تقوم zkEVM بترقية سرد zkVM ، لماذا تستحق هذه المشاريع الأساسية الخمسة الاهتمام بها؟

تعد تقنية Zk-SNARKs (ZKP) مهمة بشكل خاص في إيجاد حلول لقابلية التوسع والكفاءة الحسابية ل البلوكتشين. zkVM (الآلة الافتراضية المعرفة الصفرية) هو أحد التطبيقات المحددة لهذه التكنولوجيا. zkVM ، كمنصة حوسبة للأغراض العامة تعتمد على ZKP ، قادرة على التحقق من صحة الحسابات دون الكشف عن تفاصيل التنفيذ. كما أنه يدعم المعالجة خارج السلسلة للمهام المكثفة حسابيا ، ويرسل نتائج التحقق فقط إلى البلوكتشين ، مما يحسن بشكل كبير من قابلية التوسع في البلوكتشين. حاليا ، يتم تطوير حلول zkVM لأطول المشاريع في السوق ، مثل a16z و Taiko و ZKM وما إلى ذلك.

مقدمة إلى zkVM

zkVM عبارة عن منصة حوسبة للأغراض العامة تعتمد على zk-SNARKs يمكنها أداء مجموعة متنوعة من مهام الحوسبة ، بما في ذلك العقود الذكية ومعالجة البيانات وعمليات الخوارزمية المعقدة. وتتمثل مهمتها الأساسية في إنشاء zk-SNARKs تتحقق من صحة الحسابات دون الكشف عن تفاصيل التنفيذ. من خلال تقنية SNARKs ، يمكن التحقق من هذه البراهين خارج السلسلة ، ولا يحتاج المدققون إلى إعادة تنفيذ عملية الحساب بأكملها على البلوكتشين ، ودفع تكاليف حسابية باهظة الثمن.

بالإضافة إلى ذلك ، لا يقتصر تصميم zkVM على المعاملات الأصول الرقمية ، حيث يسمح تعدد استخداماته بنشره في سيناريوهات تطبيق طويل ، مثل معالجة البيانات الطبية ، وإدارة الموردين ، وأنظمة التصويت السرية ، وما إلى ذلك ، وكلها تحتاج إلى التحقق من صحة منطق المعالجة مع ضمان أمان البيانات.

zkVM مقابل الأجهزة الظاهرية الأخرى

تشير VM التقليدية عادة إلى بيئة حوسبة كاملة افتراضية على الأجهزة المادية ، وتتمثل الوظيفة الأساسية في محاكاة بيئة الأجهزة ، مما يسمح بتشغيل أنظمة التشغيل أو التطبيقات الأطول على نفس الأجهزة المادية. تحقق هذه الأجهزة الافتراضية وظائفها بشكل أساسي من خلال تقنية المحاكاة الافتراضية للأجهزة والعزل على مستوى نظام التشغيل. وهي عادة لا تنطوي على عملية التحقق التشفير من التطبيقات أو البيانات التي تعمل عليها.

تستخدم الأجهزة الظاهرية صفر المعرفة (zkVMs) zk-SNARKs لضمان صحة عملية تنفيذ البرنامج ، والتي تنطبق على أي برنامج يمكن تجميعه وتشغيله على جهاز افتراضي. تم تصميم zkVM لتوفير نظام أساسي مشترك للتحقق من الحوسبة لمجموعة متنوعة من حالات الاستخدام ويدعم أطول لغات البرمجة مثل Rust و C / C ++ و Go ، مما يسمح للمطورين بإنشاء تطبيقات باستخدام لغاتهم المألوفة. تميل عملية الحساب والتحقق من الصحة إلى أن تكون أكثر استهلاكا للوقت من الأجهزة الظاهرية التقليدية ، ** لأن إنشاء zk-SNARKs عملية مكثفة من الناحية الحسابية تتطلب موارد حوسبة كبيرة ، مما يحد إلى حد كبير من سرعة معالجة المعاملات (TPS) **. في حين أن تقنية ZK الحالية قد أحرزت تقدما كبيرا في توليد البراهين الفردية ، إلا أن قدرتها على التعامل مع المعاملات واسعة النطاق في ظل ظروف التحميل العالية لا تزال محدودة. يمكن أن يستغرق إنشاء كل دليل في أي مكان من ثوان إلى دقائق ، وهو قيد على التطبيقات التي تتطلب إنتاجية عالية ، مثل أنظمة معالجة الدفع واسعة النطاق.

zkEVM هو تطبيق محدد ل zkVM مصمم للنظام البيئي إثيريوم لتعزيز قابلية التوسع في إثيريوم من خلال zk-SNARKs. إنه متوافق تماما مع أدوات العقود الذكية والتطوير الخاصة ب إثيريوم ، مثل Solidity و Vyper ، ويمكن ترحيل تطبيقات إثيريوم الحالية بسلاسة إلى zkEVM دون أي تعديلات. لذلك ، فإن zkEVM يشبه إلى حد كبير إصدارا محسنا محددا من إثيريوم.

**zkVM مشاريع ذات صلة **

على الرغم من تحديات تقنية zk ، لا يزال هناك بعض أطراف المشروع في السوق التي أظهرت قوتها التقنية في تطوير حلول zkVM.

هزة: أداء ممتاز

في 9 أبريل ، أصدرت a16z تطبيقا أوليا لحل zkVM الخاص بها ، Jolt ، وهو نوع جديد من zkVM سريع وأسهل للمطورين لتوسيع نطاق التعليمات البرمجية وتدقيقها.

على عكس zkVMs الأخرى القائمة على إطار عمل STARK ، تستفيد Jolt من معلمات البحث Lasso والتقنيات القائمة على sumcheck. لا يبسط هذا النهج المبتكر تنفيذ تعليمات الجهاز الظاهري الجديدة فحسب ، بل يحسن أيضا السرعة الإجمالية للنظام. تم تصميم Jolt مع مراعاة سهولة الاستخدام والكفاءة ، وقاعدة التعليمات البرمجية الخاصة به مبسطة للغاية ، مع 50 سطرا فقط من كود Rust لكل تعليمات CPU في Jolt. بالإضافة إلى ذلك ، فإن أداء Jolt ممتاز ، حيث يؤدي zk-SNARKs أسرع بأكثر من 5 مرات من RISC Zero وأسرع 2 مرة من SP1 في الاختبارات المعيارية الأولية.

RISC Zero: التعامل بكفاءة مع العمليات الحسابية المعقدة

RISC Zero هو zkVM بهيكل SNARK متكرر ، يتميز بنهج متكرر يدعم البراهين المتداخلة داخل بعضها البعض. في تقنية SNARKs ، يمكن للتكرار تقسيم البراهين المعقدة إلى براهين أصغر وأكثر قابلية للإدارة. يمكن التحقق من هذه البراهين الصغيرة بشكل مستقل ودمجها في النهاية في دليل كبير كامل ، وهي عملية لا تؤثر على صحة الإثبات. يعد RISC Zero فريدا من نوعه في نهجه العودي ، والذي يدمج بسلاسة أطول طبقات البراهين في سلسلة واحدة من البراهين ، مما يقلل من الحمل الحسابي وكمية البيانات التي تحتاج إلى معالجة ، مع الحفاظ على أمان وسلامة عملية التحقق عبر أطول الخطوات الحسابية.

ميزة فريدة أخرى ل RISC Zero هي أنه يستخدم مجموعة تعليمات RISC-V ، وهي ISA قياسية مفتوحة (بنية مجموعة التعليمات) مصممة لقابلية التوسع وقابلية التوسع. يضمن هذا الاختيار أن RISC Zero يمكنه الاستفادة من نظام بيئي واسع من الأدوات الدعم ، مما يسهل الوصول إلى الأنظمة الحالية والاندماج فيها مقارنة ب zkVMs الأخرى التي قد تستخدم بنية ملكية أو أقل عمومية.

في العام الماضي ، نجحوا في إغلاق جولة التمويل من السلسلة A بقيمة 40 مليون دولار. قادت الجولة البلوكتشين كابيتال ، بمشاركة مستثمرين بارزين آخرين بما في ذلك Bain Capital مجال العملات الرقمية و Galaxy Digital و IOSG Ventures و RockawayX و Maven 11 و Fenbushi Capital و Delphi Digital وغيرها.

موجز: صديق للمطورين

طورت Succinct zkVM SP1 ، وهو مصمم لتنفيذ التعليمات البرمجية المكتوبة بلغة Rust أو أي لغة أخرى يمكن تجميعها عبر LLVM ، مما يوفر قدرا أكبر من المرونة وسهولة الاستخدام. تدعم SP1 بنية معيارية ، مما يسمح للمطورين بتخصيص وظائفها وتوسيعها من خلال “التحويل البرمجي المسبق”. يشير التجميع المسبق إلى وحدات محددة يمكن إضافتها أو تعديلها بواسطة المطورين والتي تعزز وظائف الجهاز الظاهري الأساسي وتجعله أكثر كفاءة للتعامل مع مهام أو عمليات محددة.

بالإضافة إلى ذلك ، تقوم SP1 ببناء شبكة من أدوات إثبات اللامركزية ، مما يبسط نشر الإثباتات وتنفيذها ، وبالتالي اسقاط عتبة استخدام أساليب التشفير المتقدمة. تمكن الشبكة المطورين من إنشاء إثباتات بكفاءة بنقرة واحدة ، مما يوفر نهجا مبسطا.

في مارس ، أغلقت Succinct جولة التمويل بقيمة 55 مليون دولار. قادت Paradigm الجولة التمويل مع مستثمرين بما في ذلك Robot Ventures و Bankless Ventures و Geometry و Sreeram Kannan من المستثمر الملاك Eigenlayer والمؤسس المشارك لشركة Polygon سانديب نايلوال. في 13 مايو ، أعلنت Succinct عن إطلاق SP1 Testnet.

تايكو: أطول نظام إثبات

بدأت Taiko في الانتقال من zkEVM إلى zkVM ، و zkVM فريدة من نوعها في استخدامها لأطول أنظمة الإثبات. تم اقتراح مفهوم الإثبات الأطول من قبل Vitalik ، وقد أظهرت Taiko نفسها لتكون أول مشروع ينفذ المفهوم وسوف الدعم مباشرة نظام إثبات الشوق هذا عندما يبدأ تشغيل الشبكة الرئيسية في نهاية مايو. يسمح هذا النظام ل zkVM من Taiko بإنشاء أطول أنواع البراهين ، مما يحسن أمان وقوة النظام. حتى إذا كانت هناك مشكلة في أحد أنواع تصديق ، يمكن للأنواع الأخرى من تصديق الاستمرار في ضمان الأداء السليم للنظام واكتشاف أي انتقالات حالة خاطئة في الوقت المناسب. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام نظام إثبات إثبات Halo2-KZG للحفاظ على الحسابات المعقدة والمعاملات واسعة النطاق فعالة ومنخفضة التكلفة.

في مارس ، أغلقت Taiko جولة التمويل من السلسلة A بقيمة 15 مليون دولار بقيادة Lightspeed Faction و Hashed و Generative Ventures و عملة Bay Capital ، بمشاركة Wintermute Ventures و Flow Traders و Amber Group و OKX Ventures و GSR وغيرها.

ZKM: بنية MIPS بسيطة ومستقرة

يستخدم ZKM ، وهو مشروع zkVM تحتضنه مؤسسة Metis ، بنية MIPS ويجمعها مع zk-SNARKs لإنشاء zk الآلة الافتراضية **. ** يجعل هذا التصميم ZKP أكثر بروتوكول للمعالجة الحسابية داخل النظام ، وتسريع العمليات وتقليل النفقات الحسابية المرتبطة بتنفيذ ZKP بروتوكول وحده. وتستخدم أطول zkVMs الحالية Rust ، بينما توفر ZKM الدعم أصلية ل Golang.

MIPS (معالج دقيق بدون مراحل خط أنابيب متشابكة) هو الجيل الأول من بنية الكمبيوتر لمجموعة التعليمات المخفضة. مجموعة تعليمات MIPS بسيطة ومستقرة نسبيا ، ويمكن استخدامها على نطاق واسع في مجموعة واسعة من أجهزة الحوسبة والأنظمة المدمجة ، ولديها براعة جيدة وقدرة على التكيف ، ويمكن أن تكون أنظمة ZKM القائمة على بنية MIPS أسهل في التطوير والنشر.

يقسم zkMIPS برنامج MIPS بأكمله إلى أطول شرائح. ثم يتم تقسيم التعليمات الخاصة بكل جزء إلى أربعة أنواع وتجميعها في أربعة جداول وحدة مناظرة. يستخدم zkMIPS طريقة STARK تصديق للتحقق بشكل مستقل من التعليمات الموجودة في كل جدول وحدة نمطية ، مما يضمن صحة كل عملية في الجدول وأن كل تعليمات في جزء البرنامج موجودة في جدول الوحدة النمطية المقابل لها. بعد ذلك، تحقق من أن تسلسل التنفيذ لكل مقطع برنامج يطابق تنفيذ البرنامج بأكمله. وبهذه الطريقة ، حتى البرامج المنفذة خارج السلسلة يمكن التحقق منها داخل السلسلة ، مما يعزز الشفافية والثقة في تنفيذ البرنامج.

أطلقت ZKM مؤخرا Entangled Rollups ، وهي بنية تحتية جديدة للتشغيل البيني تقلل من الثقة ، وتستفيد من zkMIPS لبناء إطار عمل للتشغيل البيني غير موثوق به ولامركزي. على عكس جسور zk التابعة لجهات خارجية والتي تتحقق فقط من عمليات نقل الأصول من خلال اللقطات ، يمكن التحقق من جميع الحسابات ، لذا فهي آمنة للغاية. مفتاح قابلية التشغيل البيني هذه هو وجود آلية تصديق مشتركة تولد البراهين على البلوكتشين واحد ثم تتحقق من صحتها على البلوكتشين آخر. أحد الأشياء التي تميز ZKM عن zkVMs الأخرى هو أنه يمكنه إنشاء zk-SNARKs واحد لجميع العمليات. تقوم ZKM بتضمين الأمان في الطبقة الأساسية لبنية CPU / MIPS ، بحيث يمكن لجميع البرامج الموجودة أعلى البنية الاستمتاع بنفس الأمان دون الحاجة إلى عملية zk-SNARKs منفصلة لكل برنامج.

بالإضافة إلى ذلك ، تتميز ZKM بما يلي:

النظرة المستقبلية ل zkVM

مع النضج المستمر للتكنولوجيا البلوكتشين والاستكشاف المستمر للشركات المتطورة ، يتحسن أداء zkVM باستمرار ، ويمكننا أن نتوقع أن zkVM ستلعب دورا متزايد الأهمية في عالم التشفير وتصبح جزءا من التكنولوجيا الرئيسية. خاصة في الوقت الذي تتزايد فيه حساسية البيانات والحاجة إلى أمان عبر السلاسل ، يتم تكييف القدرات التي توفرها zkVM مع طلب السوق. نتطلع إلى التغلب على الصعوبات التقنية المختلفة ، مثل تحسين الدوائر وتحسين نظام الإثبات ، وإطلاق zkVM الذي يتكيف تماما مع لغات البرمجة المختلفة ، مما يجلب المزيد من مطوري طويل إلى العصر الجديد من Web3 ".