zkEVMはナラティブをアップグレードします zkVM、なぜこれら5つのコアプロジェクトは注目に値するのでしょうか?

Zk-SNARKs(ZKP)テクノロジーは、ブロックチェーンのスケーラビリティと計算効率のソリューションを見つける上で特に重要です。 zkVM(ゼロ知識仮想マシン)は、このテクノロジーの特定のアプリケーションの1つです。 zkVMは、ZKPをベースとした汎用コンピューティングプラットフォームとして、実行内容を明らかにすることなく、計算の正確性を検証することができます。 また、計算負荷の高いタスクのオフチェーン処理をサポートし、検証結果のみをブロックチェーンに送信するため、ブロックチェーンのスケーラビリティが大幅に向上します。 現在、zkVMソリューションは、a16z、Taiko、ZKMなど、市場で最も長いプロジェクト向けに開発されています。

zkVMの紹介

zkVMは、zk-SNARKsをベースにした汎用コンピューティングプラットフォームであり、スマートコントラクト、データ処理、複雑なアルゴリズム操作など、さまざまなコンピューティングタスクを実行できます。 その中核となる機能は、実行の詳細を明らかにすることなく計算の正確性を検証するzk-SNARKsを生成することです。 SNARKsテクノロジーにより、これらの証明はオフチェーンで検証でき、バリデータはブロックチェーン上で計算プロセス全体を再実行する必要がなく、高価な計算コストを支払う必要はありません。

さらに、zkVMの設計は暗号資産トランザクションに限定されず、その汎用性により、医療データ処理、サプライチェーン管理、秘密投票システムなどのロングアプリケーションシナリオに展開できます。

zkVM と他の仮想マシンの比較

従来のVMは通常、物理ハードウェア上で仮想化された完全なコンピューティング環境を指し、コア機能はハードウェア環境をシミュレートし、最も長いオペレーティングシステムまたはアプリケーションを同じ物理ハードウェア上で実行できるようにすることです。 これらの仮想マシンは、主にハードウェア仮想化テクノロジとオペレーティング システム レベルでの分離によって機能を実現します。 通常、アプリケーションまたはアプリケーションで実行されているデータの暗号化検証プロセスは含まれません。

ゼロ知識仮想マシン (zkVM) は、zk-SNARKs を使用して、仮想マシン上でコンパイルおよび実行できるすべてのプログラムに適用できるプログラム実行プロセスの正確性を確保します。 zkVMは、さまざまなユースケースに対応する共通のコンピューティング検証プラットフォームを提供するように設計されており、Rust、C/C++、Goなどの最長のプログラミング言語をサポートしているため、開発者は使い慣れた言語を使用してアプリケーションを構築できます。 zk-SNARKs の生成は計算負荷の高いプロセスであり、大量のコンピューティング リソースを必要とするため、トランザクション処理速度 (TPS)** が大幅に制限されるため、計算と検証のプロセスは従来の VM よりも時間がかかる傾向があります**。 現在のZKテクノロジーは、個々のプルーフの生成において大きな進歩を遂げていますが、高負荷条件下での大規模なトランザクションを処理する能力にはまだ限界があります。 各配達確認の生成には数秒から数分かかる場合があり、これは大規模な支払い処理システムなど、高いスループットを必要とするアプリケーションの制限です。

zkEVM は、イーサリアム エコシステム向けに設計された zkVM の特定の実装であり、zk-SNARKs を通じて イーサリアム のスケーラビリティを強化します。 SolidityやVyperなどのイーサリアムのスマートコントラクトや開発ツールと完全に互換性があり、既存のイーサリアムアプリケーションを変更せずにzkEVMにシームレスに移行できます。 したがって、zkEVMはイーサリアムの特定の最適化されたバージョンのようなものです。

zkVM 関連プロジェクト

zkテクノロジーの課題にもかかわらず、市場にはzkVMソリューションの開発において技術的な強みを実証したプロジェクト関係者がまだ存在します。

Jolt: 優れたパフォーマンス

4月9日、a16zはzkVMソリューション「Jolt」の初期実装をリリースしたが、これは開発者がコードのスケーリングと監査を迅速かつ容易に行うことができる新しいタイプのzkVMである。

STARKフレームワークに基づく他のzkVMとは異なり、JoltはLassoルックアップパラメータとsumcheckベースの手法を利用します。 この革新的なアプローチにより、新しい仮想マシン命令の実装が簡素化されるだけでなく、システム全体の速度も向上します。 Joltは使いやすさと効率を念頭に置いて設計されており、そのコードベースは非常に合理化されており、JoltのCPU命令ごとに50行のRustコードしかありません。 さらに、Joltのパフォーマンスは優れており、最初のベンチマークテストでは、RISC Zeroの5倍以上、SP1の2倍の速度でzk-SNARKsを実行します。

RISC Zero: 複雑な計算を効率的に処理する

RISC Zeroは、再帰的なSNARK構造を持つzkVMであり、互いにネストされた証明をサポートする再帰的なアプローチを特徴としています。 SNARKs技術では、再帰は複雑な証明をより小さく、より管理しやすい証明に分解することができます。 これらの小さな証明は独立して検証され、最終的には完全な大きな証明にマージされ、証明の有効性に影響を与えないプロセスになります。 RISC Zeroは、最も長い証明の層を単一の証明チェーンにシームレスに統合し、計算負荷と処理する必要があるデータの量を減らしながら、最も長い計算ステップで検証プロセスのセキュリティと整合性を維持する再帰的アプローチでユニークです。

RISC Zeroのもう一つのユニークな特徴は、拡張性とスケーラビリティのために設計されたオープンスタンダードのISA(命令セットアーキテクチャ)であるRISC-V命令セットを使用していることです。 この選択により、RISC Zeroはツールとサポートの幅広いエコシステムを活用でき、独自のアーキテクチャや汎用性の低いアーキテクチャを使用する可能性のある他のzkVMよりも、既存のシステムへのアクセスと統合が容易になります。

昨年、彼らは4,000万ドルのシリーズA資金調達ラウンドを成功裏に終了しました。 このラウンドはブロックチェーンキャピタルが主導し、ベインキャピタル暗号資産、ギャラクシーデジタル、IOSGベンチャーズ、ロッカウェイX、メイヴン11、フェンブシキャピタル、デルファイデジタルなどの著名な投資家が参加しました。

簡潔: 開発者に優しい

Succinctは、RustやLLVMでコンパイルできる他の言語で書かれたコードを実行するように調整されたzkVM SP1を開発し、柔軟性と使いやすさを向上させました。 SP1 はモジュラー アーキテクチャをサポートしているため、開発者は “プリコンパイル” によって機能をカスタマイズおよび拡張できます。 プリコンパイルとは、開発者が追加または変更できる特定のモジュールを指し、コア仮想マシンの機能を強化し、特定のタスクや操作をより効率的に処理できるようにします。

さらに、SP1 は分散化証明者のネットワークを構築し、証明の展開と実行を簡素化し、高度な暗号化方法を使用するためのしきい値をドロップします。 このネットワークにより、開発者はワンクリックで効率的に配達確認を生成でき、合理化されたアプローチを提供できます。

3月、Succinct は 5,500 万ドルの資金調達ラウンドを完了しました。 資金調達ラウンドはParadigmが主導し、Robot Ventures、Bankless Ventures、Geometry、エンジェル投資家のEigenlayerのSreeram Kannan、Polygonの共同創設者Sandeep Nailwalなどの投資家が参加しました。 5月13日、Succinct は SP1 テストネットのリリースを発表した。

太鼓:最長プルーフシステム

TaikoはzkEVMからzkVMへの移行を開始しており、そのzkVMは最も長いプルーフシステムを使用しているという点でユニークです。 最長の証明コンセプトはVitalikによって提案され、Taikoはコンセプトを実装する最初のプロジェクトであることを示しており、5月末にメインネットが稼働すると、この待望の証明システムを直接サポートします。 このシステムにより、TaikoのzkVMは最も長いタイプの証明を生成でき、システムのセキュリティと堅牢性が向上します。 認証の種類の 1 つに問題がある場合でも、他の種類の認証は引き続きシステムの適切な機能を保証し、誤った状態遷移をタイムリーに検出できます。 さらに、Halo2-KZGプルーフシステムを使用して、複雑な計算と大規模なトランザクションを効率的かつ低コストに保ちます。

3月、Taikoは、Lightspeed Faction、Hashed、Generative Ventures、トークンベイキャピタルが共同で主導し、Wintermute Ventures、Flow Traders、Amber Group、OKX Ventures、GSRなどが参加した1,500万ドルのシリーズA資金調達ラウンドを完了しました。

ZKM: MIPSアーキテクチャはシンプルで安定している

メティス財団がインキュベートしたzkVMプロジェクトであるZKMは、MIPSアーキテクチャを使用し、それをzk-SNARKsと組み合わせてzk 仮想マシン**を作成します。 **この設計により、システム内の計算処理のためのZKPプロトコルが増え、操作が高速化され、ZKPプロトコルのみの実装に関連する計算オーバーヘッドが削減されます。 また、現在のzkVMの中で最も長いものはRustを使用していますが、ZKMはGolangのネイティブサポートを提供します。

MIPS(Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages)は、第1世代の縮小命令セットコンピュータアーキテクチャです。 MIPS命令セットは比較的シンプルで安定しており、幅広いコンピューティングデバイスや組み込みシステムで広く使用でき、汎用性と適応性に優れており、MIPSアーキテクチャに基づくZKMシステムの開発と展開が容易です。

zkMIPS は、MIPS プログラム全体を最も長いセグメントに分割します。 次に、各セグメントの命令が 4 つのタイプに分割され、対応する 4 つのモジュール テーブルにグループ化されます。 zkMIPS は、STARK 認証方式を使用して、各モジュールテーブル内の命令を個別に検証し、テーブル内のすべての操作が正しいこと、およびプログラムセグメント内の各命令が対応するモジュールテーブルに含まれていることを確認します。 その後、各プログラムセグメントの実行順序がプログラム全体の実行と一致することを確認します。 このようにして、オフチェーンで実行されたプログラムでもオンチェーンで検証でき、プログラム実行の透明性と信頼性が向上します。

ZKMは最近、zkMIPSを活用してトラストレスで分散型の憧れの相互運用性フレームワークを構築する、信頼を最小化した新しい憧れの相互運用性インフラストラクチャであるEntangled Rollupsを立ち上げました。 スナップショットを介してアセットの転送のみを検証するサードパーティのzkブリッジとは異なり、すべての計算を検証できるため、非常に安全です。 この相互運用性の鍵は、あるブロックチェーンで証明を生成し、別のブロックチェーンで検証する共通の認証メカニズムの存在です。 ZKMが他のzkVMと異なる点の1つは、すべての操作に対して単一のzk-SNARKsを生成できることです。 ZKMはCPU/MIPSアーキテクチャの基盤層にセキュリティを組み込んでいるため、アーキテクチャ上のすべてのソフトウェアは、ソフトウェアごとに個別のzk-SNARKsプロセスを必要とせずに同じセキュリティを享受できます。

さらに、ZKMには次の機能があります。

zkVMの今後の展望

ブロックチェーンテクノロジーの継続的な成熟と最先端の企業の継続的な調査により、zkVMのパフォーマンスは絶えず向上しており、zkVMは暗号化の世界でますます重要な役割を果たし、主要なテクノロジーの一部になると予測できます。 特に、データの機密性とクロスチェーンセキュリティの必要性が高まっている現在、zkVMが提供する機能は市場の需要に適応しています。 回路最適化や証明システムの最適化など、さまざまな技術的困難を克服し、さまざまなプログラミング言語に完全に適応したzkVMを立ち上げ、より多くのロング開発者をWeb3の新時代に連れて行くことを楽しみにしています。」