Autor: Frank, PANews

Pe 10 aprilie, a16z Crypto a lansat o soluție zkEVM numită Jolt, concepută pentru a accelera și simplifica operațiunile de scalare blockchain. Jolt integrează dovezile SNARK zero-knowledge, oferă un cadru pentru Rollup-uri compatibile cu EVM și poate ajuta dezvoltatorii să creeze soluții L2 bazate pe SNARK. Echipa spune că Jolt este „de două ori mai rapid” în comparație cu zkVM actual.

Deoarece principiile tehnice ale lui Jolt sunt relativ complexe, următoarea este o explicație simplă a relației dintre mai mulți termeni tehnici care pot fi implicați:

zkSNARK este o primitivă puternică cu dovezi zero-cunoștințe și este fundația pe care sunt construite zkVM și zkEVM.

zkVM este un concept general de mașină virtuală fără cunoștințe care acceptă orice set de instrucțiuni

zkEVM este un caz special de zkVM, special conceput pentru a fi compatibil cu EVM

ZK Rollup folosește zkVM sau zkEVM pentru a îmbunătăți scalabilitatea Ethereum, ținând cont în același timp de confidențialitate

Ce este Jolt?

Jolt este o nouă soluție SNARK care oferă o soluție mai simplă și mai eficientă pentru a construi zkVM (mașină virtuală cu cunoștințe zero). De fapt, încă din august 2023, a16z crypto a propus deja concepte înrudite numite Lasso și Jolt. Aceste două tehnologii au fost propuse în contextul costului lent și ridicat al tehnologiei SNARK.

Printre acestea, Lasso, este un nou parametru de căutare care poate reduce în mod semnificativ costurile probelor, folosind Lasso, oferă un nou cadru pentru proiectarea SNARK-urilor pentru așa-numitele zkVM și front-end-uri mai largi. Împreună, acestea îmbunătățesc performanța, experiența dezvoltatorului și auditabilitatea designurilor SNARK, ceea ce, la rândul său, îmbunătățește versiunile în web3. Acest lucru va îmbunătăți utilizarea dovezilor cu cunoștințe zero în domeniul blockchain.

Înainte de a înțelege Jolt, poate fi necesar să înțelegeți mai întâi zkVM și zkEVM.

zkVM este un concept general care se referă la o mașină virtuală fără cunoștințe. Similar cu zkEVM, zkVM permite ca programele să fie scrise în limbaje de nivel înalt, cum ar fi C++ sau Rust, iar apoi mașina virtuală compilează programul într-o reprezentare intermediară (cum ar fi circuite sau constrângeri aritmetice) și apoi utilizează sisteme de demonstrare, cum ar fi ca zkSNARK pentru a dovedi procesul de executare a reprezentării intermediare. În comparație cu zkEVM, zkVM nu se limitează la a fi compatibil cu EVM, ci acceptă orice set de instrucțiuni. Jolt este o implementare zkVM de înaltă performanță pentru setul de instrucțiuni RISC-V.

Ne putem gândi la zkVM ca la o „cutie neagră” specială care poate dovedi lumii exterioare că într-adevăr a efectuat calcule conform procedurilor predeterminate, protejând în același timp confidențialitatea. Cu toate acestea, zkVM tradițional necesită o mulțime de calcule plictisitoare în procesul de generare a acestei dovezi, rezultând performanțe foarte scăzute.

Inovația de bază a lui Jolt este de a găsi o metodă matematică mai eficientă pentru a genera această dovadă:

În primul rând, Jolt a transformat în mod inteligent calculul de demonstrat într-un polinom special, pe care îl numim în mod provizoriu „polinom de calcul”. Particularitatea acestui polinom este că valoarea lui va fi egală cu zero doar dacă cutia neagră a efectuat efectiv calculul corect.

Pentru a demonstra că valoarea unui „polinom calculat” este egală cu zero, Jolt folosește un protocol interactiv numit „sumcheck”. Acest protocol poate convinge verificatorul că valoarea polinomului este zero într-o perioadă scurtă de timp, fără a calcula efectiv întregul polinom. Acest lucru este oarecum similar cu modul în care un profesor poate judeca dacă întreaga lucrare de test este corectă, verificând doar câteva întrebări de la elevi.

Avantajele tehnice ale lui Jolt

Principiile tehnice ale Jolt sunt foarte complexe, pentru a spune simplu. În procesul de dezvoltare a rețelelor blockchain, zkVM este o tehnologie cheie care îmbunătățește scalabilitatea rețelelor blockchain și poate oferi dovezi eficiente, asigurând în același timp confidențialitatea. În discursul său principal la recentul Carnaval Web3 din Hong Kong, Vitalik a discutat în detaliu despre tehnologia zkSNARK. „Găsirea ZKSNARKS este foarte utilă în ceea ce privește confidențialitatea și este, de asemenea, foarte utilă în ceea ce privește scalabilitatea”, a spus Vitalik.

Cu toate acestea, demonstrarea vitezei și a cheltuielilor de calcul de generare a reprezentat întotdeauna o provocare majoră pentru implementarea practică a tehnologiei zkSNARK și a fost, de asemenea, un punct central al cercetării în mediul academic și în industrie în ultimii ani. Schemele tradiționale zkSNARK, cum ar fi Pinocchio și Groth16, pot dura până la câteva ore sau chiar zile pentru a demonstra o logică de calcul mai complexă și necesită o cantitate mare de memorie și resurse de stocare. Acest blocaj de performanță restricționează sever aplicarea zkSNARK în multe scenarii practice.

Și dacă doriți să activați aplicarea pe scară largă a blockchain pentru a realiza verificarea în timp real. Îmbunătățirea performanței zkSNARK este un pas foarte critic.

Mai exact, procesul de generare a dovezilor din zkSNARK implică algoritmi criptografici complecși, cum ar fi împerecherea curbelor eliptice, interpolarea polinomială etc. Aceste operații consumă o mulțime de resurse de calcul. Mai ales atunci când scara circuitului de calcul care se dovedește este mare, complexitatea de calcul a generării dovezilor va crește exponențial.

Conform a16z Crypto, pe CPU, implementarea inițială a Jolt este de aproximativ 6 ori mai rapidă decât RISC Zero și de 2 ori mai rapidă decât SP1 recent lansat, iar Jolt se așteaptă să fie de aproximativ 1,5 ori mai rapid în săptămânile următoare.

Viteza actuală a lui Jolt este de peste 2 ori mai mare decât zkVM-ul existent, dar mai este mult spațiu pentru optimizare.

Jolt exploatează, de asemenea, în mod inteligent anumite proprietăți algebrice ale polinoamelor pentru a obține o schemă de angajare polinomială mai eficientă. Acest lucru reduce și mai mult dimensiunea probei și timpul de verificare.

Posibile schimbări pe care le va aduce Jolt

Dintr-o perspectivă inginerească, Jolt utilizează o serie de metode de optimizare, cum ar fi un design de circuit mai compact, conducte mai eficiente, paralelizare mai suficientă etc., pentru a maximiza puterea de calcul a hardware-ului.

Să presupunem că ești un dezvoltator Web3 care dorește să implementeze un joc de poker în lanț pe Ethereum. Acest joc necesită amestecarea, distribuirea, compararea dimensiunilor cărților etc. pe lanț. Fiecare operațiune necesită circuite zkVM pentru a obține protecția confidențialității și verificabilitatea.

Dacă utilizați o soluție zkVM existentă, cum ar fi ZoKrates sau bellman, construirea unui astfel de circuit poate dura ore sau chiar zile. Deoarece performanța actuală a zkVM este încă relativ scăzută, generarea de dovezi fără cunoștințe ale circuitelor complexe necesită o cantitate mare de resurse de calcul și de timp. Aceasta înseamnă că ciclurile de dezvoltare și testare pot fi foarte lungi.

Și dacă folosești Jolt pentru a construi același circuit, situația se schimbă semnificativ. Conform testelor efectuate de echipa Jolt, implementarea actuală Jolt este deja de 2-5 ori mai rapidă decât soluția zkVM de bază în generarea de dovezi. Aceasta înseamnă că, dacă inițial a durat 10 ore pentru a genera o dovadă, acum ar putea dura doar 2-5 ore.

În general, îmbunătățirea de 2-5 ori a performanței adusă de Jolt înseamnă că utilizarea și ușurința de utilizare a tehnologiei zkVM au fost mult îmbunătățite. Acest lucru va reduce semnificativ pragul pentru dezvoltatorii Web3, va scurta ciclul de dezvoltare a aplicațiilor și va aduce o experiență mai bună utilizatorilor finali. Pe termen lung, se așteaptă ca Jolt să accelereze aplicarea pe scară largă a tehnologiei zkVM, permițând mai multă protecție a confidențialității și capabilități de calcul verificabile să beneficieze fiecărui utilizator Web3.

Desigur, Jolt este încă în stadiile incipiente de dezvoltare, iar îmbunătățirea performanței de 2-5 ori este doar începutul. Odată cu optimizarea continuă iterativă a tehnologiei Jolt, performanța zkVM va face noi progrese, deschizând în cele din urmă calea pentru aplicarea pe scară largă a Web3.