeniu. RISC Zero, cu zkVM bazat pe arhitectura RISC-V, a dezvoltat o serie de instrumente open-source, cum ar fi Zeth, Kailua și Bonsai, care nu doar că îmbunătățesc validarea blocurilor și performanța Rollup-urilor, dar oferă și suport tehnic pentru upgrade-ul ZK al Ethereum.
Matricea de produse ecologice RISC zkVM: de la tehnologia de bază la aplicațiile de scenariu
RISC Zero este o implementare zkVM bazată pe arhitectura setului de instrucțiuni RISC-V; ca o platformă generală de calcul cu zero cunoștințe, suportă diverse limbaje de programare populare, cum ar fi Rust și C++, și poate rula aproape orice sarcină de calcul. Spre deosebire de alte platforme tehnologice cu zero cunoștințe, dovada și verificatorul RISC Zero sunt complet open-source, iar dezvoltatorii pot genera și verifica dovezi local. În plus, validatorul RISC Zero este compatibil cu diverse platforme, putând să se adapteze la diferite ecosisteme blockchain, simplificând astfel procesul de dezvoltare a aplicațiilor descentralizate.
În iunie acestui an, RISC Zero a lansat zkVM 1.0. zkVM 1.0 nu doar că suportă diverse limbi și sarcini de calcul complexe, ci utilizează și tehnologia Continuations pentru a împărți calculele la scară largă în mai multe segmente mici, realizând astfel calcul și verificare paralele eficiente. Conform foaie de parcurs, RISC Zero plănuiește să realizeze o îmbunătățire de 20 de ori a performanței și costurilor zkVM până la sfârșitul anului 2024, optimizările incluzând transferul complet al procesului de dovadă pe GPU (realizat în proporție de 80%), introducerea unui nou design de circuit RISC-V v2 și optimizări speciale 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 a operațiunilor criptografice.
În jurul capacităților de bază ale zkVM, RISC Zero a dezvoltat, de asemenea, o serie de instrumente și produse open-source. De exemplu, prin rețeaua Bonsai, serviciile de dovadă permit dezvoltatorilor să genereze dovezi cu zero cunoștințe fără a necesita hardware specializat; prin instrumentul Steel, calculele complexe EVM pot fi mutate în medii off-chain, păstrând în același timp rezultatul verificabil, reducând costurile de execuție on-chain; iar Blobstream Zero, prin conectarea la stratul de disponibilitate a datelor Celestia, oferă mai multe posibilități pentru partajarea și verificarea datelor în ecosistemul blockchain modular.
Zeth: dovada că întregul bloc Ethereum a fost construit corect
Zeth este un verificador de blocuri Ethereum open-source dezvoltat de RISC Zero pe baza tehnologiei sale zkVM, care poate verifica validitatea blocurilor Ethereum prin dovezi cu zero cunoștințe, fără a se baza pe validatorii tradiționali sau comitetele 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.
Vitalik Buterin, co-fondator al Ethereum, a împărțit zkEVM în patru tipuri în articolul său „Tipuri diferite de zk-EVM-uri”, dintre care Tipul-1 aspiră să fie complet și fără compromisuri echivalent cu Ethereum; Tipul-2 se dedică unei echivalențe complete cu EVM, dar nu cu Ethereum; Tipul-3 este aproape echivalent cu EVM; Tipul-4 este complet incompatibil cu Ethereum.
Datorită performanței ridicate a RISC Zero zkVM, Zeth poate finaliza validarea blocurilor Ethereum în câteva minute. Datele de testare arată că Zeth poate genera dovada blocului cu o viteză de 1,1 MHz și, prin utilizarea caracteristicii „continuării”, poate extinde clusterele GPU, sporind viteza la 4,7 MHz până la 6,3 MHz. Această optimizare a performanței a redus, de asemenea, costurile de generare a dovezilor. Conform testelor, o bloc care conține 182 de tranzacții are un cost de generare a dovezii de doar 21,72 dolari, cu un cost de aproximativ 0,11 dolari pe tranzacție.
În timpul dezvoltării Zeth, echipa RISC Zero a profitat din plin de componentele ecosistemului Rust, cum ar fi revm, ethers și alloy, permițând dezvoltatorilor să implementeze rapid funcționalitate de verificare a blocurilor și să o aplice în diferite scenarii. Acest design oferă dezvoltatorilor mai multă flexibilitate, permițându-le să ajusteze logica de construcție a blocurilor în funcție de necesitate și să se adapteze propunerilor de îmbunătățire a Ethereum din viitor.
La nivel 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 semnificative, ceea ce descurajează echipele mici. În schimb, Zeth, bazat pe arhitectura modulară zkVM, permite dezvoltatorilor să personalizeze cu ușurință logica de validare a blocurilor. De exemplu:
zk Rollup: Zeth poate implementa rapid dovada blocului, scurtând ciclul de dezvoltare a ZK Rollup și reducând investiția financiară.
Client ușor: nu este necesară reconstruirea blocului pentru a verifica validitatea acestuia, reducând costurile de operare.
Pod cross-chain: Zeth poate verifica corectitudinea datelor cross-chain prin ZKP fără a divulga informații sensibile pe lanț, reducând astfel dependența de încrederea în terți și scăzând riscurile atacurilor cross-chain.
În mai acest an, Zeth a reușit să se extindă pentru a susține extragerea datelor blocurilor Optimism din rețeaua principală Ethereum și generarea ZKP pentru verificarea corectitudinii blocurilor, de asemenea, susținând verificarea pe lanț. Adică, cu ajutorul Zeth, Optimism poate valida tranzacțiile mai eficient și soluționa disputele de tranzacții.
Bonsai: permite dezvoltatorilor să genereze dovezi fără a folosi hardware-ul propriu
Bonsai este un serviciu de dovadă la distanță proiectat special pentru aplicațiile zkVM, permițând dezvoltatorilor să genereze dovezi fără a utiliza hardware propriu, rezolvând astfel contradicția dintre resursele limitate de calcul on-chain și costurile ridicate. Prin Bonsai, dezvoltatorii trebuie doar să definească aplicația zkVM care trebuie executată și datele de intrare; Bonsai poate rula calculele în fundal și genera dovezile corespunzătoare cu zero cunoștințe. Acest proces nu necesită ca dezvoltatorii să desfășoare echipamente hardware suplimentare. În plus, Bonsai utilizează un număr mare de clustere GPU, sprijinind procesarea paralelă a mai multor sarcini de calcul. În plus, Bonsai oferă API-uri și SDK-uri simple și ușor de utilizat, permițând dezvoltatorilor să le integreze cu ușurință în sistemele existente, reducând astfel dificultățile de dezvoltare.
Bazat pe acest 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 tokenuri pe rețeaua Ethereum prin intermediul contului Google. De exemplu, atunci 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, dovedind că Bob este într-adevăr titularul acelei adrese de email. Apoi, Bonsai Pay apelează serviciul de dovadă Bonsai, generând o dovadă cu zero cunoștințe care dovedește că contul Google al lui Bob este asociat cu adresa sa de portofel. După ce contractul inteligent verifică dovada, acesta va debloca fondurile și le va transfera în adresa de portofel a lui Bob.
Pe parcursul întregului proces, Bonsai Pay a verificat prin tehnologia ZKP faptul că „contul Google al lui Bob este asociat cu adresa de portofel”, evitând în același timp divulgarea oricăror informații specifice despre contul Google.
O altă aplicație importantă a Bonsai este co-procesorul Bonsai ZK (ZK Co-processor). Acesta folosește tehnologia dovezilor cu zero cunoștințe pentru a muta sarcinile de calcul complexe de la lanț la off-chain, generând dovezi imuabile pentru a asigura corectitudinea rezultatelor. În plus, desfășurarea co-procesorului Bonsai este extrem de simplă; dezvoltatorii trebuie doar să scrie un program zkVM pentru a gestiona logica și să apeleze Bonsai printr-un contract simplu Solidity, pentru a rula calculul și a verifica rezultatele. În tot acest proces, serviciul de dovadă Bonsai se ocupă de generarea dovezilor cu zero cunoștințe pentru calculul off-chain, dovezi care pot fi verificate on-chain.
Bonsai ZK co-procesorul este potrivit pentru aplicațiile on-chain care necesită performanță ridicată și costuri reduse. De exemplu, în guvernarea DAO, poate muta calculele complexe de vot off-chain, reducând semnificativ costurile de gaz on-chain. Bonsai DAO Governor a redus costul de gaz per vot cu peste 50% prin intermediul co-procesorului, sporind eficiența guvernării și reducând pragul de participare.
Boundless: stratul de calcul verificabil
În arhitectura blockchain tradițională, pentru a asigura validitatea tranzacțiilor, toate nodurile trebuie să execute repetat toate calculele pentru fiecare tranzacție. Această metodă de „re-executare globală” poate garanta securitatea și consistența, dar aduce și costuri foarte mari de calcul. Pentru a rezolva această problemă, RISC Zero a lansat Boundless, care permite unui singur nod să genereze o dovadă verificabilă după finalizarea calculului, ceilalți noduri trebuind doar să verifice acea dovadă pentru a confirma rezultatul, fără a repeta execuția calculului.
Boundless simplifică procesul de verificare prin tehnologia de combinare recursivă. Aceasta combină mai multe dovezi cu zero cunoștințe mici într-o dovadă globală, permițând verificatorului să verifice doar o dovadă totală, fără a fi necesar să verifice fiecare dovadă a fiecărei etape. Pentru a optimiza eficiența generării dovezilor cu zero cunoștințe, Boundless include circuite criptografice dedicate, optimizând eficiența sarcinilor comune precum calculul hash și verificarea semnăturilor digitale.
În plus, dezvoltatorii care folosesc Boundless nu trebuie să înțeleagă în profunzime tehnologia dovezilor cu zero cunoștințe, ci pot scrie aplicații folosind limbaje de programare familiare (cum ar fi Rust sau Solidity). În prezent, Boundless este deschis pentru acces gratuit dezvoltatorilor. Aceștia nu trebuie să migreze sistemele existente sau să actualizeze contractele de validare pentru a putea utiliza serviciile de dovadă oferite de Boundless, putând construi și desfășura rapid aplicații cu zero cunoștințe pe orice blockchain.
Blobstream Zero: podul zkVM pentru simplificarea validării datelor cross-chain
Blobstream Zero este un pod cross-chain bazat pe zkVM lansat în colaborare între RISC Zero și Celestia, destinat să conecteze fără probleme stratul de disponibilitate a datelor Celestia cu 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 o instanță locală și să genereze dovezi cu zero cunoștințe. În plus, Blobstream Zero poate oferi suport pentru ZK co-procesor. Co-procesorul ZK este, în esență, un instrument de calcul off-chain, deci are nevoie de date fiabile pentru a efectua calculele. Blobstream Zero poate obține date din blockchain-uri precum Celestia, și poate demonstra prin generarea de dovezi ZK că datele transmise sunt fiabile.
Steel: noul paradigma a contractelor inteligente cu execuție off-chain și verificare on-chain
Steel este un instrument open-source lansat de RISC Zero, care folosește tehnologia zkVM pentru a realiza execuția contractelor inteligente verificabile off-chain. Prin Steel, dezvoltatorii pot muta operațiile EVM de la execuția on-chain la execuția off-chain, generând în același timp dovezi cu zero cunoștințe, asigurând astfel autenticitatea și verificabilitatea rezultatelor de calcul.
Contractele inteligente tradiționale trebuie să execute toate logica complet pe lanț, nu doar că costul gazului este ridicat, dar limitează dezvoltarea aplicațiilor complexe. În schimb, mecanismul de calcul off-chain și verificare on-chain al Steel rezolvă această problemă. De exemplu, într-un contract inteligent simplu, se verifică dacă soldul ERC20 al unui cont este mai mare de 1 și se incrementează variabila de contor. Metoda tradițională necesita execuția logicii pe lanț, în timp ce Steel finalizează calculul off-chain și generează o dovadă cu zero cunoștințe, iar pe lanț trebuie doar să verifice dovada, fără a repeta execuția logicii contractului.
În prezent, RISC Zero a lansat Steel 1.0, iar deja există parteneri care au folosit acest instrument pentru a dezvolta aplicații. De exemplu, într-un apel de contract care procesează aproximativ 400.000 de operații SLOAD, Steel a mutat calculul pentru execuția off-chain, generând apoi pe lanț dovada cu zero cunoștințe. Costul generării dovezii a fost de mai puțin de 10 dolari, iar costul verificării pe lanț a fost mai mic de 300.000 de gaz.
Kailua：o soluție hibridă ZK care promovează inovația arhitecturii Rollup
După lansarea Zeth, RISC Zero a lansat Kailua, având scopul de a oferi o soluție de upgrade hibrid ZK Rollup pentru Rollup-uri optimiste. Rollup-urile optimiste tradiționale necesită de obicei o perioadă de provocare de 7 zile, ceea ce duce la o finalitate lentă a tranzacțiilor, în timp ce ZK Rollup, deși poate realiza rapid finalitatea, are costuri prea mari pentru generarea continuă a dovezilor cu zero cunoștințe. Kailua combină avantajele ambelor, realizând un echilibru între costuri și eficiență printr-o arhitectură hibridă. Ca o extensie a cadrului Optimism Kona, Kailua nu doar că suportă rularea Kona nemodificată pe zkVM, ci introduce, de asemenea, un mecanism inovator de soluționare a disputelor, reducând cerințele de stocare și diminuând întârzierile de finalitate, sporind astfel eficiența și disponibilitatea sistemului.
În arhitectura Kailua, mecanismul de dispută folosește un design complet nou. În primul rând, mecanismul său de soluționare a disputelor elimină limitele de timp, permițând validatorilor să aibă suficient timp pentru a genera dovezi în cazul în care se confruntă cu probleme de întrerupere a rețelei sau alte circumstanțe speciale, sporind astfel reziliența sistemului. Chiar și în condiții extreme, arhitectura extinsă zkVM a RISC Zero poate finaliza o dovadă în termen de o oră. În plus, funcția de verificare la cerere a Kailua permite dezvoltatorilor să configureze flexibil frecvența de verificare, trecând treptat la un mod complet de verificare Rollup la costuri mai mici.
Spre deosebire de ZK Rollup, designul Kailua nu necesită generarea continuă de dovezi. Pentru blocuri goale cu frecvență scăzută sau cu cerințe speciale de contract, Kailua oferă o opțiune mai rentabilă. De asemenea, Kailua reduce semnificativ cerințele de stocare pentru Rollup-uri. Cantitatea de stocare necesară pentru Rollup-uri optimiste tradiționale crește liniar cu perioadele mai lungi de finalitate, în timp ce designul optimizat al Kailua fixează cerințele de stocare, permițând sistemului să mențină securitatea și activitatea la costuri mai mici chiar și pe termen lung.
În prezent, Kailua este complet open-source. Dezvoltatorii pot folosi instrumentele sale de linie de comandă pentru a desfășura o rețea de test Optimism local și pentru a face upgrade rapid la o rețea care suportă dovezi de eroare ZK. Kailua suportă, de asemenea, simularea propunerilor de eroare, ajutând dezvoltatorii să înțeleagă cum validatorii pot contesta stările eronate prin zkVM, pentru a înțelege mai profund mecanismele de soluționare a disputelor. În viitor, Kailua va optimiza în continuare costurile și performanța, extinzându-se pentru a sprijini mai multe cadre Rollup.
Rezumat
Din cele de mai sus, se poate observa că matricea de produse zkVM a RISC Zero promovează dezvoltarea tehnologiei dovezilor cu zero cunoștințe în diverse domenii. Zeth și Kailua se concentrează pe optimizarea arhitecturii Rollup, îmbunătățind eficiența validării blocurilor și viteza soluționării 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 validarea eficientă a datelor cross-chain, oferă un suport fiabil pentru ecosistemul blockchain modular. În plus, Steel, prin calculul off-chain și modelul de verificare on-chain, a redus costurile de gaz pentru execuția contractelor inteligente.
Desigur, în timp ce RISC Zero îmbunătățește constant matricea de produse zkVM, continuă să promoveze inovația tehnologică la nivel de bază pentru zkVM. Recent, RISC Zero zkVM a lansat versiunea 1.2, introducând o nouă metodă de precompilare care permite dezvoltatorilor să desfășoare logica de precompilare împreună cu aplicația, fără a fi necesară încorporarea acesteia în zkVM. Aceasta înseamnă că dezvoltatorii pot adăuga o nouă logică de precompilare fără a necesita modificarea contractelor de validare on-chain sau coordonarea configurației dovadă, fără a necesita o bifurcație sau modificări majore ale zkVM pentru a realiza optimizări de performanță. În plus, prin definiția aplicației de precompilare, costurile de generare a dovezilor pot fi reduse. De exemplu, Automata a integrat precompilarea RSA, reducând ciclul de execuție de la 39 de milioane la 217.000, cu costuri reduse de aproximativ 180 de ori.
Pe măsură ce tehnologia zkVM este optimizată constant, potențialul său de dezvoltare se va manifesta treptat în mai multe scenarii de aplicare, însă pentru a elibera mai bine aceste potențiale, se bazează în continuare pe colaborarea ecologică și pe performanța tehnică efectivă.
