zkEVM atualiza narrativa zkVM, por que vale a pena prestar atenção a esses cinco projetos principais?

A tecnologia Zk-SNARKs (ZKP) é particularmente importante na busca de soluções para a escalabilidade e eficiência computacional do Blockchain. zkVM (Zero-Knowledge Máquina virtual) é uma das aplicações específicas desta tecnologia. zkVM, como uma plataforma de computação de uso geral baseada em ZKP, é capaz de verificar a correção dos cálculos sem revelar detalhes de execução. Ele também suporta fora da cadeia processamento de tarefas computacionalmente intensivas e apenas envia resultados de verificação para o Blockchain, o que melhora muito a escalabilidade do Blockchain. Atualmente, as soluções zkVM estão sendo desenvolvidas para projetos mais longos do mercado, como a16z, Taiko, ZKM, etc.

Introdução ao zkVM

zkVM é uma plataforma de computação de uso geral baseada em zk-SNARKs que pode executar uma variedade de tarefas de computação, incluindo contratos inteligentes, processamento de dados e operações complexas de algoritmo. Sua principal função é gerar zk-SNARKs que verificam a correção dos cálculos sem revelar detalhes de execução. Através da tecnologia SNARKs, essas provas podem ser verificadas fora da cadeia, e validadores não precisam reexecutar todo o processo de computação no Blockchain, pagando custos computacionais caros.

Além disso, o design do zkVM não se limita a transações Ativos de criptografia, sua versatilidade permite que ele seja implantado em cenários de aplicação longo, como processamento de dados médicos, gerenciamento de Cadeia de fornecimento, sistemas de votação secreta, etc., todos os quais precisam verificar a correção da lógica de processamento, garantindo a segurança dos dados.

zkVM vs. outras máquinas virtuais

O VM tradicional geralmente se refere a um ambiente de computação completo virtualizado em hardware físico, e a função principal é simular o ambiente de hardware, permitindo que sistemas operacionais ou aplicativos mais longos sejam executados no mesmo hardware físico. Essas máquinas virtuais alcançam sua funcionalidade principalmente por meio da tecnologia de virtualização de hardware e isolamento no nível do sistema operacional. Normalmente, não envolvem o processo de verificação encriptação de aplicações ou dados neles executados.

As máquinas virtuais de conhecimento zero (zkVMs) usam zk-SNARKs para garantir a correção do processo de execução do programa, que é aplicável a qualquer programa que possa ser compilado e executado em uma máquina virtual. O zkVM foi projetado para fornecer uma plataforma de verificação de computação comum para uma variedade de casos de uso e suporta linguagens de programação mais longas, como Rust, C/C++ e Go, permitindo que os desenvolvedores criem aplicativos usando suas linguagens familiares. O processo de computação e validação tende a ser mais demorado do que as VMs tradicionais,** porque gerar zk-SNARKs é um processo computacionalmente intensivo que requer recursos de computação significativos, o que limita em grande parte a velocidade de processamento de transações (TPS)**. Embora a tecnologia ZK atual tenha feito progressos significativos na geração de provas individuais, sua capacidade de lidar com transações em grande escala sob condições de alta carga ainda é limitada. A geração de cada prova pode levar de segundos a minutos, o que é uma limitação para aplicações que exigem alto rendimento, como sistemas de processamento de pagamentos em grande escala.

zkEVM é uma implementação específica do zkVM projetada para o ecossistema Ethereum para melhorar a escalabilidade do Ethereum através do zk-SNARKs. É totalmente compatível com as ferramentas de contratos inteligentes e desenvolvimento da Ethereum, como Solidity e Vyper, e os aplicativos Ethereum existentes podem ser perfeitamente migrados para o zkEVM sem modificações. Portanto, o zkEVM é mais parecido com uma versão otimizada específica do Ethereum.

zkVM Projetos Relacionados

Apesar dos desafios da tecnologia zk, ainda existem algumas partes do projeto no mercado que demonstraram sua força técnica no desenvolvimento de soluções zkVM.

Jolt: Excelente desempenho

Em 9 de abril, a a16z lançou uma implementação inicial de sua solução zkVM, Jolt, um novo tipo de zkVM que é rápido e mais fácil para os desenvolvedores escalarem e auditarem o código.

Ao contrário de outros zkVMs baseados na estrutura STARK, o Jolt aproveita os parâmetros de pesquisa do Lasso e as técnicas baseadas em sumcheck. Esta abordagem inovadora não só simplifica a implementação de novas instruções de máquina virtual, mas também melhora a velocidade geral do sistema. Jolt é projetado com facilidade de uso e eficiência em mente, e sua base de código é muito simplificada, com apenas 50 linhas de código Rust por CPU instrução em Jolt. Além disso, o desempenho do Jolt é excelente, zk-SNARKs desempenho mais de 5x mais rápido que o RISC Zero e 2x mais rápido que o SP1 nos testes iniciais de benchmark.

RISC Zero: Lide eficientemente com cálculos complexos

RISC Zero é um zkVM com uma estrutura SNARK recursiva, caracterizada por uma abordagem recursiva que suporta provas aninhadas umas nas outras. Na tecnologia SNARKs, a recursão pode dividir provas complexas em provas menores e mais gerenciáveis. Essas pequenas provas podem ser verificadas de forma independente e, eventualmente, fundidas em uma grande prova completa, um processo que não afeta a validade da prova. O RISC Zero é único em sua abordagem recursiva, que integra perfeitamente as camadas mais longas de provas em uma única cadeia de provas, reduzindo a carga computacional e a quantidade de dados que precisam ser processados, mantendo a segurança e a integridade do processo de verificação em etapas computacionais mais longas.

Outra característica única do RISC Zero é que ele usa o conjunto de instruções RISC-V, um padrão aberto ISA (arquitetura de conjunto de instruções) projetado para escalabilidade e escalabilidade. Essa escolha garante que o RISC Zero possa aproveitar um amplo ecossistema de ferramentas e suporte, facilitando o acesso e a integração em sistemas existentes do que outros zkVMs que podem usar arquiteturas proprietárias ou menos genéricas.

No ano passado, eles fecharam com sucesso uma rodada de financiamento Série A de US$ 40 milhões. A rodada foi liderada pela Blockchain Capital, com a participação de outros investidores notáveis, incluindo Bain Capital Cripto, Galaxy Digital, IOSG Ventures, RockawayX, Maven 11, Fenbushi Capital, Delphi Digital e outros.

Sucinta: Amigável para desenvolvedores

A Succinct desenvolveu o zkVM SP1, que é adaptado para executar código escrito em Rust ou qualquer outra linguagem que possa ser compilada via LLVM, proporcionando maior flexibilidade e facilidade de uso. O SP1 suporta uma arquitetura modular, permitindo que os desenvolvedores personalizem e estendam sua funcionalidade através de “pré-compilação”. A pré-compilação refere-se a módulos específicos que podem ser adicionados ou modificados por desenvolvedores que aprimoram a funcionalidade da máquina virtual principal e a tornam mais eficiente para lidar com tarefas ou operações específicas.

Além disso, o SP1 constrói uma rede de Descentralização provadores, simplificando a implantação e a execução de provas, Gota assim o limite para o uso de métodos avançados de encriptação. A rede permite que os desenvolvedores gerem provas de forma eficiente com um único clique, fornecendo uma abordagem simplificada.

Em março, a Succinct fechou uma rodada financiamento de US$ 55 milhões. A rodada financiamento foi liderada pela Paradigm com investidores como Robot Ventures, Bankless Ventures, Geometry e Sreeram Kannan, da Investidor Anjo Eigenlayer, e Sandeep Nailwal, cofundador da Polygon. Em 13 de maio, a Succinct anunciou o lançamento do SP1 Testnet.

Taiko: sistema de prova mais longa

Taiko começou a transição de zkEVM para zkVM, e seu zkVM é único em seu uso de sistemas de prova mais longa. O conceito de prova mais longa foi proposto por Vitalik, e Taiko mostrou ser o primeiro projeto a implementar o conceito e irá suporte diretamente este sistema de prova de saudade quando o Rede principal entrar em funcionamento no final de maio. Este sistema permite que o zkVM da Taiko gere tipos mais longos de provas, melhorando a segurança e robustez do sistema. Mesmo que haja um problema com um dos atestação tipos, os outros tipos de atestação podem continuar a garantir o bom funcionamento do sistema e detetar quaisquer transições de estado falso em tempo hábil. Além disso, o sistema de prova de prova Halo2-KZG é usado para manter cálculos complexos e transações em grande escala eficientes e de baixo custo.

Em março, a Taiko fechou uma rodada Série A financiamento de US$ 15 milhões coliderada pela Lightspeed Faction, Hashed, Generative Ventures e Token Bay Capital, com participação da Wintermute Ventures, Flow Traders, Amber Group, OKX Ventures e GSR, entre outras.

ZKM: A arquitetura MIPS é simples e estável

ZKM, um projeto zkVM incubado pela Fundação Metis, usa uma arquitetura MIPS e a combina com zk-SNARKs para criar zk Máquina virtual**. **Este projeto torna o ZKP mais protocolo para o processamento computacional dentro do sistema, acelerando as operações e reduzindo a sobrecarga computacional associada à implementação do protocolo ZKP sozinho. E o mais longo dos zkVMs atuais usa Rust, enquanto o ZKM fornece suporte nativo para Golang.

MIPS (Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages) é a primeira geração de arquitetura de computador de conjunto de instruções reduzido. O conjunto de instruções MIPS é relativamente simples e estável, pode ser amplamente utilizado em uma ampla gama de dispositivos de computação e sistemas embarcados, tem boa versatilidade e adaptabilidade, e os sistemas ZKM baseados na arquitetura MIPS podem ser mais fáceis de desenvolver e implantar.

zkMIPS divide todo o programa MIPS em segmentos mais longos. As instruções para cada segmento são então divididas em quatro tipos e agrupadas em quatro tabelas de módulos correspondentes. zkMIPS usa o método STARK atestação para verificar independentemente as instruções em cada tabela de módulos, garantindo que cada operação na tabela esteja correta e que cada instrução no segmento do programa esteja contida em sua tabela de módulo correspondente. Depois disso, verifique se a sequência de execução de cada segmento de programa corresponde à execução de todo o programa. Desta forma, até mesmo programas executados fora da cadeia podem ser verificados na cadeia, aumentando a transparência e a confiança na execução do programa.

A ZKM lançou recentemente o Entangled Rollups, uma nova infraestrutura de interoperabilidade ansiosa minimizada pela confiança, aproveitando o zkMIPS para construir uma estrutura de interoperabilidade descentralizada e sem confiança. Ao contrário das pontes zk de terceiros que apenas verificam as transferências de ativos através de snapshots, todos os cálculos podem ser verificados, por isso é muito seguro. A chave para essa interoperabilidade é a existência de um mecanismo de atestação comum que gera provas em um Blockchain e depois as valida em outro Blockchain. Uma das coisas que diferencia o ZKM de outros zkVMs é que ele pode gerar um único zk-SNARKs para todas as operações. O ZKM incorpora segurança na camada subjacente da arquitetura CPU/MIPS, para que todos os softwares sobre a arquitetura possam desfrutar da mesma segurança sem a necessidade de um processo de zk-SNARKs separado para cada software.

Além disso, o ZKM apresenta o seguinte:

As perspetivas futuras para zkVM

Com a maturidade contínua da tecnologia Blockchain e a exploração contínua de empresas de ponta, o desempenho do zkVM está constantemente melhorando, e podemos prever que o zkVM desempenhará um papel cada vez mais importante no mundo encriptação e se tornará parte da tecnologia-chave. Especialmente em um momento em que a sensibilidade dos dados e a necessidade de segurança cadeia cruzada estão aumentando, os recursos fornecidos pelo zkVM são adaptados à demanda do mercado. Estamos ansiosos para superar várias dificuldades técnicas, como otimização de circuitos e otimização de sistemas de prova, e lançar o zkVM que é perfeitamente adaptado a várias linguagens de programação, trazendo mais desenvolvedores longo para a nova era da Web3."