zkEVM meningkatkan narasi zkVM, mengapa lima proyek inti ini patut diperhatikan?

Teknologi Zk-SNARKs (ZKP) sangat penting dalam menemukan solusi untuk skalabilitas dan efisiensi komputasi Blockchain. zkVM (Zero-Knowledge Virtual Machine) adalah salah satu aplikasi spesifik dari teknologi ini. zkVM, sebagai platform komputasi tujuan umum berdasarkan ZKP, mampu memverifikasi kebenaran perhitungan tanpa mengungkapkan detail eksekusi. Ini juga mendukung pemrosesan off-chain tugas komputasi intensif, dan hanya mengirimkan hasil verifikasi ke Blockchain, yang sangat meningkatkan skalabilitas Blockchain. Saat ini, solusi zkVM sedang dikembangkan untuk proyek terpanjang di pasar, seperti a16z, Taiko, ZKM, dll.

Pengantar zkVM

zkVM adalah platform komputasi tujuan umum berdasarkan zk-SNARKs yang dapat melakukan berbagai tugas komputasi, termasuk smart contract, pemrosesan data, dan operasi algoritma yang kompleks. Fungsi intinya adalah untuk menghasilkan zk-SNARKs yang memverifikasi kebenaran perhitungan tanpa mengungkapkan rincian eksekusi. Melalui teknologi SNARKs, bukti-bukti ini dapat diverifikasi off-chain, dan validator tidak perlu mengeksekusi ulang seluruh proses komputasi di Blockchain, membayar biaya komputasi yang mahal.

Selain itu, desain zkVM tidak terbatas pada transaksi Aset Kripto, fleksibilitasnya memungkinkannya untuk digunakan dalam skenario aplikasi long, seperti pemrosesan data medis, manajemen Rantai Pasokan, sistem pemungutan suara rahasia, dll., yang semuanya perlu memverifikasi kebenaran logika pemrosesan sambil memastikan keamanan data.

zkVM vs. Mesin Virtual lainnya

VM tradisional biasanya mengacu pada lingkungan komputasi lengkap yang divirtualisasi pada perangkat keras fisik, dan fungsi intinya adalah untuk mensimulasikan lingkungan perangkat keras, memungkinkan sistem operasi atau aplikasi terpanjang berjalan pada perangkat keras fisik yang sama. Mesin virtual ini terutama mencapai fungsinya melalui teknologi virtualisasi perangkat keras dan isolasi di tingkat sistem operasi. Mereka biasanya tidak melibatkan proses verifikasi enkripsi aplikasi atau data yang berjalan pada mereka.

Mesin virtual tanpa pengetahuan (zkVMs) menggunakan zk-SNARKs untuk memastikan kebenaran proses eksekusi program, yang berlaku untuk program apa pun yang dapat dikompilasi dan dijalankan pada mesin virtual. zkVM dirancang untuk menyediakan platform verifikasi komputasi umum untuk berbagai kasus penggunaan dan mendukung bahasa pemrograman terpanjang seperti Rust, C / C ++, dan Go, memungkinkan pengembang untuk membangun aplikasi menggunakan bahasa yang mereka kenal. Proses komputasi dan validasi cenderung lebih memakan waktu daripada VM tradisional,** karena menghasilkan zk-SNARKs adalah proses komputasi intensif yang membutuhkan sumber daya komputasi yang signifikan, yang sebagian besar membatasi kecepatan pemrosesan transaksi (TPS)**. Sementara teknologi ZK saat ini telah membuat kemajuan signifikan dalam pembuatan bukti individu, kemampuannya untuk menangani transaksi skala besar dalam kondisi beban tinggi masih terbatas. Pembuatan setiap bukti dapat berlangsung dari detik hingga menit, yang merupakan batasan untuk aplikasi yang memerlukan throughput tinggi, seperti sistem pemrosesan pembayaran skala besar.

zkEVM adalah implementasi khusus zkVM yang dirancang untuk ekosistem Ethereum guna meningkatkan skalabilitas Ethereum melalui zk-SNARKs. Ini sepenuhnya kompatibel dengan alat smart contract dan pengembangan Ethereum, seperti Solidity dan Vyper, dan aplikasi Ethereum yang ada dapat dimigrasikan dengan mulus ke zkEVM tanpa modifikasi apa pun. Oleh karena itu, zkEVM lebih seperti versi Ethereum khusus yang dioptimalkan.

Proyek Terkait zkVM

Terlepas dari tantangan teknologi zk, masih ada beberapa pihak proyek di pasar yang telah menunjukkan kekuatan teknis mereka dalam mengembangkan solusi zkVM.

Jolt: Performa luar biasa

Pada tanggal 9 April, a16z merilis implementasi awal solusi zkVM-nya, Jolt, jenis zkVM baru yang cepat dan lebih mudah bagi pengembang untuk menskalakan dan mengaudit kode.

Tidak seperti zkVM lain berdasarkan kerangka kerja STARK, Jolt memanfaatkan parameter pencarian Lasso dan teknik berbasis sumcheck. Pendekatan inovatif ini tidak hanya menyederhanakan implementasi instruksi mesin virtual baru, tetapi juga meningkatkan kecepatan keseluruhan sistem. Jolt dirancang dengan mempertimbangkan kemudahan penggunaan dan efisiensi, dan basis kodenya sangat efisien, dengan hanya 50 baris kode Rust per instruksi CPU di Jolt. Selain itu, kinerja Jolt sangat baik, berkinerja zk-SNARKs lebih dari 5x lebih cepat dari RISC Zero dan 2x lebih cepat dari SP1 dalam tes benchmark awal.

RISC Zero: Secara efisien menangani perhitungan yang rumit

RISC Zero adalah zkVM dengan struktur SNARK rekursif, ditandai dengan pendekatan rekursif yang mendukung bukti bersarang satu sama lain. Dalam teknologi SNARKs, rekursi dapat memecah bukti kompleks menjadi bukti yang lebih kecil dan lebih mudah dikelola. Bukti kecil ini dapat diverifikasi secara independen dan akhirnya digabungkan menjadi bukti besar yang lengkap, sebuah proses yang tidak mempengaruhi validitas bukti. RISC Zero unik dalam pendekatan rekursifnya, yang dengan mulus mengintegrasikan lapisan bukti terpanjang ke dalam satu rantai bukti, mengurangi beban komputasi dan jumlah data yang perlu diproses, sambil menjaga keamanan dan integritas proses verifikasi di seluruh langkah komputasi terpanjang.

Fitur unik lain dari RISC Zero adalah ia menggunakan set instruksi RISC-V, ISA standar terbuka (arsitektur set instruksi) yang dirancang untuk skalabilitas dan skalabilitas. Pilihan ini memastikan bahwa RISC Zero dapat memanfaatkan ekosistem alat dan dukungan yang luas, membuatnya lebih mudah untuk mengakses dan mengintegrasikan ke dalam sistem yang ada daripada zkVM lain yang mungkin menggunakan arsitektur eksklusif atau kurang generik.

Tahun lalu, mereka berhasil menutup putaran funding Seri A senilai $ 40 juta. Putaran ini dipimpin oleh Blockchain Capital, dengan partisipasi dari investor terkenal lainnya termasuk Bain Capital Kripto, Galaxy Digital, IOSG Ventures, RockawayX, Maven 11, Fenbushi Capital, Delphi Digital, dan lainnya.

Ringkas: Ramah pengembang

Succinct telah mengembangkan zkVM SP1, yang dirancang untuk mengeksekusi kode yang ditulis dalam Rust atau bahasa lain yang dapat dikompilasi melalui LLVM, memberikan fleksibilitas dan kemudahan penggunaan yang lebih besar. SP1 mendukung arsitektur modular, memungkinkan pengembang untuk menyesuaikan dan memperluas fungsinya melalui “pra-kompilasi”. Prakompilasi mengacu pada modul khusus yang dapat ditambahkan atau dimodifikasi oleh pengembang yang meningkatkan fungsionalitas mesin virtual inti dan membuatnya lebih efisien untuk menangani tugas atau operasi tertentu.

Selain itu, SP1 membangun jaringan Desentralisasi provers, menyederhanakan penyebaran dan pelaksanaan bukti, sehingga Drop ambang batas untuk menggunakan metode enkripsi lanjutan. Jaringan ini memungkinkan pengembang untuk secara efisien menghasilkan bukti dengan satu klik, memberikan pendekatan yang efisien.

Pada bulan Maret, Succinct menutup putaran funding senilai $ 55 juta. Putaran funding dipimpin oleh Paradigm dengan investor termasuk Robot Ventures, Bankless Ventures, Geometry, dan Sreeram Kannan dari angel investor Eigenlayer dan salah satu pendiri Polygon Sandeep Nailwal. Pada tanggal 13 Mei, Succinct mengumumkan peluncuran SP1 Testnet.

Taiko: sistem bukti terpanjang

Taiko telah mulai beralih dari zkEVM ke zkVM, dan zkVM-nya unik dalam penggunaan sistem bukti terpanjang. Konsep bukti terpanjang diusulkan oleh Vitalik, dan Taiko telah menunjukkan dirinya sebagai proyek pertama yang menerapkan konsep tersebut dan akan langsung dukungan sistem bukti kerinduan ini ketika Mainnet ditayangkan pada akhir Mei. Sistem ini memungkinkan zkVM Taiko untuk menghasilkan jenis bukti terpanjang, meningkatkan keamanan dan ketahanan sistem. Bahkan jika ada masalah dengan salah satu jenis attestation, jenis attestation lainnya dapat terus memastikan berfungsinya sistem dan mendeteksi transisi keadaan palsu secara tepat waktu. Selain itu, sistem proof-of-proof Halo2-KZG digunakan untuk menjaga perhitungan kompleks dan transaksi skala besar tetap efisien dan berbiaya rendah.

Pada bulan Maret, Taiko menutup putaran Seri A funding senilai $ 15 juta yang dipimpin bersama oleh Lightspeed Faction, Hashed, Generative Ventures, dan Token Bay Capital, dengan partisipasi dari Wintermute Ventures, Flow Traders, Amber Group, OKX Ventures, dan GSR, antara lain.

ZKM: Arsitektur MIPS Sederhana dan Stabil

ZKM, proyek zkVM yang diinkubasi oleh Metis Foundation, menggunakan arsitektur MIPS dan menggabungkannya dengan zk-SNARKs untuk membuat zk Virtual Machine**. **Desain ini membuat ZKP lebih protokol untuk pemrosesan komputasi di dalam sistem, mempercepat operasi dan mengurangi overhead komputasi yang terkait dengan penerapan protokol ZKP saja. Dan paling lama dari zkVM saat ini menggunakan Rust, sementara ZKM menyediakan dukungan asli untuk Golang.

MIPS (Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages) adalah generasi pertama dari arsitektur komputer set instruksi yang dikurangi. Set instruksi MIPS relatif sederhana dan stabil, dapat digunakan secara luas dalam berbagai perangkat komputasi dan sistem embedded, memiliki fleksibilitas dan kemampuan beradaptasi yang baik, dan sistem ZKM berdasarkan arsitektur MIPS dapat lebih mudah dikembangkan dan digunakan.

zkMIPS membagi seluruh program MIPS menjadi segmen terpanjang. Instruksi untuk setiap segmen kemudian dibagi menjadi empat jenis dan dikelompokkan menjadi empat tabel modul yang sesuai. zkMIPS menggunakan metode STARK attestation untuk memverifikasi instruksi secara independen di setiap tabel modul, memastikan bahwa setiap operasi dalam tabel sudah benar dan bahwa setiap instruksi di segmen program terkandung dalam tabel modul yang sesuai. Setelah itu, verifikasi bahwa urutan eksekusi setiap segmen program cocok dengan eksekusi seluruh program. Dengan cara ini, bahkan program yang dijalankan off-chain dapat diverifikasi on-chain, meningkatkan transparansi dan kepercayaan dalam pelaksanaan program.

ZKM baru-baru ini meluncurkan Entangled Rollups, infrastruktur interoperabilitas kerinduan baru yang diminimalkan kepercayaan, memanfaatkan zkMIPS untuk membangun kerangka kerja interoperabilitas kerinduan yang tidak dapat dipercaya dan terdesentralisasi. Tidak seperti jembatan zk pihak ketiga yang hanya memverifikasi transfer aset melalui snapshot, semua perhitungan dapat diverifikasi, sehingga sangat aman. Kunci interoperabilitas ini adalah adanya mekanisme attestation umum yang menghasilkan bukti di satu Blockchain dan kemudian memvalidasinya di Blockchain lain. Salah satu hal yang membedakan ZKM dari zkVM lainnya adalah dapat menghasilkan satu zk-SNARKs untuk semua operasi. ZKM menanamkan keamanan ke dalam lapisan dasar arsitektur CPU / MIPS, sehingga semua perangkat lunak di atas arsitektur dapat menikmati keamanan yang sama tanpa perlu proses zk-SNARKs terpisah untuk setiap perangkat lunak.

Selain itu, ZKM memiliki fitur sebagai berikut:

Prospek masa depan zkVM

Dengan kematangan teknologi Blockchain yang berkelanjutan dan eksplorasi berkelanjutan dari perusahaan-perusahaan mutakhir, kinerja zkVM terus meningkat, dan kita dapat meramalkan bahwa zkVM akan memainkan peran yang semakin penting di dunia enkripsi dan menjadi bagian dari teknologi utama. Apalagi di saat sensitivitas data dan kebutuhan akan keamanan cross-chain semakin meningkat, kemampuan yang diberikan zkVM disesuaikan dengan permintaan pasar. Kami berharap dapat mengatasi berbagai kesulitan teknis, seperti pengoptimalan sirkuit dan pengoptimalan sistem bukti, dan meluncurkan zkVM yang disesuaikan dengan sempurna ke berbagai bahasa pemrograman, membawa lebih banyak pengembang long ke era baru Web3."